基面曲線導向復雜點云數(shù)控加工路徑生成方法.pdf

1、近年來，基于復雜點云數(shù)據(jù)的數(shù)控加工軌跡規(guī)劃方法已經(jīng)獲得機械加工領域的廣泛關注，它摒棄了傳統(tǒng)數(shù)控加工規(guī)劃網(wǎng)格曲面的繁瑣復雜的過程，直接針對三維點云數(shù)據(jù)通過一系列迭代算法獲得數(shù)控加工軌跡。而目前相關的研究都是在網(wǎng)格模型的基礎上擴展應用到點云模型上，并使用截平面法，等參數(shù)法等刀具軌跡規(guī)劃方法在網(wǎng)格模型上規(guī)劃加工路徑，但這些方法都在效率、精度、魯棒性等方面有一些缺陷，因此本文提出了一個基于點云數(shù)據(jù)的數(shù)控加工軌跡規(guī)劃的新方法，采用了輔助基面構造思

2、路并且與最小二乘投影算法相結合，獲得了基面曲線導向的復雜點云數(shù)控加工路徑的生成。
　　首先，文章中先闡述了建立輔助基面的步驟，分別采用兩種不同的輔助基面的建立方法。其一是根據(jù)幾何特征建立輔助基面的方法，先對點云數(shù)據(jù)進行主元素分析，建立局部坐標系，采用最小包圍盒法確定點云的主軸，根據(jù)點云數(shù)據(jù)的幾何性質建立其對應的輔助基面。其二是參數(shù)化基面的構造方法，先對點云數(shù)據(jù)參數(shù)進行特征提取獲得特征數(shù)據(jù)點云，再對邊界點云進行序化處理確定點云邊界曲

3、線，通過已知的四條邊界曲線對孔斯曲面進行參數(shù)表達，將最終獲得的雙線性孔斯曲面作為點云數(shù)據(jù)的輔助基面。
　　其次，文章中列舉了參數(shù)輔助基面上規(guī)劃加工軌跡的等參數(shù)加工軌跡規(guī)劃方法，該方法快速精確并且與加工過程中的過切誤差計算相結合控制參數(shù)軌跡移動增量。由于幾何輔助基面具有相似性、易參數(shù)化、規(guī)范化等優(yōu)點，因此在幾何輔助基面上可以容易獲得導向加工軌跡的參數(shù)方程，并且在軌跡投影過程中由導向軌跡到點云的投影過程可以獲得精度較高的加工軌跡。

4、r>　　最后，文章介紹了最小二乘投影方法，該方法在直接投影方法的基礎上進行優(yōu)化改進，通過點云數(shù)據(jù)定義誤差函數(shù)并對投影方向進行迭代運算，將基面導向軌跡上的離散點投影到散亂點云數(shù)據(jù)上，再對點云上最優(yōu)的投影目標點進行處理并按既定鄰接順序平滑連接獲得刀觸點軌跡曲線，再將基面上的全部導向軌跡曲線投影，最終獲得復雜點云數(shù)據(jù)的數(shù)控加工路徑。
　　本文以VS2006為軟件平臺，實現(xiàn)了本文中所提到的相關算法，并以近似鞍面形狀的點云數(shù)據(jù)為例進行基面曲