快速成型制造技術(shù)分層算法及數(shù)據(jù)通信研究.pdf

1、快速成型技術(shù)是信息時(shí)代的產(chǎn)物,已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)中優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì),降低產(chǎn)品成本,提高生產(chǎn)效率的有力工具。它的出現(xiàn)是制造領(lǐng)域的一次重大技術(shù)創(chuàng)新和突破,該技術(shù)的核心是信息交換和處理。盡管快速成型制造的工藝方法多種多樣,但獲取模型切平面的二維輪廓數(shù)據(jù)依然是進(jìn)行快速成型制造的關(guān)鍵步驟,因此分層處理算法和數(shù)據(jù)處理研究一直是RPM(Rapid Prototyping Manufacturing)技術(shù)研究的一項(xiàng)主要內(nèi)容。本研究在深入分析了現(xiàn)有快速成型技

2、術(shù)理論體系基礎(chǔ)上,運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)及人機(jī)交互等領(lǐng)域的相關(guān)專業(yè)知識(shí),對(duì)快速成型制造技術(shù)中分層算法和數(shù)據(jù)處理過(guò)程進(jìn)行了比較深入的研究,主要包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)實(shí)現(xiàn)了基于STL三維實(shí)體模型的可視化系統(tǒng)。采用Visual C++為編程語(yǔ)言,以O(shè)penGL(Open Graphics Library)為圖形開(kāi)發(fā)工具,通過(guò)設(shè)置相鄰三角形面片外法向量夾角的臨界值來(lái)選取適當(dāng)?shù)墓岔旤c(diǎn),計(jì)算其法向量,對(duì)STL(Stereolith

3、ography)模型顯示效果進(jìn)行處理。為后續(xù)分層算法研究和數(shù)據(jù)處理奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　(2)改進(jìn)了一種的基于STL模型拓?fù)湫畔⒌姆謱铀惴āＴ诨谟邢蚣訖?quán)圖分層算法的基礎(chǔ)上,去掉原算法中耗時(shí)的建立有向加權(quán)圖的過(guò)程,然后對(duì)每層的三角面片采用對(duì)邊依次追蹤求交的方法生成切片輪廓數(shù)據(jù)。保證輪廓精度的同時(shí),刪除冗余的結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),根據(jù)處理后數(shù)據(jù),直接計(jì)算滿足最小臺(tái)階誤差下一層的分層厚度,使得分層厚度隨輪廓數(shù)據(jù)的改變成為可變的。實(shí)驗(yàn)表明,該算法

4、高效、穩(wěn)定、可靠。
　　(3)采用基于STEP/AP203協(xié)議的中性文件做為RPM系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口,設(shè)計(jì)了基于STEP(Standard for the Exchange of Product Model Data)標(biāo)準(zhǔn)的直接分層算法。研究了模型描述語(yǔ)言EXPRESS到Visual C++類的映射方法,設(shè)計(jì)了中性交換文件數(shù)據(jù)采集模塊,實(shí)現(xiàn)了STEP/AP203中性文件的讀入和分析,正確獲取幾何模型的特征數(shù)據(jù)。采用Visual C++和

5、OPEN GL編程實(shí)現(xiàn)了基于STEP標(biāo)準(zhǔn)的三維模型重建。充分利用不同幾何元素所具有的不同性質(zhì),解決了切平面與幾何模型的求交問(wèn)題,提高了分層算法的效率和穩(wěn)定性。
　　(4)設(shè)計(jì)了快速成型軟件系統(tǒng)上位機(jī)與多個(gè)下位機(jī)進(jìn)行通信的的總體方案。采用8251芯片對(duì)單片機(jī)串口進(jìn)行擴(kuò)展,系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際需要定義數(shù)據(jù)幀的格式,采用循環(huán)冗余碼校驗(yàn)(CRC)技術(shù)實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制,保證數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的可靠性。
　　通過(guò)以上幾個(gè)方面的研究,基本實(shí)現(xiàn)了三維CA