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,對快速成型制造技術(shù)中分層算法和數(shù)據(jù)處理過程進(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++為編程語言,以O(shè)penGL(Open Graphics Library)為圖形開發(fā)工具,通過設(shè)置相鄰三角形面片外法向量夾角的臨界值來選取適當(dāng)?shù)墓岔旤c(diǎn),計(jì)算其法向量,對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?。在基于有向加?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)圖的過程,然后對每層的三角面片采用對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。
　　通過以上幾個(gè)方面的研究,基本實(shí)現(xiàn)了三維CA