基于B樣條的弧面凸輪反求設計與研究.pdf

1、凸輪式自動換刀機械手(ATC)是近年來CNC加工中心采用最多的換刀裝置，其中使用的凸輪即是弧面凸輪。其凸輪廓面是按最佳動力性能的運動規(guī)律設計的，具有很高的分度精度和良好的動力學性能。然而在實際的應用中，由于弧面凸輪的工作輪廓面非常復雜，我國生產(chǎn)的加工中心上所裝配的這種ATC裝置，整個部件都是從國外進口的。要實現(xiàn)凸輪式ATC的國產(chǎn)化，凸輪的設計和加工就顯得尤為迫切。 本文通過對一種弧面凸輪的測量數(shù)據(jù)的處理，利用反求工程曲面重構(gòu)技術(shù)

2、，對弧面凸輪的工作輪廓面進行設計建模，為弧面凸輪的加工制造提供基礎。在全面分析國內(nèi)外反求工程領(lǐng)域研究現(xiàn)狀的基礎上，本文以反求工程中的曲面重構(gòu)為研究重點，對曲面重構(gòu)的交互建模技術(shù)進行了深入研究。 在曲面重構(gòu)中，采用良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能有效地提高重構(gòu)運算速度，同時也可為后續(xù)曲面建模和模型分析等提供必要的幾何信息。要獲得良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就必須對數(shù)據(jù)進行預處理。本文對數(shù)據(jù)的預處理主要從“點云”數(shù)據(jù)的噪聲點剔除，數(shù)據(jù)平滑以及通過估算曲率法精

3、簡“點云”數(shù)據(jù)等幾個方面進行研究。通過預處理數(shù)據(jù)之后，可以有效的提高曲面重構(gòu)效率，改善自由曲線曲面模型質(zhì)量。文中論述的數(shù)據(jù)處理方法的原理和算法步驟，通過實例驗證了有效性。 以B樣條數(shù)學模型為基礎，本文提出了帶能量項的最小二乘法擬合曲線和曲面的方法，并利用帶能量項的最小二乘擬合曲線方法，提出了對掃描數(shù)據(jù)的蒙皮法逼近曲面的方法。針對B樣條曲線的光順問題，論述了能量最小化的曲線光順算法。論文對曲線光順的原理和算法步驟作了詳細描述，并以