【摘 要】
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我国人口众多,义齿的需求量很大。为了提高义齿加工的精度,在义齿的数控加工过程中需要对义齿的刀路轨迹进行规划。为此,本文对义齿三角网格模型的刀路轨迹生成算法进行了深入研究,重点研究了偏置算法、刀位点生成算法和曲线插值算法,并进一步开发了义齿刀路轨迹生成系统。在偏置算法方面,基于三角网格模型文件规则,使用拓扑重构算法对三角网格模型中的数据进行重构,为便于后续刀路轨迹的生成,简化了数据模型。对顶点偏置算
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我国人口众多,义齿的需求量很大。为了提高义齿加工的精度,在义齿的数控加工过程中需要对义齿的刀路轨迹进行规划。为此,本文对义齿三角网格模型的刀路轨迹生成算法进行了深入研究,重点研究了偏置算法、刀位点生成算法和曲线插值算法,并进一步开发了义齿刀路轨迹生成系统。在偏置算法方面,基于三角网格模型文件规则,使用拓扑重构算法对三角网格模型中的数据进行重构,为便于后续刀路轨迹的生成,简化了数据模型。对顶点偏置算法进行了深入研究,发现目前的顶点偏置算法存在偏置距离不足的问题,容易造成数控机床刀具的过切。为此,提出顶点偏置补偿算法,对不足的距离进行了补偿。为了验证该算法的有效性,采用义齿网格模型实际验证,结果表明,本文所提出的顶点偏置补偿算法,能够有效降低偏置后三角网格模型的偏置误差。在刀位点生成算法方面,计算了刀路轨迹的行间距公式。基于偏置模型,根据刀具选择和走刀方式研究了截平面求交法,对截平面和三角网格模型的位置关系进行分类,从而推导出刀位点坐标的计算方法。为了减少刀位点的计算时间,提出基于拓扑结构的刀位点生成算法,并借鉴3D打印中的增量法来减少截平面求交法的时间复杂度,实现了快速求取刀位点的坐标。考虑到冗余刀位点会造成义齿质量下降的问题,本文运用无冗余刀位点优化算法去除多余的刀位点,能有效提升义齿质量。在曲线插值算法方面,使用三次非均匀B样条曲线插值算法对刀位点进行插值拟合,生成了义齿三角网格模型光滑的刀路轨迹,使用等参数直线逼近方法,计算出插补点的坐标,得到刀具运动坐标。在上述研究基础上,本文在Python环境下,开发了义齿刀路轨迹生成系统,包括偏置模型、刀位点生成和刀路轨迹生成等主要功能,该系统能读取义齿三角网格模型并输出刀具运动坐标,实现了义齿数控加工CAM系统的刀路轨迹规划。该系统使用方便、界面友好,用户只需输入刀具半径和行间距就可自动生成义齿刀路轨迹,以进一步实现义齿的自动化加工。
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