[發(fā)明專利]一種平行金剛石砂輪表面形貌的三維建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710936521.1
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107657661B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉偉;鄧朝暉;商圓圓;萬林林
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: G06T17/10
• 分類號: G06T17/10;G06F30/20
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 宋向紅

1.一種平行金剛石砂輪表面形貌的三維建模方法，包括以下步驟：

步驟一：定義平行金剛石砂輪模型和磨粒模型；

定義的磨粒模型為不同尺寸的八面體與六面體交叉的公共部分，共9種類型，其中第一種模型為正八面體與正六面體外接，然后保持正六面體大小不變，逐次縮小正八面體的尺寸，每次縮小初始尺寸的1/12，依次得到其他8個模型，第九種模型正好為正八面體與正六面體內(nèi)接；

步驟二：基于正態(tài)分布方法定義磨粒粒徑尺寸，并根據(jù)砂輪表面形貌測量與砂輪濃度計算得到磨粒平均間距；

步驟三：定義砂輪為板狀，基于得到的磨粒平均間距，對砂輪進(jìn)行立方體網(wǎng)格劃分，建立立方體虛擬格子；

步驟四：用球形磨粒代替實際磨粒進(jìn)行處理，球形磨粒初始定位在立方體的中心，使球形磨粒在虛擬格子中隨機(jī)移動；

步驟五：用定義的實際磨粒替換球形磨粒，并進(jìn)行不同方向的翻轉(zhuǎn)實現(xiàn)方向偏移；

步驟六：定義結(jié)合劑表面，得到板狀砂輪表面形貌模型；

步驟七：對板狀砂輪表面形貌模型進(jìn)行環(huán)形折彎，得到平行金剛石砂輪表面形貌模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平行金剛石砂輪表面形貌的三維建模方法，其特征在于：所述步驟一中，選用磨粒粒度為100#的平行金剛石砂輪建立三維模型，對應(yīng)的金剛石磨粒尺寸范圍為150～160μm，濃度為100，即每立方厘米體積中有0.88g金剛石磨粒，等同于體積分?jǐn)?shù)為25％，定義的砂輪模型為圓環(huán)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平行金剛石砂輪表面形貌的三維建模方法，其特征在于：所述步驟二中，磨粒直徑d_g符合正態(tài)分布，其概率函數(shù)式如式(1)所示：

式中A₁表示經(jīng)驗系數(shù)，取值1；μ表示正態(tài)分布均值，即磨粒平均直徑d_avg；σ表示正態(tài)分布方差；根據(jù)正態(tài)分布的“3σ準(zhǔn)則”選取σ的值，從而有

式中d_g-max和d_g-min分別表示砂輪表面磨粒最大直徑與最小直徑；通過計算得到砂輪磨粒粒徑服從150～160μm的正態(tài)分布N(155,1.667²)，由正態(tài)分布隨機(jī)數(shù)得到磨粒粒徑尺寸。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平行金剛石砂輪表面形貌的三維建模方法，其特征在于：所述步驟二中，磨粒平均間距的計算過程為：

考慮到不同直徑磨粒尺寸的概率密度以及磨粒體積的影響，定義磨粒的等效直徑d_g-e，球形磨粒計算公式如下：

式中V_g-e表示磨粒的等效體積；

根據(jù)磨粒的等效體積V_g-e和濃度值，計算出砂輪單位體積內(nèi)的磨粒數(shù)，即磨粒體積密度ρ_gnV，計算公式如下：

定義砂輪表面單位面積內(nèi)的磨粒數(shù)為磨粒面積密度ρ_gnS，ρ_gnS與磨粒之間的平均間距L_g有關(guān)，計算公式如下：

通過計算得到磨粒之間的平均間距。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平行金剛石砂輪表面形貌的三維建模方法，其特征在于：所述步驟三中，建立立方體虛擬格子的具體方法為：將砂輪圓環(huán)劃分為多個立方體，計算得出的磨粒之間的平均間距L_g作為立方體邊長，經(jīng)過劃分，砂輪圓環(huán)被分成多層。