[發明專利]基于弓形柱體增長模型的五軸增材仿真方法

在審

• 申請號: 201810362323.3
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108595829A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 顏昌亞;林濤;何姍姍;曾雄志;李振瀚
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

1.一種基于弓形柱體增長模型的五軸增材仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)：解析輸入的五軸增材加工軌跡文件，獲取刀位點信息；

步驟(2)：根據獲取的刀位點信息建立弓形柱體增長模型，該弓形柱體增長模型由兩部分組成：弓形柱體及其兩端的部分球體；

步驟(3)：根據獲取的刀位點信息對相鄰刀位點進行線性插值，計算相鄰插值點之間的增材掃掠體；

步驟(4)：將增材掃掠體轉換為Tri-dexel模型；

步驟(5)：結合材料的質量守恒定律，對Tri-dexel模型進行布爾求和運算，得到累積Tri-dexel仿真模型；

步驟(6)：通過三角面片顯示步驟(5)中的Tri-dexel模型。

2.根據權利要求1所述的基于弓形柱體增長模型的五軸增材仿真方法，其特征在于，步驟(1)具體在CAM軟件中，解析輸入的五軸增材加工軌跡文件，獲取激光加工工具的光斑直徑D、仿真軌跡單熔覆道的層厚H，提取加工軌跡的刀位點序列P₁，P₂，…，P_n，n為刀位點的個數，以及相應刀位點處的刀軸矢量。

3.根據權利要求1所述的基于弓形柱體增長模型的五軸增材仿真方法，其特征在于，弓形柱體的底面寬W為光斑直徑D，弓形柱體的底面長為兩插值點之間的距離L，弓形柱體的高度為解析的仿真軌跡單熔覆道的層厚H；

對于兩端的部分球體，球心與弓形柱體端面所在圓心重合，球半徑為弓形柱體截面所在圓半徑R，球面與弓形柱體的柱面相切，底面與弓形柱體的底面共面。

4.根據權利要求2所述的基于弓形柱體增長模型的五軸增材仿真方法，其特征在于，步驟(3)具體為：對相鄰刀位點進行線性插值，得到插值點序列I₁，I₂，…，I_t，t為插值點的個數，以及相應插值點處的刀軸矢量，根據已獲取參數，計算得到增長模型的實際增材掃掠體。

5.根據權利要求4所述的基于弓形柱體增長模型的五軸增材仿真方法，其特征在于，步驟(4)具體為：根據插值點處的刀軸矢量和刀具運動方向，建立局部坐標系，計算增材掃掠體的最小包容盒，根據包容盒在加工坐標系中的投影范圍規劃掃描線，計算局部坐標系與加工坐標系的轉換關系；在局部坐標系中，根據包容盒將掃掠體沿X、Y、Z三個方向離散，掃掠體分解為上圓柱面、下平面、開始和終止球面，與X、Y、Z三個方向上的掃描線求交，獲得增材掃掠體的Tri-dexel模型。

6.根據權利要求1所述的基于弓形柱體增長模型的五軸增材仿真方法，其特征在于，步驟(5)具體為：根據步驟(4)中獲得的Tri-dexel仿真模型，結合材料的質量守恒定律，對Tri-dexel模型進行四種不同情況的布爾求和運算，得到累積Tri-dexel仿真模型。

7.根據權利要求1所述的基于弓形柱體增長模型的五軸增材仿真方法，其特征在于，步驟(6)具體為：根據步驟(5)中獲得的Tri-dexel累積仿真模型，將其轉化為Voxel模型，再使用Marching Cube算法提取三角面片模型，通過三角面片顯示增材仿真成形模型。

8.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，包括可被處理器執行的計算機程序，該計算機程序具體執行如權利要求1-7中任一項所述的基于弓形柱體增長模型的五軸增材仿真方法。