[發(fā)明專利]平面筋頂面數(shù)控刀軌生成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810529751.0
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108763757A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房志亮;劉本剛;方柏鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種平面筋頂面數(shù)控刀軌生成方法，其特征在于：該方法實(shí)現(xiàn)的主要步驟有：1)識別平頂筋頂面端頭邊；2)離散平頂筋頂面邊界并對平頂筋頂面進(jìn)行約束Delaunay三角剖分；3)定位平頂筋頂面分支圓；4)劃分平頂筋頂面分支區(qū)域并構(gòu)建分支骨架；5)合并分支骨架并生成平頂筋頂面加工刀軌；

所述步驟1)識別平頂筋頂面端頭邊，包含(1)邊凹凸性判斷；(2)端頭邊識別；

所述的(1)邊凹凸性判斷，即判斷兩鄰接拓?fù)涿婀策吷先我稽c(diǎn)的凹凸性確定該公共邊的凹凸性；

所述的(2)端頭邊識別，按照規(guī)則1進(jìn)行；

所述的規(guī)則1，端頭邊識別規(guī)則：設(shè)平頂筋頂面與面f_s相鄰接，公共邊為e_c，若e_c滿足以下條件的任一條，則e_c為端頭邊，否則e_c為非端頭邊：

①e_c為凹邊或切邊；

②e_c為凸邊，f_s與e_c端點(diǎn)的兩條相鄰邊均為凸邊，線段e為f_s的中心點(diǎn)p所在水平面和f_s的交線段，e的長度為l_e，平頂筋的最大筋寬和最小筋寬為w_max、w_min，l_e∈[w_min,w_max]；

所述步驟2)離散平頂筋頂面邊界并對平頂筋頂面進(jìn)行約束Delaunay三角剖分，包含(1)離散平頂筋頂面邊界；(2)對平頂筋頂面進(jìn)行約束Delaunay三角剖分；

所述的(1)離散平頂筋頂面邊界，即保證邊界有序離散點(diǎn)集中相鄰離散點(diǎn)間的距離大于或等于平頂筋頂面端頭邊長度l且離散點(diǎn)均勻分布；

所述的(2)對平頂筋頂面進(jìn)行約束Delaunay三角剖分，即采用逐點(diǎn)插入算法對離散點(diǎn)集進(jìn)行Delaunay三角網(wǎng)格構(gòu)建，并將中心點(diǎn)位于平頂筋頂面外的三角形刪除；

所述步驟3)定位平頂筋頂面分支圓，包含(1)查找分支三角形；(2)定位分支圓；

所述的(1)查找分支三角形，即對Delaunay三角網(wǎng)格進(jìn)行分析：有且只有一條邊有鄰接三角形的為端頭三角形△t，有且只有兩條邊有鄰接三角形的為常規(guī)三角形△n，三條邊均有鄰接三角形的為分支三角形△b；

所述的(2)定位分支圓，即初步通過分支三角形△b確定分支圓位置，進(jìn)一步利用規(guī)則2和規(guī)則3定位分支圓；

所述的規(guī)則2，分支圓搜索區(qū)域提取規(guī)則：設(shè)存在m(m為正整數(shù))個(gè)分支三角形△b彼此相鄰構(gòu)成多邊形P，P上邊按鄰接關(guān)系逆時(shí)針依次排序?yàn)閧l1,l2,...,ln,n＝m+2}，對任意li進(jìn)行如下操作：令li的兩端點(diǎn)為pi、pi+1，pi和pi+1在有序離散點(diǎn)集中的前后離散點(diǎn)分別為pi-、pi+和pi+1-、pi+1+，從pi-、pi+和與pi+1-、pi+1+中各找出一點(diǎn)，滿足找出的兩點(diǎn)同為三角形網(wǎng)格中某一三角形的頂點(diǎn)，連接這兩點(diǎn)作為分支圓搜索區(qū)域的部分邊界；最終在平頂筋頂面邊界上提取已有分支圓搜索區(qū)域邊界間曲線段構(gòu)建分支圓搜索區(qū)域的完整邊界；

所述的規(guī)則3，最大內(nèi)切圓查找規(guī)則：模擬在分支圓搜索區(qū)域內(nèi)存在一個(gè)膨脹圓，在無外力作用下膨脹圓受到自身周向均勻分布的膨脹力作用自由向外膨脹；當(dāng)膨脹圓與邊界相切于p點(diǎn)時(shí)，膨脹圓受到反向作用力，方向由切點(diǎn)指向圓心，同時(shí)膨脹圓向反向作用力方向移動并繼續(xù)自由膨脹過程；當(dāng)觸點(diǎn)不為一時(shí)，膨脹圓沿反向作用力的合力方向移動；當(dāng)圓盤半徑無法繼續(xù)增大時(shí)，圓盤停止膨脹，找到最大內(nèi)切圓；

所述步驟4)劃分平頂筋頂面分支區(qū)域并構(gòu)建分支骨架，包含(1)分支區(qū)域劃分；(2)分支骨架構(gòu)建；

所述(1)分支區(qū)域劃分，即將平頂筋頂面內(nèi)以端頭邊和分支圓為界限的連通子區(qū)域作為支路子區(qū)域，將以分支圓和分支圓為界限的連通子區(qū)域作為干路子區(qū)域；

所述(2)分支骨架構(gòu)建，即針對支路子區(qū)域的支路骨架構(gòu)建和針對干路子區(qū)域的干路骨架構(gòu)建，對兩種支路骨架的構(gòu)建采用相同的方法，依據(jù)近似骨架精度要求合理選取精度值δ將子區(qū)域中首尾相鄰的兩組邊界中總長度較短的一組離散成點(diǎn)，基于離散點(diǎn)和離散點(diǎn)的面內(nèi)法向與令一組邊界求交，求得交點(diǎn)后以當(dāng)前離散點(diǎn)和求得的交點(diǎn)的連線為直徑作圓，然后用二分法搜索查找當(dāng)前離散點(diǎn)處的最大內(nèi)切圓，依次對最大內(nèi)切圓圓心點(diǎn)序列進(jìn)行參數(shù)曲線插值得到相應(yīng)的分支骨架；

所述步驟5)合并分支骨架并生成平頂筋頂面加工刀軌，包含(1)合并分支骨架；(2)生成平頂筋頂面加工刀軌；

所述的(1)合并分支骨架，按照規(guī)則4進(jìn)行合并；

所述的規(guī)則4，即分支骨架合并規(guī)則：平頂筋頂面完成分支骨架構(gòu)建后，對任一分支圓，設(shè)其所關(guān)聯(lián)的分支骨架為(m為正整數(shù))，對于任意兩條分支骨架S_j,S_k(j≤m,k≤m,j≠k),取S_j,S_k沿骨架內(nèi)部走向的切矢為V_j與V_k，令其夾角為若θ_jk≥θ_m(θ_m為分支骨架合并夾角閾值)，則合并S_j和S_k；

所述的(2)生成平頂筋頂面加工刀軌，即在CAM軟件中構(gòu)造加工操作；采用輪廓加工的方式，以合并后的每一條骨架線作為導(dǎo)引元素、以平頂筋頂面為加工底面新建加工操作，按順銑要求設(shè)置刀軌起始終止點(diǎn)，并設(shè)置相關(guān)非幾何加工參數(shù)，最終由加工操作自動計(jì)算加工刀軌。