[發明專利]一種復雜曲面打磨的刀具軌跡自動生成方法

在審

• 申請號: 202011124588.3
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112518433A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 李兵;毛歡;黃海林;宋小剛;李志森
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 朱本利

1.一種復雜曲面打磨的刀具軌跡自動生成方法，其包括以下步驟：

第一步、將待加工曲面的工件模型轉化為STL文件，對該STL文件進行拓撲信息重構

重構方式為：

首先根據每一三角網格的頂點坐標計算該三角網格的邊長、面積和各內角數據，利用結構體數組將每一三角網格的數據進行存儲；

然后對所存儲的三角網格的數據進行查重，剔除冗余數據點；

接著構建每一頂點坐標和與其相鄰接三角網格的拓撲信息；

第二步、計算三角網格各頂點處的法向量

通過鄰接三角網格的面片法矢的面積加權平均值與內角正弦加權平均值之和得到加權平均值，計算方法為：

式中，α_i,A_i,N_i分別表示第i個鄰接三角形所對應的內角、面積和法向量，N_v表示該頂點處的法向量；

接著，對N_v單位化，即可得到三角網格各頂點處的單位法向量；

第三步、求取截交點的坐標和法矢

利用一組平行的截平面去截三角網格，該截平面與三角網格的相交情況分為交于一點、交于兩點、交于一點一邊、交于兩邊；

其中針對于交于一點與交于兩點的相交情況，直接將截交的三角網格的頂點作為刀具接觸點；

其中針對于交于一點一邊與交于兩邊的相交情況，對截交點進行插值處理得到刀具接觸點；

第四步、刀具軌跡的自動生成

根據所得到的截交點的坐標和法矢，對坐標點按照x或y坐標升序排列，下一列路徑再降序排列，如此交錯進行，以生成往復式的直線刀具軌跡。

2.如權利要求1所述的復雜曲面打磨的刀具軌跡自動生成方法，其特征在于，進一步包括：

第五步、偏移截平面

根據曲面法矢計算不同截平面之間的間距p，計算方程為：

p＝s·cosθ＝s·n_z

其中，n_z表示曲面在該點處的法向量的z軸分量，θ為該點處的切線與水平軸夾角，s為近似弧長，也即刀具軌跡行距。

3.如權利要求2所述的復雜曲面打磨的刀具軌跡自動生成方法，其特征在于，還包括：

第六步、判斷截平面是否超出網格曲面邊界，若超出，則結束算法，將刀具接觸點信息導出；若未超出，繼續執行前述第三步至第五步。

4.如權利要求1所述的復雜曲面打磨的刀具軌跡自動生成方法，其特征在于，在第三步中采用三次貝塞爾曲線擬合三角網格中兩頂點坐標形成的邊界曲線。