基于三角网格模型的检测路径规划及系统开发

摘要

检测是产品质量控制中的重要一环，检测技术的发展对制造业有重大的影响。随着数控技术和计算机技术的发展，在数控机床上对零件的加工精度和各种几何参数的在线检测技术越来越受到企业的重视。在线检测具有避免离线检测引起的二次装夹误差、减少零件搬运时间，缩短生产周期的优点。因此开展在线检测技术的研究具有重要的现实意义。本文根据在线检测技术领域内的路径规划、测头半径补偿、碰撞检测等的技术问题，从以下几个方面开展在线检测技术的研究： (1)提出面向三角网格模型的检测路径，应用求离散三角片顶点的法矢方向的方法，求出测点的法矢方向，提出了沿测点法矢方向接触零件表面的检测路径生成法，以解决测头半径补偿问题。本文应用贪心局部优化算法和蚂蚁算法对测点的检测顺序进行优化，减少检测的路程，提高检测效率。 (2)根据测头模型体积小且具有规则形状的特点、零件三角网格模型体积大且模型三角片大小差异较大的特点，提出基于AABB包围体的碰撞检测算法，解决了检测路径与零件三角网格模型的碰撞检测问题。提出适于危险路径段之间零件表面形状的路径修改方法，以确保检测系统能产生安全的检测路径。 (3)在上述研究的基础上，开发实现了基于VC++的自由曲面零件在线检测系统，主要模块包括：图形交互模块、仿真模块、检测数控代码等。 (4)通过实例零件的加工检测，验证了该系统的碰撞检测、检测效率和精度测量等功能，证实了该系统的良好应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题来源

1.2目的和意义

1.3国内外发展现状

1.3.1检测路径的规划问题

1.3.2碰撞检测方法

1.3.3测头半径补偿方法

1.4论文的研究内容与章节结构

第二章基于三角网格模型的测量路径规划方法

2.1三角网格模型的介绍

2.2检测路径设计

2.3测点的法矢计算

2.4测点的检测顺序优化

2.4.1贪心算法及局部优化算法

2.4.2蚂蚁算法在测点排序中的应用

2.4.3各种算法在测点排序中的应用比较

2.5本章总结

第三章在线检测过程中的碰撞检测技术研究

3.1碰撞检测方法简介

3.1.1基于层次包同体树的碰撞检测算法

3.1.2空间分割算法

3.2基于AABB包围体的碰撞检测

3.2.1检测路径与三角网格模型的碰撞检测特点

3.2.2 AABB包围盒的建立

3.2.3相交测试

3.2.4基于AABB包围体的碰撞检测算法流程

3.3危险的检测路径段魄路径修改

3.3.1危险路径的修改方法

3.3.2安全高度的设置

3.4实验验证

3.5本章小结

第四章自由曲面零件在线检测系统开发

4.1自由曲面零件在线检测系统的功能模块

4.2 FCOIS中的模块设计与开发

4.2.1三维图形交互

4.2.2 FCOIS的检测路径仿真模块

4.2.3检测数控代码

4.3本章小结

第五章在线检测系统的应用与实例验证

5.1在线检测系统的总体结构

5.2在线检测系统的实例验证

5.2.1实验平台的搭建

5.2.2碰撞检测与路径修改测试

5.2.3在线检测系统的检测效率

5.2.4本系统的在线检测测试

5.3本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢