[发明专利]三角网格曲面模型高精度数控加工刀轨快速生成方法

说明书

技术领域

本发明提供一种三角网格曲面模型高精度数控加工刀轨快速生成方法，属于计算机辅助制造领域。

背景技术

基于三角网格曲面模型可实现基于产品外形采样数据点云的曲面模型快速精确重构，目前这种方法已在产品逆向工程领域获得广泛应用。对逆向工程系统输出的三角网格曲面模型直接生成数控加工刀轨，可有效缩短复杂外形产品开发周期，降低产品成本，但由于三角网格曲面模型是对原始模型的线性逼近，存在模型精度损失问题，其数控加工刀轨求解精度与效率是制约逆向工程与现行CAM技术无缝集成的关键问题。

对现有的技术文献检索发现，王蔚空等在学术期刊《计算机辅助设计与制造》1999，6，P38-54上发表的论文“基于曲面三角形网格模型的数控编程技术”，遍历查找三角网格曲面模型中与数控加工刀轨截面相交的三角面片，通过计算三角面片与数控加工刀轨截面的交点获取刀触点，根据刀触点生成刀位轨迹。该方法对数据量少且曲率变化小的三角网格曲面模型比较实用，但对于由海量三角面片组成的复杂三角网格曲面模型，存在着三角网格处理效率低，求交速度慢等问题。另外，由于三角网格曲面模型是对原始模型的线性逼近，该方法是基于三角网格曲面模型直接生成刀位轨迹，生成的刀位轨迹不能有效反映原始模型的型面特征，且精度低。

肖尧先等在学术期刊《计算机辅助设计与图形学学报》2001，13(7)，P631-635上发表的论文“基于三角Bézier曲面的粗加工数控编程”，采用三角Bézier曲面插值三角网格曲面模型提高数控加工刀轨生成精度，将三角Bézier曲面与数控加工刀轨截面求交获取刀位轨迹，该方法生成的数控加工刀轨精度高，但三角Bézier曲面插值运算量大，曲面与数控加工刀轨截面求交过程复杂，算法运行速度慢。

孙玉文等在学术期刊《机械工程学报》2002，38(10)，P50-54上发表的论文“基于三角网格曲面模型的刀位轨迹计算方法”，通过创建三角面片邻接表，查找三角面片邻接表中与数控加工刀轨截面相交的三角面片，根据网格顶点法向矢量插值边界曲线与数控加工刀轨截面的交点计算刀位数据，该方法在一定程度上提高了刀轨精度，但其三角面片邻接链表的建立及维护过程过于繁琐，链表中存在大量的面片冗余信息，严重影响三角网格曲面模型与数控加工刀轨截面的求交速度。另外，由于边界曲线插值过程复杂，当刀轨截面过密时，导致网格边界重复插值，刀轨生成效率低。

综上所述，现有的针对三角网格曲面模型的数控加工刀轨生成方法存在三角网格曲面模型与数控加工刀轨截面求交速度慢，缺乏统一的构建三角网格曲面模型拓扑结构的有效的数据结构，算法运行效率低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三角网格曲面模型高精度数控加工刀轨快速生成方法，以有效缩短复杂外形产品的开发周期，降低产品成本。其技术方案为：

三角网格曲面模型高精度数控加工刀轨快速生成方法，其特征在于步骤依次为：