快速成型制造技術分層算法及數(shù)據(jù)通信研究.pdf

1、快速成型技術是信息時代的產(chǎn)物,已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)中優(yōu)化產(chǎn)品設計,降低產(chǎn)品成本,提高生產(chǎn)效率的有力工具。它的出現(xiàn)是制造領域的一次重大技術創(chuàng)新和突破,該技術的核心是信息交換和處理。盡管快速成型制造的工藝方法多種多樣,但獲取模型切平面的二維輪廓數(shù)據(jù)依然是進行快速成型制造的關鍵步驟,因此分層處理算法和數(shù)據(jù)處理研究一直是RPM(Rapid Prototyping Manufacturing)技術研究的一項主要內(nèi)容。本研究在深入分析了現(xiàn)有快速成型技

2、術理論體系基礎上,運用計算機圖形學虛擬現(xiàn)實及人機交互等領域的相關專業(yè)知識,對快速成型制造技術中分層算法和數(shù)據(jù)處理過程進行了比較深入的研究,主要包括以下幾個方面:
　　(1)實現(xiàn)了基于STL三維實體模型的可視化系統(tǒng)。采用Visual C++為編程語言,以OpenGL(Open Graphics Library)為圖形開發(fā)工具,通過設置相鄰三角形面片外法向量夾角的臨界值來選取適當?shù)墓岔旤c,計算其法向量,對STL(Stereolith

3、ography)模型顯示效果進行處理。為后續(xù)分層算法研究和數(shù)據(jù)處理奠定了良好的基礎。
　　(2)改進了一種的基于STL模型拓撲信息的分層算法。在基于有向加權圖分層算法的基礎上,去掉原算法中耗時的建立有向加權圖的過程,然后對每層的三角面片采用對邊依次追蹤求交的方法生成切片輪廓數(shù)據(jù)。保證輪廓精度的同時,刪除冗余的結點數(shù)據(jù),根據(jù)處理后數(shù)據(jù),直接計算滿足最小臺階誤差下一層的分層厚度,使得分層厚度隨輪廓數(shù)據(jù)的改變成為可變的。實驗表明,該算法

4、高效、穩(wěn)定、可靠。
　　(3)采用基于STEP/AP203協(xié)議的中性文件做為RPM系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口,設計了基于STEP(Standard for the Exchange of Product Model Data)標準的直接分層算法。研究了模型描述語言EXPRESS到Visual C++類的映射方法,設計了中性交換文件數(shù)據(jù)采集模塊,實現(xiàn)了STEP/AP203中性文件的讀入和分析,正確獲取幾何模型的特征數(shù)據(jù)。采用Visual C++和

5、OPEN GL編程實現(xiàn)了基于STEP標準的三維模型重建。充分利用不同幾何元素所具有的不同性質,解決了切平面與幾何模型的求交問題,提高了分層算法的效率和穩(wěn)定性。
　　(4)設計了快速成型軟件系統(tǒng)上位機與多個下位機進行通信的的總體方案。采用8251芯片對單片機串口進行擴展,系統(tǒng)可根據(jù)實際需要定義數(shù)據(jù)幀的格式,采用循環(huán)冗余碼校驗(CRC)技術實現(xiàn)差錯控制,保證數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的可靠性。
　　通過以上幾個方面的研究,基本實現(xiàn)了三維CA