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《面向快速成型的設(shè)備控制_工藝優(yōu)化及成型仿真研究_劉杰》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、StudyonEquipmentControl,ProcessOptimizationandSimulationforRapidPrototypingADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophyCandidate：LiuJieSupervisor：Prof.YangYongqiangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,ChinaI摘要設(shè)備控制是快速成型制造能夠順利實施的基礎(chǔ)；工藝優(yōu)化是提高
2、成型質(zhì)量，確保快速成型制造正確、高效進行的關(guān)鍵；而成型仿真則是驗證快速成型工藝的一種有效手段，也是虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，國內(nèi)外的相關(guān)研究還不是十分完善。為此，本文采用理論與實踐相結(jié)合的方式，對這三個方面進行了較為深入的研究，主要內(nèi)容及結(jié)果如下：（1）提出了面向快速成型設(shè)備的可重構(gòu)控制軟件體系結(jié)構(gòu)，利用組件技術(shù)建立了可重構(gòu)機制，并依據(jù)快速成型設(shè)備控制軟件相似功能的抽象描述進行了可重構(gòu)模塊的劃分。定義了設(shè)備控制軟件中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)對象，利用COM組件設(shè)計了可重構(gòu)模塊，并開發(fā)了便于用戶進行多任務(wù)、多參
3、量設(shè)備控制的圖形用戶界面。通過重構(gòu)開發(fā)，將設(shè)備控制軟件成功應(yīng)用于兩種不同工藝的快速成型設(shè)備。（2）提出了面向快速成型設(shè)備的可擴展路徑規(guī)劃軟件體系結(jié)構(gòu)，利用插件技術(shù)建立了可擴展機制，并依據(jù)路徑規(guī)劃軟件的數(shù)據(jù)處理流程進行了可擴展模塊的劃分。定義了路徑規(guī)劃軟件中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)對象，利用插件設(shè)計了可重構(gòu)模塊，并開發(fā)了便于用戶進行多任務(wù)、多參量路徑規(guī)劃的宿主程序。研究了用于提高路徑生成效率的并行算法，并通過對比實驗驗證了算法的有效性。（3）研究了面向快速成型工藝的計算機輔助生產(chǎn)效率優(yōu)化。通過分析快速成型生產(chǎn)過程的
4、時間消耗，建立了3維零件在3維成型空間中的2.5維排料優(yōu)化規(guī)則。在此基礎(chǔ)上，研究了計算機輔助2.5維排料，提出利用3維零件模型在成型方向的投影將2.5維排料轉(zhuǎn)化為2維排料的簡化方法，并研究了一種利用切片數(shù)據(jù)來生成投影的算法。通過對比實驗，驗證了效率優(yōu)化是有效的。（4）研究了面向快速成型工藝的幾何仿真。提出了面向快速成型工藝的通用材料填充模型：離散成型空間模型。根據(jù)成型矢量在不同快速成型工藝中的作用，基于該模型分別研究了“添加材料式”快速成型工藝和“去除材料式”快速成型工藝的動態(tài)幾何仿真。為減少動態(tài)仿
5、真時顯卡需要處理的數(shù)據(jù)量，研究了顯示數(shù)據(jù)的動態(tài)縮減算法，并以幾種常見模型為例驗證了算法的有效性。（5）研究了面向快速成型設(shè)備的浮雕圖像處理方法。利用可視化工具庫研究了二維浮雕圖像的三維化處理和三維浮雕模型的切片輪廓提取方法，并基于可擴展路徑規(guī)劃軟件體系結(jié)構(gòu)研究了面向快速成型設(shè)備的浮雕數(shù)控代碼生成方法。針對快速成型工藝的II優(yōu)勢，以及浮雕僅需要確保外觀質(zhì)量的特點，提出了空心浮雕的概念，并研究了直接從圖像生成空心浮雕數(shù)控代碼的算法?；谶x區(qū)激光熔化工藝制造出了金屬材料的空心浮雕。（6）研究了面向選區(qū)激光
6、熔化工藝的計算機輔助成型質(zhì)量優(yōu)化。提出了針對成型方向和能量輸入的兩步優(yōu)化法。建立了成型方向的優(yōu)化模型，并通過遺傳算法求解模型實現(xiàn)了成型方向的計算機輔助優(yōu)化。建立了用于能量輸入調(diào)節(jié)的傾斜角靜態(tài)查找表，實現(xiàn)了能量輸入的計算機輔助優(yōu)化。通過對比實驗，驗證了成型質(zhì)量優(yōu)化是有效的。關(guān)鍵詞：快速成型；可重構(gòu)；可擴展；2.5維排料；離散成型空間模型；空心浮雕；選區(qū)激光熔化；兩步優(yōu)化法IIIAbstractEquipmentcontrolisbasalforsuccessfulimplementationofthe
7、RapidPrototyping(RP)manufacturing.ProcessoptimizationiscrucialtothecorrectandefficientworkingofRP.ProcesssimulationisaneffectivemeansofprocessvalidationandoneofkeytechnologiesforVirtualManufacturing.Atpresent,theresearchesontheseaspectsareincomplete.So
8、,thispaperfocusesontheseaspectsandstudiessomekeytechnologies.Themaincontentsandresultsareasfollows:(1)AreconfigurablearchitectureofcontrolsoftwareforRPequipmentisintroduced.Reconfigurablemechanismisestablishedbasedoncomponenttechnology.
