基于逆向工程的石材艺术制品数控加工与检测

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1、Ｉ硕±学位论文Ｉ對鶴Ｘ欄前ｆ艺測帛数飾ｎ：与麵ＮＣＭａｃｈｉｎｉｎｇａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＳｔｏｎｅＡｒｔＰｒｏｄｕｃｔｓ．．．■—■．究生＝李宁指导獅：陆峰觀？綱：誦战側（专业学位）键係連建少聲ｚ－：〇目针二月分类号１０１５３：学校代码：ＵＤＣ：密级；公开硕壬学位论文基于逆向工程的石材艺术制晶数搂加工与检测作者姓杂：李宁入学年份；２０１２年９月指导教师：陆峰教授学科领域：机械工程（专业学位）申请学位：

2、工程硕±所在单位：交通与机械工程学院论文提交日期：２０１４年１１月论文答辩日期：２０１４年１２月学位授予日期：２０１５年１月答辩委员会主席：赵凯军答辩委员会组成：赵凯军张晓露率颂华张丽秀岗莉赵德宏石怀涛论文评阅人：安冬稍军声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研宛所做的任何贡献

3、均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名；日期：如／伴／巧学位论文版权使用授权书论文本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位的规定：即学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授权机构）可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览。（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：一一不限□

4、半年□年□年半□两年口作者签名：导师签名－日期：ＶＯ畔年ｆ巧日期：年／巧摘要近年来，随着国内建筑装潢业和数控加工技术的飞速发展，市场对制造精美的石材装饰品需求大增，这促进了石材数字化设计及加工工艺的快速升级。石材艺术制品属于宽公差的复杂曲面产品，其设计制造中相对弱化其尺寸精度强化美学品质；模型大多包含大量外形十分复杂的自由曲面，且表面曲率变化剧烈，制造材料属硬脆材料，无论是数字化设计、加工还是检测等，都有一定的难度。本文针对石材艺术制品的上述特点，将逆向工程技术应用于立体石材艺术

5、制品的设计、制造及检测当中，旨在解决传统石材艺术制品CAD/CAM/CAI的难题。通过运用逆向工程技术解决了传统石材艺术品数字化设计难以实现，设计人员劳动强度大、速度慢等问题。介绍了噪声点的去除、数据简化、多视点云对齐等逆向工程中的数据预处理技术。通过实际案例介绍了石材艺术制品数据采集流程和策略，分析了数据采集过程中产生误差的原因。利用GeomagicStudio实现了石材工艺品实物模型的曲面重构，并对重构模型进行了误差评价，分析了误差来源。通过实验案例实现了从数字化测量、三维模型创建到刀具轨迹生成再到

6、虚拟加工的一体化过程。针对石材工艺制品的硬脆属性和特点以及加工装备的特点，研究了基于HTM50200异型石材车铣加工中心的立体石材制品多轴铣削加工方法。将机械加工CAD/CAM思路应用于石材加工中，通过对残料模型的仿真分析、加工效率上的比较以及对生成刀轨的分析，总结出了适合立体石材艺术制品的基于CAM软件的粗、精加工策略。在对石材艺术制品进行数控加工工艺分析的基础上，编制粗加工、半精加工和精加工的刀具路径，并对生成的NC代码进行VERICUT模拟仿真验证程序的正确性。本文研究了基于逆向工程的数字化比对检

7、测流程，研究了点云数据与CAD模型的粗配准、精配准以及偏差计算的相关理论。分别以三轴加工的大理石浮雕模型和五轴加工的立体石雕模型为对象，结合加工工艺方案和加工过程，利用GeomagicQualify软件，进行3D比较、偏差计算，并分析案例产生加工误差原因。对于某些大型的浮雕，可以采用数字化比对技术来重新定位安装工件，修正加工偏差；对于立体石雕，针对可能产生加工误差的原因进行了具体分析，分解3D偏差测量数据，结合机加工艺分析了机床加过程中哪个坐标轴存在误差及误差分布规律，从而判断出制造过程存在哪些问题。验

8、证了该方法应用于存在大量复杂曲面的石材工艺品三维轮廓加工精度检测中真实有效。关键词：逆向工程；数控加工；数字化检测；误差分析AbstractWiththerapiddevelopmentofarchitecturaldecorationindustryandimprovementofNCmachiningtechnologyinChinarecentyears,thereisagrowingdemandforexquisitestoneor