管件激光切割轨迹及其速度优化

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1、LaserTubeCuttingToolpathandItsVelocityOptimizationAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYXIAOXiongSupervisedbyProfessorXUChaoSchoolofMechanicalEngineeringSoutheastUniversityMar．201O口东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的

2、地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：舀丝日期：型!!：i：曼f东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息

3、形式刊登)授权东南大学研究生院办理。口研究生签名：壹超导师签名摘要管件激光切割轨迹及其速度优化研究生：肖雄导师：许超教授学校：东南大学在金属管件加工方面，三维激光切割因其高速、高精度以及高柔性等特点，具有传统加工所无法比拟的优势，在现代工业中使用日益广泛。在数控激光切割机床的快速发展下，促进了与之配套的激光切割自动编程软件的进步与研究。国内在激光切割自动编程软件的研究方面还处于起步阶段，一些核心技术与关键算法需要自主研究。论文在广泛调研现有商业激光切割自动编程软件的基础上，根据国内外的研究现状，综合考虑激光切割的工艺特点，基于图形内核ACIS对激光切割自动编程中的关键技术进行了研

4、究，论文主要工作内容归纳如下：对研发平台的三大组件——AClS、HOOPS与BCG进行了深入研究与分析，并在此基础之上讨论了搭建专业应用软件框架的相关关键技术，在系统框架搭建的前提下，对管件激光切割轨迹生成方法进行了深入探讨，提出可支持三维激光切割轨迹生成的预处理算法，探讨了基于零件型面的曲线离散技术；同时，对基于ACIS开发平台的切割曲线离散型值点及其法矢量计算等问题进行了讨论；根据三维激光切割的复杂性，提出了适于管件激光切割的半径补偿方式——“滚动球”法；在算法上通过对切割轨迹上的“尖点”进行妥善处理，避免了传统方法中的“二次做工”。加减速控制是工业激光切割数控系统的核心技术

5、，也是实现数控系统高实时性的“瓶颈”技术，为了保证激光切割的高速性以及切割的质量，在研究基础上提出了基于三次多项式的速度控制模型，以切割轨迹上“尖点”的平滑过渡为控制目标，确定最大理论加减速距离以及前置减速点的位置，并以此对初次离散的轨迹段进行优化离散，最终实现切割轨迹段之间的高速衔接。论文研究的是激光切割轨迹生成及其优化的基本算法和关键技术，这对进一步研发具有自主知识产权的激光切割CAM系统具有重要的理论与实际应用价值。关键词：管件；激光切割；曲线离散；加减速控制processcharacteristicsoflasercuttinginthepaper．Themainwork

6、isasfollows：Thekeytechnologiesofconstructingtheframeworkoftheapplicationsoftwareforlasermbecuttingisdiscussedbased011thecomprehensivestudyandanalysisofACIS，HOOSandBCGAfterconstructingtheframework,atrajecto巧generationmethodforlasertubecuttingisintroduced．Thecurvedivisionalgorithmhasbeenadopted

7、inthemethodwhichissuitableforpreprocessinglasertubecuttingtoolpath．ThealgorithmUSeSchordandtangenttoapproachthetoolpathwithequalen．ors．andthekeyissuesofcoordinatevaluesandnormalvectorsoftheknotsinthetoolpatharediscussedwiththeplatformofACISin