基于STL数据模型的NURBS刀轨生成算法.pdf

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1、·设计与研究·组合机床与自动化加工技术文章编号：1001—2265(2010)11—0022—04基于STL数据模型的NURBS刀轨生成算法陈晓兵，廖文和(1．淮阴工学院计算机工程学院，江苏淮安223003；2．南京航空航天大学机电学院，南京210016摘要：为了提高数控加工的加工效率，提出了一种适用于STL数据模型的NURBS刀轨生成算法。由刀触点计算无干涉直线刀轨的刀位点；采用最小二乘法将刀位点拟合成NURBS切削刀轨，在拟合过程中，计算拟合偏差及投影点参数，并用投影点参数对刀位点参数进行修正。在切削刀轨之间采用NUR

2、BS曲线过渡；通过调节节点矢量，使得切削刀轨和过渡刀轨在连接处保持c连续。实验结果表明，采用文中算法生成的NURBS刀轨具有较少的控制顶点、较高的拟合精度以及较好的光顺性。关键词：STL数据模型；NURBS曲线拟合；刀位点参数修正；节点矢量调节；数控加工中图分类号：TP391．73；TG65文献标识码：AAlgorithmforNURBSToolPathGenerationBasedonSTLDataModelCHENXiao—bing，LIAOWen—he(1．FacultyofComputerEngineering，H

3、uaiyinInstituteofTechnology，Huaian223003，China；2．Col1egeofMechanical&ElectricalEngineering，NanjingUniv．ofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：ToimproveeficiencyofNCmachining，analgorithmforNURBStoolpathgenerationisputforwardforSTLdatamode1．CL(Cut

4、terLocation)pointsofinterference-freelinetoolpathsarefirstcom-putedaccordingtoCC(CutterContact)points．Then，NURBScuttingtoolpathsayegeneratedbyfittingtheseCLpointsintoNURBScurves．Inthefittingprocess，deviationofCLpointsandparametersofpro。jectedpointsarecalculatedand

5、parametersrevisionofCLpointsisconducted．TransitiontoolpathsareimplementedbyNURBScurves，andknotvectoradjustmentisusedtokeeptheconnectionsofcuttingandtransitiontoolpathsCcontinuity．ExperimentalresultindicatesthattheNURBStoolpathsgeneratedbytheproposedalgorithmholdfe

6、wercontrolpoints，higherfittingaccuracyandbettersmoothness．Keywords：STLdatamodel；NURBScurvesfitting；parametersrevisionofCLpoints；knotvectoradjust‘ment；NCmachining线，基于刀位点规划的刀轨避免了刀具运动方向的0引言频繁变化，但刀具的实际切削点轨迹(刀触点轨迹)随着计算机技术和逆向工程技术的发展，STL通常为空间折线，这使得加工表面残留高度的均匀(STereoLitho

7、graphyinterfacespecification)数据模型性较差，为了控制残留高度，可能使刀触点轨迹过已经被广泛地应用到快速原型制造和数控加工密，从而增加了刀轨长度，降低了切削效率。另一中¨。STL数据模型是由逼近原CAD模型的大量方面，由截平面法生成的刀轨在数控程序量和加工空间三角片组成的数据模型。STL数据模型的数控精度之间存在着矛盾，且刀轨的光顺性较差，较小的加工通常采用截平面法来生成刀具轨迹，即由截平数控程序量能够避免数控系统频繁的加减速控制，面和模型(基于刀触点规划)或其等距模型(基于刀提高数控系统的代码

8、段处理速度，使得数控系统能位点规划)求交来获得。基于刀触点规划的刀轨够以较高的进给速度进行加工，从而提高加工效通常为空间折线，基于刀位点规划的刀轨为平面折收稿日期：2010—05—17；修回日期：2010—06—29基金项目：江苏省高校自然科学研究项目(08KJD460005)作者简介：陈晓兵(1971