基于支持向量机的点云曲面刀具路径规划.pdf

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1、中国机械工程第25卷第6期2014年3月下半月基于支持向量机的点云曲面刀具路径规划吴福忠绍兴文理学院，绍兴，312000摘要：针对单值散乱点云曲面刀具路径规划问题，提出了一种基于最小二乘支持向量机的计算方法。在计算过程中，将点云数据向平面投影，得到二维点集。应用网格划分和边界网格内测量点高斯映射技术，提取平面区域内的边界特征点。用边界特征点定义点云曲面的实际加工区域，在此区域内规划平行等间距刀具路径。应用最小二乘支持向量机拟合点云数据，求得被加工曲面的连续表达模型，经此模型将二维刀具路径数据向三维空间映射，求出刀触点数据。将刀触点经法向偏置计算，求得刀位

2、点。实例验证证明，该方法能较好地解决信息不完备散乱点云曲面刀具路径生成问题。关键词：最小二乘支持向量机；点云曲面；刀具路径；数控加工中图分类号：TP391．7gDOI：10．3969／j．issn．1O04—132X．2014．06．012ToolPathPlanningforPointCloudSurfaceBasedonLS—SVMWuFuzhongShaoxingUniversity，Shaoxing，Zhejiang，312000Abstract：Aimingatthetoolpathplanningproblemofsingle—valueds

3、catteredpointcloudsurface，analgorithmbasedonLS—SVMwasproposed．Inthecalculationprocess，a2Dpointsetwasacquiredbyprojectingthemeasuredpointsontoplane，andtheboundaryfeaturepointswereextractedbymethodofmeshingandGaussmappingofpointswithinboundarymesh．Thustheactualmachiningregionwasdef

4、inedbytheboundarypoints，andtheparalleliso—planartoolpathwasplannedintheplanarregion．ThenthefittingsurfacemodelofthemeasuredpointswasconstructedbyusingLS—SVM．Mapping2Dtoolpathsto3Dspacewiththismodel，thecuttercontactpointswerefoundout．Ultimatelythecutterlocationpointswereobtainedby

5、offsettingcuttercontactpointsalongnormaldi—rection．Theproposedalgorithmwasverifiedbyanexample．Theresultsindicatethatthepresentmethodcanbettersolvethetoolpathgenerationproblemoftheincompletemeasuredpoints．Keywords：leastsquaresupportvectormachine(LS—SVM)；pointcloudsurface；toolpath；

6、NCmachining0引言整体或局部三角网格构造的刀具路径生成方反求工程技术已被广泛应用于汽车、模具、航法；③基于CL网格构建的刀具路径生成方空航天等制造领域。应用反求工程技术，可对已法嘲；④基于点云切片技术的直接分层刀具路径存在的实物模型进行二次设计、制造，实现对已有生成方法；⑤基于神经网络的刀具路径生成方产品的改进设计或破损产品的修复_1]。目前常法。用的方法中需经过以下4步来实现上述目标：数上述方法各有特点，都能在某种程度上解决据采集、几何建模、刀具路径生成和数控加工。其满足一定条件的测量点刀具路径直接生成问题。中，几何建模实质上就是采用合适的曲

7、面模型逼但也存在一些不足，特别是处理含有噪声和局部近测量点数据，实现离散数据连续化。刀具路径残缺的点云时，没有提出合理的解决方案，而且智生成则是将连续几何模型离散化。因此，在此过能化程度较低。方法⑤基于传统机器学习算程中若能减少几何建模的步骤，直接由离散数据法——神经网络，研究刀具路径生成问题，该方法生成保证加工精度的刀具路径，则可大大提高应时间与空间复杂度较高，在处理大规模数据时效用反求工程实现产品数字化制造的自动化程度。率较低I8]。与通过连续几何模型生成刀具路径相比，直针对现有方法存在的不足，本文提出一种基接由散乱点数据生成刀具路径需解决许多理论难

8、于最小二乘支持向量机(LS—SVM)的散乱点云曲题，如散乱数据的规则化、信息不完