自动抛光凸区域上自由曲面的扫描路径算法 (2007年)

为了减小抛光加工的表面粗糙度和提高效率，构建抛光工具路径并均匀覆盖于三维曲面上，曲面的定义域为任意二维凸区域。扩展扫描方式根据曲面一个方向上的一组切割曲线的标准长度分布，灵活调整相应位置穿越的扫描线数量，既包含一般的贯穿曲面的曲线，又包含起点或终点在曲面内的曲线，与传统扫描方式相比具有很大灵活性。为优化扫描方向和确定扫描线的端点，给出了曲面立体光固化（STL）模型的边界提取算法。通过一个曲面的扫描路径建构实例，详细阐述了任意二维凸区域上扩展扫描的算法流程，包括曲面分割、点列筛选和路径点的连接等步骤。路径长 ### 自动抛光凸区域上自由曲面的扫描路径算法 #### 摘要与背景 本文探讨了一种专门用于自由曲面抛光处理的新算法，该算法旨在提高抛光效率的同时减少表面粗糙度。抛光是许多精密制造过程中不可或缺的一环，尤其是在汽车制造业、航空航天业以及光学器件制造等领域。对于那些具有复杂几何形状的部件，如汽车覆盖件模具、涡轮叶片及光学棱镜等，其表面质量直接影响产品的性能和寿命。因此，开发高效且能精确控制表面质量的抛光技术至关重要。 #### 曲面扫描路径算法 传统的抛光方法通常采用固定模式的扫描路径，这可能导致曲面某些部分被过度抛光而另一些部分则抛光不足。为了解决这一问题，本文提出了一种扩展扫描路径算法，该算法可以根据曲面特定方向上一组切割曲线的标准长度分布来灵活调整相应位置穿越的扫描线数量。这种方法不仅包含了贯穿整个曲面的扫描线，还考虑到了起始点或终止点位于曲面内部的情况，大大增加了扫描路径的灵活性。 #### STL模型边界提取算法 为了进一步优化扫描方向和确定扫描线的端点位置，研究者们还提出了针对曲面立体光固化（STL）模型的边界提取算法。这种算法能够有效地识别出曲面的边界，并据此选择最佳的扫描方向，同时准确地定位扫描线的起止点。这对于确保整个抛光过程的精度和效率至关重要。 #### 扩展扫描算法流程 通过一个具体的曲面扫描路径构建实例，本文详细阐述了如何在任意二维凸区域上实现扩展扫描路径的算法流程。具体步骤包括： 1. **曲面分割**：首先将待处理的自由曲面分割成若干个较小的子区域，以便更好地控制每个子区域的扫描路径。 2. **点列筛选**：在每个子区域内，根据预设的规则筛选出一系列关键点，这些点将成为后续路径规划的基础。 3. **路径点的连接**：利用筛选出的关键点构建最终的扫描路径。这一过程需要综合考虑曲面的几何特征和所选扫描方向，确保路径覆盖均匀且有效。 #### 路径长度与间距分布 通过对路径长度和相邻扫描曲线间距分布的定量分析，研究结果表明，采用扩展扫描方式可以显著提高路径对曲面形状变化的适应性，并且能够更均匀地覆盖整个曲面，从而有效提升抛光效果。这种改进对于复杂曲面的高精度抛光处理尤为重要。 #### 结论 本文介绍的自动抛光凸区域上自由曲面的扩展扫描路径算法，在提高抛光效率和减少表面粗糙度方面展现出了显著的优势。通过引入更加灵活的扫描路径规划机制，并结合针对STL模型的边界提取算法，该方法不仅能够满足复杂曲面的抛光需求，还能保证抛光过程中的精度和一致性。未来的研究可以进一步探索如何将这一算法应用于更多种类的曲面材料和不同的制造场景中，以拓宽其应用范围。