三维工件激光切边的自动编程高安

三维工件激光切边的自动编程

三维工件激光切边的自动编程 2011年12月10日 来源： 三维激光切割已在汽车制造、航空航天等领域日益得到广泛的应用。如今三维激光切割加工在汽车的新产品开发中，已取代汽车覆盖件的修边模和冲孔模，成为汽车制造商缩短开发周期、降低成本、提高竞争力的有力工具。 进行三维激光切边，必须保证激光光束沿工件的边缘运动，同时为保证激光的入射方向与工件表面垂直，还要求激光头不断调整自身姿态。要实现三维激光切割自动编程，就要能自动产生三维工件的边界轮廓线以及轮廓线上的法线，然后控制激光加工机3个互相垂直的直线运动走出轮廓线的运动轨迹，同时控制2个旋转轴使激光始终与法线一致，完成整个加工过程如图1所示。 图1激光加工

图2 曲面片P1、P2拼接的三种关系

图3 曲线的离散化

1 实现原理要实现上述过程，先要进行工件三维造型。三维薄板件的造型用曲面造型工具完成。用于切边的三维形状往往是非闭合曲面，即一定存在边界，这是自动寻找边界的前提。复杂的三维形状是由许多曲面片经过剪切、拼接而成。两块曲面片P1、P2拼接时只有图2所示三种关系。整个曲面的边界就是各曲面的边界之和减去其公共边及其公共部分。为此，只要把三种关系的公共边和公共部分找到即可。曲面是由曲线构成的，因此问题转化为判断两条空间曲线段是否重合，如果重合，则求出重合部分。为了进一步简化问题的求解，用折线段逼近空间曲线。实际上，进行三维激光加工示教编程时，操作者把工件表面切割加工的轨迹分为若干直线段，将每段直线的起点、终点作为示教点，通过直线插补G01命令使激光头沿空间折线行走(如图3)。示教点越多，实际切割的空间轨迹越平滑。因此，对空间自由曲线，只要控制弦差d，就可以根据加工精度要求，用直线段逼近空间曲线，满足激光切割加工的要求。因此，问题最后转化为判断两条折线段是否重合，如果重合，则求出重合部分。将所有曲面的重合部分去除，剩下的就是工件的边界。整个过程算法流程图如图4。 图4 三维曲面边界路径的自动形成

算法的基本思想是边界扩张法，即先取任意曲面，保存其边界数据，找与其相邻曲面，消除公共边后，合并曲面得到一新曲面，保存该曲面边界数据，继续上述步骤，该新曲面不断扩大，处理完所有曲面，该新曲面就是实际三维工件曲面，则保存的边界数据就是工件边界。这样得到的是三维工件的边界轨迹即由系列点(xi，yi，zi)(i=1，2，…N)组成的点列，还要求出该点处的法线方向激光头的运动和姿态才能确定。曲面法线矢量的计算如下。 解析曲面是由数学方程给出的光滑、可微曲面，若曲面的显式方程为 V(s，t)=V[X(s，t)，Y(s，t)，Z(s，t)]式中，s、t为曲面的参数，X、Y、Z为可微函数，(∂v/∂s)×(∂v/∂t)即为曲面间法线，若方程为隐式的，V(s，t)=V[s，t，G(s，t)]此时得不到显式定义的法线，但法线矢量是由函数以梯度给出，即 ∆F=[∂F∂F∂F]∂x∂y∂z图5 B、C角与取向V(I、J、K)关系

福建焦虑症专科医院去哪家

吴江肠科医院哪个好

成都狂躁症医院

黑斑医院

牛皮肤癣用什么药