《基於動態界面追蹤技術的拓撲自適應刀路生成方法研究》是依託浙江大學，由沈洪垚擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於動態界面追蹤技術的拓撲自適應刀路生成方法研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：沈洪垚
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於球頭刀刀位面進行軌跡規劃便於更好地控制刀路質量，但刀位面的生成存在等距計算和消除曲面自相交等難題。目前，即使是在圖形學領域，自由曲面無干涉等距問題也未得到系統解決。本申請項目擬將動態界面追蹤方法Level Set引入到自由曲面的等距刀位面計算中，利用Level Set方法在界面計算時良好的拓撲自適應性，解決曲面等距後的自相交問題，並基於該無干涉刀位面進行高質量軌跡規劃。.本項目將重點研究Level Set套用於靜態問題時的移植機制，解決該方法在開放式自由曲面等距求解中出現的特殊問題。研究內容包括：研究Level Set在解決等距刀位面求解的靜態問題時的實現機制；解決零件自由曲面演化中存在的初始化和不封閉問題；跟蹤求解過程，設計高精高效的等距面求解方案；基於隱式的等距刀位面，研究三軸球頭刀高質量刀具路徑生成策略。.本項目的實施也可為其他領域無干涉等距面的精確求解提供技術借鑑。
結題摘要
曲面加工在航空航天、汽車、模具等行業的需求日益廣泛。然而，加工干涉是曲面加工中面臨的關鍵問題，干涉情況的複雜性和多樣性是造成當前曲面刀路生成技術缺乏通用模型的首要因素，也使得干涉檢查和規避技術成為刀路軌跡生成技術的核心內容。球頭刀銑削加工是曲面加工重要和經濟的方式之一，基於球頭刀刀位面進行軌跡規劃便於更好地控制刀路質量，但刀位面的生成存在等距計算和消除曲面自相交等難題。 本項目面向曲面加工無干涉刀路生成，引入 Level Set 動態界面追蹤機制解決靜態的自由曲面等距自相交問題，將曲面等距問題可以看成是原始曲面上各點以恆定速度沿曲面法向推進一定時間後形成的新界面，建立動態界面追蹤技術在解決靜態問題時的實現機制；進而，提出了基於雙等距面（刀位面、等殘高面）進行曲面高質量加工的軌跡規劃策略，以 Level Set 方法生成的等距曲面為特殊背景，充分利用演化過程計算資源，獲得等距殘高面，以輔助刀具路徑有效生成；提出了面向多軸加工的無干涉可行域整體解析表達方法，針對在偏置曲面上規劃刀路的方法難以推廣到環形刀的局限性，採用離散曲面計算刀具姿角可行域，再通過高維擬合進行全域解析表達的方式，實現了面向多軸加工的無干涉可行域整體計算。 本項目研究工作成果中利用Level Set方法進行等距刀位面的求解思路也可為其他領域無干涉等距面的精確求解提供技術借鑑；曲面無干涉可行域整體解析表達方法的實現，避免了傳統方法在干涉問題上的校驗加修正反覆試湊所帶來的計算量大、不收斂等問題，有利於刀路規劃的整體最佳化。 項目研究工作過程發表SCI/EI刊源論文9篇，授權發明專利1項，系列論文獲得2012年浙江省自然科學學術獎二等獎。
