技術(shù)文章
車銑復(fù)合加工的碰撞檢測技術(shù)
閱讀:857 發(fā)布時間:2015-1-28
在車銑復(fù)合加工過程中,由于車銑復(fù)合加工設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運動部件多、空間小,刀具與刀具,刀具與刀架之間極易發(fā)生碰撞現(xiàn)象。車銑復(fù)合工藝設(shè)計中的碰撞檢測是驗證工藝方案的可行性,檢測同步加工工步、刀軌路徑和加工參數(shù)正確與否的一種重要手段,因此,研究碰撞檢測技術(shù)顯得尤為重要。
碰撞檢測算法主要有空間分解法和層次包圍盒法兩種算法,其核心思想都是盡可能減少相交測試對象的數(shù)目來提高檢測速度。空間分解法適用于稀疏的環(huán)境中分布比較均勻的幾何對象間的檢測,層次包圍盒方法則應(yīng)用更為廣泛,適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境中的碰撞檢測。車銑復(fù)合加工環(huán)境復(fù)雜,運動對象多,因此,在本研究中選用了基于層次包圍盒的方法。
傳統(tǒng)檢測方法是進行一次或多次試切、不斷調(diào)試,直到確認(rèn)能夠完成預(yù)定的加工要求,這種方法效率低、周期長、成本高。為了提高檢測效率,基于虛擬仿真技術(shù)的碰撞檢測算法為工藝方案的修正提供了依據(jù),但是在修正過程中需要工藝人員根據(jù)經(jīng)驗預(yù)估修正方式,由預(yù)估引起的不確定性和偶然性,給生產(chǎn)計劃帶來一定風(fēng)險,如果不能及時解決,可能影響生產(chǎn)進度。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,為了避免盲目的方案預(yù)估,減少反復(fù)修正的次數(shù),提高準(zhǔn)確率,保證精度,準(zhǔn)確計算發(fā)生初始碰撞時間和位置信息可有效解決該問題。給出了以初始碰撞時間和位置為檢測目標(biāo),采用改進OBB包圍盒碰撞檢測算法對車銑復(fù)合工藝方案中可能存在的碰撞進行檢測的流程。
車銑復(fù)合加工是一個動態(tài)過程,在該方法中,將時間參數(shù)作為一個自變量,把工步分為若干時間節(jié)點,求解每個時間節(jié)點的碰撞情況,簡化了碰撞檢測算法的難度。算法以車銑復(fù)合加工工步為單元,根據(jù)工步包含的幾何對象創(chuàng)建各對象的OBB包圍盒及其層次包圍盒樹。基于分離軸理論的模糊檢測,快速剔除不發(fā)生碰撞的對象,減少運算對象,提高檢測效率。基于矢量法的檢測和三角面片相交算法,計算發(fā)生初始碰撞的時間和位置。
在模糊檢測階段,當(dāng)不發(fā)生碰撞時,計算下一時間節(jié)點的碰撞情況。當(dāng)發(fā)生碰撞時,進入檢測階段。在檢測階段,當(dāng)不發(fā)生碰撞時,返回模糊檢測階段,計算下一時間節(jié)點的碰撞情況。當(dāng)發(fā)生碰撞現(xiàn)象時,輸出檢測結(jié)果。直到遍歷完該工步的所有時間節(jié)點,完成碰撞檢測過程。該計算結(jié)果能幫助工藝設(shè)計人員更快地進行工藝方案或運動參數(shù)的修正,提高了修正效率。該算法適用于車銑復(fù)合加工所有的加工類型,即常規(guī)加工工步和同步加工工步。
碰撞檢測算法主要有空間分解法和層次包圍盒法兩種算法,其核心思想都是盡可能減少相交測試對象的數(shù)目來提高檢測速度。空間分解法適用于稀疏的環(huán)境中分布比較均勻的幾何對象間的檢測,層次包圍盒方法則應(yīng)用更為廣泛,適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境中的碰撞檢測。車銑復(fù)合加工環(huán)境復(fù)雜,運動對象多,因此,在本研究中選用了基于層次包圍盒的方法。
傳統(tǒng)檢測方法是進行一次或多次試切、不斷調(diào)試,直到確認(rèn)能夠完成預(yù)定的加工要求,這種方法效率低、周期長、成本高。為了提高檢測效率,基于虛擬仿真技術(shù)的碰撞檢測算法為工藝方案的修正提供了依據(jù),但是在修正過程中需要工藝人員根據(jù)經(jīng)驗預(yù)估修正方式,由預(yù)估引起的不確定性和偶然性,給生產(chǎn)計劃帶來一定風(fēng)險,如果不能及時解決,可能影響生產(chǎn)進度。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,為了避免盲目的方案預(yù)估,減少反復(fù)修正的次數(shù),提高準(zhǔn)確率,保證精度,準(zhǔn)確計算發(fā)生初始碰撞時間和位置信息可有效解決該問題。給出了以初始碰撞時間和位置為檢測目標(biāo),采用改進OBB包圍盒碰撞檢測算法對車銑復(fù)合工藝方案中可能存在的碰撞進行檢測的流程。
車銑復(fù)合加工是一個動態(tài)過程,在該方法中,將時間參數(shù)作為一個自變量,把工步分為若干時間節(jié)點,求解每個時間節(jié)點的碰撞情況,簡化了碰撞檢測算法的難度。算法以車銑復(fù)合加工工步為單元,根據(jù)工步包含的幾何對象創(chuàng)建各對象的OBB包圍盒及其層次包圍盒樹。基于分離軸理論的模糊檢測,快速剔除不發(fā)生碰撞的對象,減少運算對象,提高檢測效率。基于矢量法的檢測和三角面片相交算法,計算發(fā)生初始碰撞的時間和位置。
在模糊檢測階段,當(dāng)不發(fā)生碰撞時,計算下一時間節(jié)點的碰撞情況。當(dāng)發(fā)生碰撞時,進入檢測階段。在檢測階段,當(dāng)不發(fā)生碰撞時,返回模糊檢測階段,計算下一時間節(jié)點的碰撞情況。當(dāng)發(fā)生碰撞現(xiàn)象時,輸出檢測結(jié)果。直到遍歷完該工步的所有時間節(jié)點,完成碰撞檢測過程。該計算結(jié)果能幫助工藝設(shè)計人員更快地進行工藝方案或運動參數(shù)的修正,提高了修正效率。該算法適用于車銑復(fù)合加工所有的加工類型,即常規(guī)加工工步和同步加工工步。