工业CT切片数据直接生成粗加工与精加工数控代码的研究

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对于无须重新设计而直接仿形的工件，为了提高反求效率，本文跳过传统逆向工程中三维数字建模的步骤，对工业CT（ComputedTomography）切片数据直接生成粗加工与精加工数控（NumericalControl,NC）代码的方法进行了研究，并开发出相关软件系统，应用2.5轴加工的方式，实现了NC代码的生成。本文主要包含以下几个方面的研究：
　　首先，对工业CT断层扫描切片图像进行预处理，得到各层切片的二值化图像和边缘轮廓，为粗加工和精加工步骤做好数据准备。分析了常用的中值滤波法和邻域平均法两种常用的去噪方法，并选用中值滤波法对图像进行滤波；采用C-V活动轮廓模型进行边缘检测，同时得到二值化的图像；运用八邻域轮廓跟踪法对二值化图像进行轮廓跟踪，得到封闭的、单像素宽的轮廓数据。
　　其次，生成粗加工NC代码文件。粗加工阶段采用逐层铣削的加工方式，所以逐层生成单张切片的走刀路径，然后将其连接起来即可。采用本文提出的下轮廓点标识位判别法来判断本层切片的各个轮廓是内轮廓还是外轮廓；应用PWD轮廓偏置方法，将内轮廓向内偏移、外轮廓向外偏移，偏移量为刀具半径和加工余量的和，得到本层切片的粗加工轮廓；为本层切片划分加工区域；生成单张切片的粗加工NC代码。
　　最后，生成精加工NC代码文件。为了实现较高的加工精度和曲面光顺度，一方面采用球头铣刀沿曲面铣削的加工方式，另一方面通过插值来增加曲面网格的密度。由二值化图像提取工件的曲面造型数据网格；借鉴邻域平均的思想，对曲面网格进行插值，以满足加工精度和曲面光顺度的要求；采用抬刀法，由刀触点（cuttercontactpoint）得到刀具位置点（cutterlocationpoint）；采用逐列铣削的走刀方式，使用直线插补方式生成精加工NC代码。
　　本文开发了软件系统，读入单张或者多层工业CT切片图像，输出其对应的NC代码。针对多层的情况，本文对某茶壶的工业CT切片图像进行处理，分别生成了其粗加工和精加工NC代码文件。针对单层的情况，使用该软件系统读取某文字图像，并应用粗加工代码生成的方法获取了其NC代码，说明本文所提方法还可应用于图像雕刻。以上两种情况的实验结果均已在软件vericut7.0中进行仿真加工，结果验证了本方法的正确性。

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作者
郭琰;
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作者单位

重庆大学;

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授予单位重庆大学;
学科机械制造及其自动化
授予学位硕士
导师姓名段黎明;
年度 2011
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类程序控制机床、数控机床及其加工;程序设计;
关键词
工业CT系统; 切片数据; NC代码; vericut7.0软件; 仿真分析;

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