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面向齿科数控加工轨迹的高效生成方法研究

作　者: 董光雷
导　师: 戴宁
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 口腔修复学 CAD/CAM Z-map 二值图像刀轨规划三角网格模型
分类号: R783
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 17次
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内容摘要

随着人们生活水平的提高，对口腔健康的要求也随之提高，口腔修复不仅仅是简单地对口腔咀嚼功能的修复，还要满足生理和美观等方面的要求，这对修复体的加工制作质量提出了更高要求。面向齿科的口腔修复体数控加工技术是口腔CAD/CAM系统的基础核心技术之一，本文结合口腔修复实际应用需求，针对口腔修复体为研究对象，研究了修复体数控加工刀具轨迹生成的相关基础理论、算法和关键技术，并程序实现了相关的功能模块。本文中的主要研究内容如下：(1)研究了修复体数字化加工模型构建方法，基于Z-map模型构建原始修复体曲面的Z-map模型，基于该离散模型判断刀具和离散点之间的干涉关系，实现无干涉刀位面数据的计算。(2)结合二值图像边界提取算法，提出了加工区域边界提取优化方法，通过将刀位面Z-map位于当前切削平面以上的部分转化为二值图像，建立加工区域和二值图像之间的映射关系，采用追踪连接方法提取出二值图像边界，实现了加工区域的边界的提取。(3)提出了环切刀具轨迹环等距计算方法，结合像素离散思想和二值图像边界提取算法实现平面轮廓环的等距计算，通过构建刀轨环的像素平面，采用虚拟刀具沿着原始轮廓切削像素区域，运用二值图像边界提取算法提取出切削区域的边界得到等距曲线。(4)提出了环切刀具轨迹的无跳刀过渡连接方法，基于加工区域中构建的刀轨环单根关系树，对刀轨环进行编组并建立刀轨环之间的过渡连接关系，根据此关系得到环切无跳刀过渡连接刀轨，实现单个加工区域的无跳刀切削，提高了加工效率。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
图表清单  8-11
注释表  11-12
缩略词  12-13
第一章绪论  13-22
  1.1 引言  13-14
  1.2 口腔修复 CAM 系统简介  14-16
  1.3 数控粗加工刀轨生成技术  16-17
  1.4 口腔修复 CAM 技术发展现状  17-19
    1.4.1 国外口腔修复 CAM 技术现状  17-19
    1.4.2 国内口腔修复 CAM 技术现状  19
  1.5 选题背景及研究内容  19-22
    1.5.1 选题背景  19-20
    1.5.2 研究内容  20-22
第二章修复体 Z-map 加工模型构建  22-33
  2.1 引言  22
  2.2 无干涉刀位面数学模型  22-32
    2.2.1 基于原始模型刀位点数据计算  23-25
    2.2.2 基于原始模型等距面刀位点数据计算  25-28
    2.2.3 基于 Z-map 模型刀位点数据计算  28-32
  2.3 本章小结  32-33
第三章基于二值图像的加工区域边界提取技术  33-46
  3.1 引言  33
  3.2 切削层二值图像构建  33-34
  3.3 切削层二值图像边界优化  34-36
  3.4 切削层二值图像游程编码  36-43
    3.4.1 游程提取  36-37
    3.4.2 游程拓扑关系建立及连通关系判断  37
    3.4.3 二值图像边界提取  37-42
    3.4.4 加工区域边界生成  42-43
  3.5 加工区域边界轮廓优化  43-44
    3.5.1 边界轮廓光顺  43
    3.5.2 边界轮廓简化  43-44
  3.6 加工区域划分  44-45
  3.7 本章小结  45-46
第四章加工区域刀具轨迹规划  46-55
  4.1 引言  46-47
  4.2 二维轮廓环等距  47-50
  4.3 加工区域初始刀具轨迹生成  50-53
    4.3.1 刀具轨迹行间距计算  50-51
    4.3.2 刀具轨迹环方向判定  51-52
    4.3.3 刀具轨迹环树构建  52-53
  4.4 本章小结  53-55
第五章刀具轨迹过渡连接与优化  55-70
  5.1 引言  55
  5.2 刀轨环编组  55-59
    5.2.1 刀轨环树拓扑分解  56-58
    5.2.2 环组合过渡线段计算  58-59
    5.2.3 过渡点对计算  59
  5.3 环切无跳刀刀轨生成  59-63
  5.4 刀具轨迹优化  63-66
    5.4.1 过渡连接优化  63-64
    5.4.2 区域加工次序优化  64-66
  5.5 加工实例验证  66-69
  5.6 本章小结  69-70
第六章总结与展望  70-72
  6.1 总结  70
  6.2 展望  70-72
参考文献  72-77
致谢  77-78
在学期间的研究成果及发表的学术论文  78

面向齿科数控加工轨迹的高效生成方法研究

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