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基于STL文件的复合材料自动铺带轨迹算法研究

作　者: 罗海燕
导　师: 李勇
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 自动铺带 自由曲面 STL文件 三角形网格 自然路径
分类号: V250
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 29次
引　用: 1次
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内容摘要


自动铺带技术的应用可以明显提高复合材料生产效率,降低制造成本,主要应用于航空航天领域。目前,自动铺带技术在国外发展已经成熟,国内起步较晚,软件技术还处于研究开发中,尤其是自由曲面铺带轨迹设计的软件技术。本文对自由曲面铺带轨迹算法的相关问题进行了探索研究,主要研究工作总结如下:(1)基于三角形网格划分自由曲面,将商业CAD软件导出曲面的STL文件用于曲面信息分析,对数据信息进行重构,建立点、边、面之间的关联信息,提高数据查询速度。(2)研究铺带轨迹算法。在三角形网格化自由曲面上按照“自然路径”原理,寻求铺带自然舒展贴实曲面而不发生褶皱、撕裂的轨迹。自由曲面上求取轨迹的复杂问题转化为在若干个三角形平面内求取连续轨迹的问题,以折线代替曲线,简化了求解过程。(3)解决轨迹计算中在三角形上已知一点和该点方向求交点的各种情况,提出了过三角形顶点的“奇异性”问题的解决方法。初步研究了曲面边界处铺带轨迹点的求解,并提出了在边界处变带宽变步长的轨迹求解方法。本文以典型双曲率曲面为例,按照在三角形网格化曲面上进行自动铺带轨迹规划原理,根据给定初始点和初始方向建立“自然路径”求解的迭代算法,完成0度、45度、-45度、90度的轨迹点计算。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章 绪论  11-18
  1.1 先进复合材料及其应用  11-13
    1.1.1 先进复合材料  11
    1.1.2 先进复合材料的应用  11-13
  1.2 自动铺带技术简介  13-16
    1.2.1 自动铺带技术及其发展史  13
    1.2.2 自动铺带数字化制造趋势  13-14
    1.2.3 自动铺带技术应用  14-16
  1.3 本课题研究的背景和内容  16-18
    1.3.1 课题研究背景意义  16-17
    1.3.2 课题研究内容  17-18
第二章 曲面构件与铺带原则  18-26
  2.1 曲面构件  18-20
    2.1.1 CAD 技术  18-19
    2.1.2 曲面信息提取方法  19-20
  2.2 STL 文件简介  20-23
    2.2.1 STL 文件概述  20-21
    2.2.2 STL 文件输出格式  21-23
  2.3 铺层规划设计原则  23-25
    2.3.1 整体铺层规划原则  23-24
    2.3.2 单层铺带规划  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章曲面自动铺带轨迹算法  26-42
  3.1 概述  26-29
    3.1.1 自动铺带工作原理  26
    3.1.2 曲面铺带自然路径  26-27
    3.1.3 基于三角形网格划分曲面的自然路径  27-29
  3.2 信息重构  29-31
    3.2.1 信息重构  29-30
    3.2.2 信息重构的数据结构  30-31
  3.3 铺带轨迹线求取算法  31-39
    3.3.1 概述  31
    3.3.2 三角形上多种情况求交点  31-32
    3.3.3 交点求解  32-37
    3.3.4 过顶点的奇异性问题  37-39
  3.4 边界处轨迹点计算  39-41
  3.5 本章总结  41-42
第四章 典型双曲率曲面轨迹算法实例  42-55
  4.1 概述  42
  4.2 OPENGL 技术  42-45
    4.2.1 OpenGL 简介  42-43
    4.2.2 OpenGL 主要功能  43-44
    4.2.3 VC 平台上建立OpenGL 软件框架  44-45
  4.3 模型建立与图形显示  45-51
    4.3.1 模型建立  45-46
    4.3.2 导入STL 文件  46-47
    4.3.3 实现模块  47-51
  4.4 铺带轨迹生成  51-54
    4.4.1 铺带轨迹信息生成  51-52
    4.4.2 铺带轨迹显示  52-54
  4.5 本章总结  54-55
第五章 总结与展望  55-57
  5.1 总结  55
  5.2 展望  55-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
在学期间的研究成果及发表的学术论文  61

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空用材料 > 一般性问题
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