学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

曲面仿生光学复眼建模设计及其加工路径规划研究

作　者: 刘业胜
导　师: 陈明君
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 仿生光学复眼曲面造型数据重构数控仿真精密超精密加工
分类号: TB17
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 125次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着科学技术的发展,光学成像系统在国防尖端装备及民用工业中应用范围越来越广,人们对其要求也不断提高。如智能武器、智能机器人视觉系统以及微型飞行器等,期望整个系统重量轻、体积小、视场大以及对运动目标更敏感。近年来,由于系统的机械装置和电子器件进一步小型化,轻量化已变得越来越困难。因此许多科研机构想通过缩小光学系统部位从而使整个系统达到轻量化与小型化。仿生光学复眼具有体积小、重量轻、视场大、灵敏度高、可测速等优点,因而引起国内外学者的广泛关注。各国学者纷纷对光学复眼展开研究,并取得了一定的研究成果,但其成像仍然存在一定的缺点。因此,怎样进一步提高光学复眼的成像特性变得尤为重要,给仿生光学复眼的研究提出了新的挑战。本文首先通过对仿生光学复眼进行光学理论分析,得到了仿生光学复眼小眼的三维空间函数关系式。该仿生复眼小眼采用高次拟合曲面取代球面阵列小眼,提高小眼在近光轴以外部分的成像特性,克服了球面小眼成像过程中中间清晰边沿模糊的缺点,改善了复眼的成像效果。其次,通过小眼三维空间函数生成的点云,利用Pro/E逆向工程实现了小眼的初始网格化。采用基于三角形递归分割插补算法的RecurSurface(重构曲面)系统完成了小眼的重构,重构精度达到2nm。通过RecurSurface(重构曲面)系统与Pro/E的结合,实现了整个复眼的造型。该仿生光学复眼整体尺寸为19×17×3mm,由七个近似六边形的小眼组成,以中间小眼为基准,其余六个小眼分别绕中间小眼六条边旋转20°。近似六边形的小眼组合,消除了球面小眼组合过程中存在的间隙,克服了球形小眼复眼成像过程中存在“麻点”的不足,进一步改善了复眼的成像特性。最后,研究了加工路径及加工参数对仿生光学复眼加工精度的影响,并应用Pro/E数控仿真模块对构建的仿生光学复眼模型进行数控仿真及代码后置处理,生成了可用于实际加工的复眼G-代码。同时,为了消除实际加工中可能出现的错误,利用Vericut对Pro/E仿真生成的G-代码进行验证。将G-代码进行格式变化,生成PMAC控制器能够识别的数控代码,利用基于PMAC控制的三轴微细机床进行加工,得到仿生光学复眼模型并对加工误差进行分析。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-20
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 课题研究目的和意义  9-10
  1.3 国内外研究现状及分析  10-19
    1.3.1 生物复眼研究现状  10-12
    1.3.2 仿生光学复眼研究现状  12-16
    1.3.3 曲面造型技术现状  16-17
    1.3.4 数控技术的研究现状  17-19
  1.4 本课题主要研究的内容  19-20
第2章仿生光学复眼理论设计  20-30
  2.1 引言  20-21
  2.2 仿生光学复眼球面成像原理  21-24
  2.3 仿生光学复眼单眼平面曲线方程  24-27
  2.4 仿生光学复眼单眼三维曲面方程  27-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章仿生光学复眼优化模型建立  30-47
  3.1 引言  30-31
  3.2 递归分割曲面建模技术的优点  31-32
    3.2.1 自由曲面建模问题的分类  31-32
    3.2.2 递归分割曲面建模的优势  32
  3.3 递归逼近分割曲面建模技术  32-37
    3.3.1 递归逼近基本定义  32-33
    3.3.2 三角形网格的递归逼近  33-35
    3.3.3 递归逼近曲面造型实例  35-36
    3.3.4 递归分割理论与数据接口功能实现  36-37
  3.4 仿生光学复眼的模型建立  37-45
    3.4.1 Pro/E 逆向工程建模  37-39
    3.4.2 仿生光学复眼点集生成  39-40
    3.4.3 仿生光学复眼初始网格的实现  40-41
    3.4.4 仿生光学复眼的网格重构  41-42
    3.4.5 仿生光学复眼造型及加工实体实现  42-44
    3.4.6 仿生光学复眼递归插值精度  44-45
  3.5 本章小结  45-47
第4章仿生光学复眼铣削仿真及数控加工试验  47-67
  4.1 引言  47-48
  4.2 Pro/E 加工制造模块  48-50
    4.2.1 Pro/E 加工模块铣削功能  48-49
    4.2.2 仿生光学复眼Pro/E 铣削加工流程  49-50
  4.3 仿生光学复眼Pro/E 数控铣削加工  50-59
    4.3.1 加工参数确定  50-55
    4.3.2 起止高度与安全高度  55-56
    4.3.3 进刀方法及走刀路线规划  56-57
    4.3.4 Pro/E 仿真加工分析及刀轨生成  57-59
  4.4 仿生光学复眼Vericut 虚拟仿真加工  59-62
    4.4.1 Vericut 机床加工仿真步骤  60
    4.4.2 Vericut 虚拟加工机床构建及其加工仿真  60-62
  4.5 仿生光学复眼数控铣削加工试验  62-66
    4.5.1 实验加工数控铣床简介  62
    4.5.2 加工零点确定与对刀  62-64
    4.5.3 数控代码转化  64-65
    4.5.4 实验加工实物照片  65-66
  4.6 本章小结  66-67
结论  67-69
参考文献  69-73
附录  73-76
攻读学位期间发表的学术论文  76-78
致谢  78

曲面仿生光学复眼建模设计及其加工路径规划研究

内容摘要

全文目录

相似论文