基于Web的RP通用软件关键技术研究

论文摘要

快速成形(Rapid Prototype,简称RP)与传统制造技术相比具有快速、准确地制造出各种复杂原型零件特点,这给传统制造业带来了革命性的变革。然而,随着网络技术发展和应用范围扩大,以封闭、单机系统为主的RP软件无法在各设备之间通用及信息共享,开发成本高,扩展性差,已经成为快速成形技术进一步发展的瓶颈。为开发通用的RP系统,本文对基于Web的RP通用软件关键技术进行了研究。具体研究内容如下:1、CAD模型三角化缺陷(STL文件)自动修复算法研究。通过对CAD模型三角化得到的STL格式文件中各种错误的分析,研究一种修复的新算法。采用平衡二叉树法来剔除STL面片数据中的冗余顶点;使用哈希表作为附加的数据结构快速查找半边,加快STL面片邻接拓扑关系的重建并解决数据的动态修改问题;构建错误广义表数据结构,对错误进行整体描述,提高自动检查、修复CAD模型三角化缺陷的速度。2、自适应变层厚切片算法研究。在STL模型完整的基础上,根据给定的可接受误差值域以及用户规定的层片厚度范围,通过计算STL模型误差的方法,确定每一层的最佳层厚,以提高零件的制作精度;按照两三角形共用一边的原则,建立三角形面片之间的拓扑关系,在指定方向上快速生成切片轮廓线。3、扫描路径与加工指令生成。根据层片轮廓线信息,选择合理的扫描方法进行封闭区域的填充。根据加工工艺要求和层面加工信息,生成快速成形加工代码,并对加工信息进行模拟。4、基于Web的数据传送。为克服数控代码量大、传送速度慢的缺点,在分析代码数据结构的基础上,应用成熟的网络数据通信技术(Winsock),实现服务端和客户端之间数控代码的实时传送。5、WebRPS系统的实现。根据WebRPS系统需求,建立系统功能模型并确定系统体系结构;根据系统的结构和组成,进行系统功能的划分,初步开发出基于Web的通用RP系统软件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 快速成形的基本原理与特点
• 1.1.1 快速成形的基本原理
• 1.1.2 快速成形的特点
• 1.2 快速成形的典型工艺方法
• 1.3 快速成形技术研究现状及发展趋势
• 1.3.1 RP 技术的研究现状
• 1.3.2 RP 技术的发展趋势
• 1.4 本文研究意义和主要内容
• 1.4.1 本文研究意义
• 1.4.2 本文研究主要内容
• 第二章 CAD 模型三角化缺陷自动修复算法
• 2.1 STL 文件格式、规则与缺陷
• 2.1.1 STL 文件格式与规则
• 2.1.2 STL 文件中的错误分类
• 2.2 已有算法的分析
• 2.3 拓扑关系的建立
• 2.3.1 拓扑关系的数据结构
• 2.3.2 顶点合并与面、点拓扑关系的建立
• 2.3.3 基于哈希表的半边拓扑关系建立
• 2.4 错误的检查
• 2.4.1 整体合法性的检查
• 2.4.2 模型法矢的检查
• 2.4.3 缝隙边界的检查
• 2.5 STL 文件错误修复
• 2.5.1 错误广义表的构造
• 2.5.2 重叠修复
• 2.5.3 缝隙的修补
• 2.5.4 多个三角形面共边的修复
• 2.5.5 其他错误修复方案
• 2.5.6 修复算法实现与应用实例
• 2.6 本章小结
• 第三章 快速成形自适应分层处理
• 3.1 分层切片的分析
• 3.2 分层制造原理性台阶误差分析
• 3.3 STL 模型面特征的判断
• 3.4 STL 模型的误差计算
• 3.5 STL 文件数据的预处理
• 3.6 切片轮廓线的生成
• 3.7 基于 STL 模型的自适应变层厚切片算法实现
• 3.8 本章小结
• 第四章 扫描路径与加工指令生成
• 4.1 主要扫描方法及特点
• 4.2 直线填充扫描
• 4.2.1 轮廓线与扫描线求交
• 4.2.2 交点排序
• 4.2.3 直线填充扫描路径生成
• 4.3 直线分区扫描
• 4.3.1 截面轮廓的分区
• 4.3.2 扫描路径生成
• 4.4 环行扫描
• 4.4.1 外轮廓环的内等距线直接计算
• 4.4.2 等距环相交分析和处理
• 4.4.3 等距环的终止判别
• 4.5 扫描方式选择
• 4.6 CLI 格式文件的输出
• 4.6.1 文件格式介绍
• 4.6.2 CLI 格式文件的输出
• 4.7 加工指令文件生成
• 4.7.1 工件坐标系建立
• 4.7.2 加工参数的输入
• 4.7.3 定制数控代码
• 4.7.4 ISO 标准的 NC 代码生成
• 4.8 加工信息模拟
• 4.9 本章小结
• 第五章 基于Web 的数控代码传送
• 5.1 网络通信协议
• 5.1.1 TCP/IP 协议
• 5.1.2 传输层协议
• 5.1.3 网际层协议
• 5.2 基于Web 的网络通讯模式
• 5.3 Web-RPS 系统的数据通信关键技术
• 5.4 基于Web 的数控代码传送的实现
• 5.4.1 快速成形中数控代码的分割
• 5.4.2 数据传送实现
• 5.5 本章小结
• 第六章 WebRPS 系统的实现与应用
• 6.1 WebRPS 系统的总需求分析
• 6.2 WebRPS 系统的组成
• 6.3 WebRPS 系统的框架结构设计
• 6.3.1 WebRPS 系统总体结构的确定
• 6.3.2 WebRPS 系统的 Windows DNA 解决方案
• 6.4 WebRPS 系统的实现
• 6.4.1 WebRPS 系统的划分
• 6.4.2 相关编程技术
• 6.4.3 信息服务系统的设计
• 6.4.4 信息管理系统的设计
• 6.4.5 数据处理系统的设计
• 6.5 WebRPS 系统进行快速成形数据处理应用实例
• 6.6 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文工作总结
• 7.2 今后工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文目录