特征自适应的复杂曲面扫描路径生成方法

为了解决现有自动化扫描方法在面对复杂曲面时扫描完整性不足、普适性不佳等问题,提出了一种特征自适应的自动化扫描路径规划方法。首先,构建了激光扫描仪的扫描约束条件,分析其对扫描精度的影响,为特征自适应的复杂扫描路径规划提供理论支撑。其次,针对扫描仪姿态规划问题,提出了一种新的测量倾角约束聚类算法,对离散复杂曲面后获得的采样点进行聚类处理,实现扫描仪姿态的规划,并在此基础上获得扫描路径点。再次,针对扫描路径规划问题,引入法向矢量夹角矩阵作为惩罚矩阵,优化改进最近邻算法,实现符合需求的扫描路径规划。最后,为验证该方法可行有效,以汽车车门作为扫描对象,搭建了一个组合式自动化柔性测量系统,与传统行切扫描方法、手动扫描方法进行对比试验。试验结果表明,该方法相较于行切扫描方法在扫描仪姿态变换次数上减少了54%,测量精度提高了64.5%,降低了人工干预因素的影响,扫描完整性与手动扫描方法接近,可以实现针对复杂曲面的自动化扫描测量。

聚焦换能器焦域声场扫描路径规划及测量

聚焦换能器的焦域声压扫描是其声学特性计量的重要步骤,而传统的扫描路径测量效率较低,提出基于聚焦声场分布特征的扫描路径规划方法。首先给出了实验方案和原理,分析了聚焦换能器声场的焦域声场特性,然后对聚焦换能器进行有限元仿真分析,获得焦域声场的声压分布,根据声场同心圆分布特性,以焦点处为0 dB声压级,获得不同声压级对应区域作为水听器扫描特征区域。最后,搭建了实验系统,实验结果表明,-6 dB的焦域长度和宽度等参数均与理论值、传统机械测量机构的测量值一致,保证了测量精度并且有效提高了测量效率。

扫描路径对激光修复钛合金残余应力与变形的影响

为降低激光沉积修复钛合金基体的残余应力与变形,采用有限元参数化设计语言研究了不同激光扫描路径对修复基体残余应力与变形的影响,模拟了不同扫描路径下修复基体残余应力及不同修复层残余应力的分布情况,并对原因进行了分析。结果表明:不同扫描路径下基体两端残余应力值较大,修复层残余应力值两端高,中间低,采用层间交错扫描路径时,各修复层残余应力值大小和波动幅度降低,修复件表面平整度值最小。采用压痕法对不同扫描方式下修复件表面残余应力进行了测定,得到了不同扫描路径下基体变形曲线,并与模拟结果进行了比较,两者吻合较好,为提高激光修复质量提供了参考依据。

快速成型技术中的分区扫描路径产生算法

提出了一种分区扫描矢量生成算法。该算法在扫描矢量生成过程中,不需对每条扫描矢量进行区域判断,提高了算法的效率;同时,对扫描区域之间的衔接路径进行了优化,减少了空行程,提高了加工效率。

扫描路径对电子束选区熔化TC4成形件性能影响的数值模拟

针对电子束选区熔化成形技术中扫描路径对成形件温度分布的影响,建立了模拟实际工况的有限元模型,并按照加载顺序对旋转成形件进行了单元排序.试验发现,长边、短边及分区扫描下起始边起点和终点均存在较大的温度梯度,旋转扫描不仅能有效降低起始点温度下降程度,而且终点还存在正的温度梯度,避免了起始边温度迅速下降;成形件旋转与反向扫描相结合较大地改善了成形件内部的温度分布均匀程度,降低了成形件由于热应力而产生的翘曲变形.结果表明,采用优化得到的扫描方式成形了TC4钛合金拉伸试块,水平方向抗拉强度为1080MPa.

生长型制造中扫描路径对薄层残余应力场的影响

用三维有限元数值方法， 模拟计算了生长型制造扫描烧结的薄层的残余应力场； 对分形扫描与线扫描所产生的残余应力场的模拟计算结果进行了分析比较。结果表明， 分形扫描路径能有效降低薄层中的残余拉应力， 可望提高烧结零件的机械强度。

基于扫描声强法的声功率测量扫描路径误差研究

依据 ISO9614- 2标准 ,以单极子、偶极子和四极子声源为例 ,建立了矩形测量面上三种扫描路径 (方形、直线加半圆形以及锯齿形 )的误差函数的数学模型 ,分析了矩形测量面尺寸大小、扫描测量面到声源的距离等参数对扫描误差的影响 ,给出了恒定扫描速度条件下各扫描路径的误差函数曲线。研究表明 :三种扫描路径均收敛于真值 ,且锯齿形收敛最快 ;扫描线密度应随着声源的复杂程度而加大 ;减小扫描路径间距会提高收敛精度 ;而增大扫描面尺寸不能提高收敛精度 ,但适当增大声源到扫描面的距离 。

选择性激光烧结复合扫描路径的规划与实现

激光扫描路径是选择性激光烧结系统 (SLS)的关键技术之一。针对目前常用激光扫描路径的缺陷 ,提出了基于轮廓环偏移与分区变向填充相结合的一种复合激光扫描路径规划方法。文章给出了这种激光扫描路径的轨迹生成过程、轮廓环的修整、环分组以及环偏移扫描与分区扫描之间的厚度确定方案。并对其中图形运算算法进行了优化。

扫描路径规划对激光弯曲成形影响的实验研究

在三维激光成形中, 扫描步距、扫描的先后次序、扫描线距自由端的距离等扫描路径规划参数对最终变形量都有影响。实验表明: 当扫描线距自由端的距离 L′增加时, 弯曲角度随之增大, 但当 L′继续增加时, 板料的弯曲角度却减小, 最后逐渐趋于平缓。当扫描步距太小, 板料的总体弯曲效果并不好, 而且由于重叠加热, 使板料硬度降低。随着扫描步距的继续增大, 板料的最终弯曲效果只是每次扫描的弯曲变形量的简单迭加。而且实验发现, 先采用大的步距对板料进行扫描, 然后在两条扫描线之间再插入扫描线, 此时的弯曲效果比顺次加热的弯曲效果要好。

基于电子束快速成形金属粉末扫描路径试验

扫描路径的优化对于提高电子束快速成形工艺的效率和加工质量具有较大影响,设计4种不同的电子束快速成形的扫描路径,针对投影扫描和轮廓线偏置扫描的温度场进行了有限元计算和试验.结果表明,采用轮廓线偏置扫描时只需较小的电子束电流就能使粉末达到较高的温度,高温区域与扫描区域一致,即得到的成形区域与扫描区域一致,扫描区域上各点的熔化量也基本一致,成形件表面比较均匀平整,且有利于下次铺粉,成形效果均优于投影扫描.同时偏置间距越小,成形效果越好.

基于SLS快速成形工艺的分区域扫描路径研究

在对现有的激光扫描方式进行实验研究和理论分析的基础上 ,找出了零件产生翘曲变形的原因 ,提出了一种新的扫描分区方法 。

基于温度分区的激光沉积成形扫描路径生成方法

现有金属激光沉积成形工件是根据几何模型按照设定扫描路径层层叠加而成,不可避免造成局部热量累积,导致成形工件内部温度梯度大,产生局部应力集中,易引起工件变形开裂。对成形过程温度进行实时检测并实现动态扫描路径规划是解决工件变形开裂的根本途径。在研究不同基体温度对熔宽、熔高影响规律基础上,提出基于层面温度分区的激光沉积成形扫描路径生成方法。采用红外热像仪对沉积层面温度进行实时采集,提取不同温度分区轮廓;提出温度分区轮廓规则化方法,消除局部轮廓尖角,避免过熔覆;改进Weiler-Atherton算法,快速实现分层轮廓与温度分区轮廓的求交运算;针对不同温度分区采用适应性间距生成扫描路径,实现激光沉积成形动态扫描路径规划。试验结果表明:该扫描路径可有效提高成形工件质量。

扫描路径对单层激光熔覆层质量影响的研究

为探究四种不同扫描路径对熔覆层质量的影响,在TC4(Ti-6Al-4V)钛合金表面进行多道单层激光熔覆试验。熔覆粉末为Ni60A自熔性粉末,工艺参数为激光功率500 W、送粉电压10 V、扫描速度2 mm/s、多道搭接率45%,扫描路径为实验设计的四种不同的扫描路径:热搭接、两种不同方式的冷搭接和回形搭接。结果发现,在冷搭接和回形搭接的扫描方式下得到的熔覆层表面相比于热搭接平整度较差。热搭接得到的熔覆层表面最平整,平均洛氏硬度最高。冷搭接熔覆层显微硬度最高,而回形搭接熔覆层显微硬度最低。

矩形测量面扫描测量声强时扫描路径研究

采用扫描法测量声强具有测量精度高、测量效率高的特点。扫描测量面的形式有多种,测量面上的扫描路径形式也有多种,扫描面形式及扫描路径的形式的确定是实施扫描测量前要解决的问题之一。矩形测量面是声强扫描时最常用和最容易实现的一种扫描测量面。对矩形测量面上几种扫描路径的分析研究结果表明:在速度恒定、声源稳定的前提下存在许多真实的扫描路径,只是有些扫描路径不能做到简单易行。扫描路径是否为真实的扫描路径与扫描速度无关,但扫描的收敛速度与扫描路径形式有关,在直线加半圆、方形、锯齿形三种扫描路径中,锯齿形扫描路径收敛速度最快,扫描面大小对扫描误差影响不大。

激光快速成型加工中扫描路径的研究

通过对激光快速成型加工中现有的激光扫描方式进行的实验研究和理论分析，找出了零件产生翘曲和引起其他误差的原因，提出了一种新的扫描方法，从而有效地解决了由于树脂收缩而引起的零件翘曲和形状误差，并且由于采用这种扫描方式。

生长型制造中分形扫描路径对温度场的影响

针对生长型制造提出了一种新的扫描路径──分形扫描路径．通过算例，对比分析了一种分形扫描路径与常用的直线扫描路径烧结单层铁粉形成的温度场．以烧结零件物理性能好坏为评判标准，表明分形路径较优．温度场理论分析结果可为确定激光扫描参数提供直接依据．

SLS快速成形系统扫描路径优化方法的研究

从成形速度入手,通过对选择性激光烧结技术(SelectiveLaserSintering)中现有的最普遍的两种扫描路径进行分析和比较,并考虑到不同扫描系统的特殊性,提出了对扫描路径进行优化的方法。从而能在保证制件成形精度的条件下提高成形速度,节约烧结成本。

基于多连通域Voronoi图的螺旋扫描路径算法

平面多边形边界偏置线的生成策略是螺旋路径规划的关键,也是影响快速激光烧结精度和效率的重要因素。论述了基于Voronoi图理论的选择性激光烧结成型螺旋路径规划方法,主要内容包括:继承波阵面传播法思想的多连通域Voronoi图算法;内点判断、偏置线生成及螺旋扫描路径的生成。对于单连通域和多连通域的问题有着一致的处理思路,算法上更易实现,并且单、多连通域使用统一的数据存储结构,对工程应用更方便。并给出了基于算法的应用实例。

基于Voronoi图的快速成型扫描路径规划

平面轮廓边界偏置线的生成策略是螺旋扫描路径规划的关键,也是影响激光快速成型精度和效率的重要因素。文中论述了基于V orono i图理论的螺旋路径规划方法,主要内容包括:继承波阵面传播法思想的多连通域V orono i图算法;在分析内点特性的基础上提出了两个概念和两个相关定理,并以这两个定理为基础提出了处理量更小的优化内点查找算法;偏置线生成及螺旋扫描路径的生成等。对于单连通域和多连通域的问题有着一致的处理思路,算法上更易实现,并且对单、多连通域使用统一的数据存储结构,方便工程应用。

边界扫描路径的接口控制器设计

本文主要从体系结构,扫描速率与实现分析等三个方面,讨论了一个边界扫描路径接口控制器BSPM的设计问题.