一个多边形快速等距偏移方法.pdf

1、一 个 多 边 形 快 速 等 距 偏 移 方 法 X 陈 正 鸣 徐 镇 全摘 要 多 边 形 的 等 距 偏 移 是 CAD/ CAM领 域 中 的 一 个 基 础 性 问 题 ,是 型 腔 环 切 加 工 刀 具 轨 迹 生 成 的 关 键 。 根 据 无 效 环 在原 始 多 边 形 上 的 对 应 连 续 线 段 必 有 一 凸 或 凹 点 ,从 多 边 形 的 凸 点 和 干 涉 凹 点 出 发 ,利 用 干 涉 边 的 连 贯 性 逐 步 确 定 无 效环 ,最 后 对 多 边 形 中 的 非 干 涉 区 域 作 等 距 偏 移 ,实 现 多 边 形 的 等 距 偏 移 。 该

2、方 法 利 用 干 涉 区 域 的 连 贯 性 避 免 了 大 量 不 必要 的 求 交 计 算 ,同 时 支 持 带 有 孤 岛 的 多 边 形 等 距 偏 移 。 其 算 法 复 杂 度 接 近 于 O ( n) ,其 中 n 为 多 边 形 顶 点 个 数 。关 键 词 :多 边 形 等 距 偏 移 无 效 环 CAD/ CAM中 图 分 类 号 :TP391 ;TH16 文 献 标 识 码 :B 文 章 编 号 :1671 3133 (2004) 12 0007 04A fast offset method for polygon Chen Zhengming , Xu Zhenqua

3、nAbstract Polygon offsetting is an important operation in CAD/ CAM ,and it is the key problem for pocket machining. Based on the theo2ry that there must be one convex vertex on the local invalid loops and one concave vertex on the global invalid loops ,taking the convexand interfering concave vertex

4、 as seed vertices ,the local and global invalid loops are identified by using the consistency of interferingedges. The offset polygon can be realized by offsetting the no2interfered part of the original polygon. By using the consistency of interferingrange ,a lot of intersecting and compare computat

5、ion is avoided and the time2complexity of the proposed algorithm is near to O ( n) ,wheren is the number of vertices in a polygon.Key words :Polygon Offset Invalid loop CAD/ CAM一 、 引 言多 边 形 的 等 距 偏 移 是 CAD/ CAM 领 域 中 的 一 个 重要 问 题 ,并 在 型 腔 环 切 加 工 刀 具 轨 迹 生 成 技 术 中 得 到广 泛 研 究 。 现 有 的 多 边 形 的 等 距 偏 移

6、方 法 可 以 分 为 三类 :边 等 距 偏 移 法 (pair2wise offset) 、 Voronoi 图 法 和 基 于像 素 法 (pixel2based) 。边 等 距 偏 移 法 的 一 般 过 程 分 成 如 下 三 步 :首 先 ,对多 边 形 的 每 条 边 沿 等 距 方 向 作 等 距 偏 移 ,然 后 用 圆 弧段 连 接 断 开 的 等 距 边 生 成 初 步 等 距 线 ;其 次 ,检 查 初 步等 距 线 的 自 交 点 ;最 后 ,删 除 无 效 环 。 该 方 法 直 观 简单 ,但 自 交 点 的 判 别 和 无 效 环 的 删 除 计 算 量 大 且

7、 数 值计 算 稳 定 性 差 。边 等 距 偏 移 法 的 关 键 问 题 在 于 如 何 确 定 各 等 距 段中 的 非 干 涉 部 分 , Suh、 Hansen 和 Arbab、 方 向 等 提 出了 一 些 有 效 的 算 法 。 然 而 这 些 方 法 仍 然 存 在 着 求 交 量大 和 不 稳 定 问 题 。 不 久 前 , Choi 和 Park 提 出 了 一 个新 的 边 等 距 偏 移 法 ,把 无 效 环 分 为 局 部 无 效 环 和 全 局无 效 环 两 种 ,首 先 通 过 一 个 边 干 涉 检 查 程 序 ( Pair2WiseInterference2D

8、etection ,PWID)在 初 步 等 距 线 构 造 以 前 就把 所 有 局 部 无 效 环 删 除 掉 ;然 后 用 一 个 扩 展 了 的 扫 成线 算 法 在 初 步 等 距 线 中 找 出 自 交 点 ,从 而 确 定 是 否 存在 全 局 无 效 环 ;进 一 步 调 用 PWID 删 除 全 局 无 效 环 。Choi 和 Park 方 法 利 用 了 干 涉 边 的 连 贯 性 进 行 无效 环 的 排 除 ,从 而 避 免 了 大 量 不 必 要 的 求 交 计 算 ,但 是该 方 法 不 能 很 好 处 理 带 有 孤 岛 的 多 边 形 的 等 距 偏 移 。在

9、Choi 和 Park 方 法 的 基 础 上 ,本 文 提 出 了 一 个 直 接 排除 无 效 干 涉 环 的 多 边 形 等 距 偏 移 算 法 ,该 算 法 适 用 于带 有 孤 岛 的 多 边 形 的 等 距 偏 移 。二 、 术 语 、 定 义 和 定 理多 边 形 的 等 距 偏 移 分 为 向 内 和 向 外 等 距 偏 移 两种 。 本 文 所 指 的 多 边 形 等 距 偏 移 是 指 带 有 孤 岛 的 多 边形 内 等 距 偏 移 , 表 示 等 距 偏 移 量 。定 义 1 (反 射 边 ) :多 边 形 中 的 凹 点 称 为 反 射 边 。为 叙 述 方 便 计

10、,凹 点 P 对 应 的 反 射 边 也 记 为 P。下 面 把 多 边 形 的 直 线 边 和 反 射 边 统 称 为 多 边 形 的边 。本 文 中 多 边 形 的 边 以 参 数 化 形 式 表 示 。 每 条 边 的参 数 取 值 范 围 为 1 ,任 取 多 边 形 中 一 边 为 首 边 ,其 参 数区 间 为 0 ,1 ,沿 多 边 形 的 走 向 ,下 一 条 边 的 参 数 区 间为 1 ,2 ,第 i 条 边 的 参 数 区 间 为 i - 1 , i 。 记 P ( t)为 第 i 条 边 在 t i - 1 , i 处 的 点 ,则 P ( i - 1) 、 P ( i

11、)分 别 对 应 于 第 i 条 边 的 起 点 和 终 点 。 若 第 i 条 边 为 反射 边 ,则 对 任 意 一 个 t i - 1 , i ,P ( t) 都 对 应 于 此 凹点 。 多 边 形 中 任 意 一 点 P( t) 的 单 位 法 向 N ( t) 定 义 为7试 验 研 究 X 国 家 自 然 科 学 基 金 (No. 60374053)与 河 海 大 学 科 技 创 新 基 金 (No. 04B002205)资 助现 代 制 造 工 程 2004 (12)等 距 偏 移 方 向 ,反 射 边 的 单 位 法 向 从 上 一 条 边 的 单 位法 向 变 到 下 一

12、条 边 的 单 位 法 向 。 如 图 1 中 N1 为 边P1 P2 上 任 一 点 的 单 位 法 向 ,反 射 边 P2 的 单 位 法 向 N( t) ( t 2 ,3 ) 从 N1 ( t = 2) 连 续 变 化 到 N2 ( t = 3) 。图 1 多 边 形 的 参 数 化定 义 2 (无 效 环 ) :边等 距 偏 移 法 生 成 的 初 步等 距 线 中 的 自 交 点 把 初步 等 距 线 分 割 为 两 类环 ,一 类 环 包 含 在 等 距多 边 形 中 , 这 样 的 环 为有 效 环 ,其 余 环 称 为 无 效 环 ,无 效 环 在 多 边 形 等 距 偏 移时

13、 必 须 删 除 。 在 图 2 中 , S i ( i = 1 , , 9) 为 自 交 点 , L1 L7 为 无 效 环 , L8 和 L9 为 有 效 环 。图 2 初 步 等 距 线 中 的有 效 环 和 无 效 环等 距 偏 移 时 对应 于 原 始 多 边 形 上一 条 连 续 线 段 (此 连续 线 段 的 两 个 端 点对 应 于 一 个 自 交 点 )的 无 效 环 称 为 局 部无 效 环 ,而 对 应 于 一对 连 续 线 段 (四 端 点对 应 于 两 个 自 交 点 ) 的 无 效 环 称 为 全 局 无 效 环 。 图 2中 的 局 部 无 效 环 有 L1、 L

14、2、 L4、 L5、 L7 ,全 局 无 效 环 有 L3和 L6。定 义 3 (干 涉 点 和 干 涉 区 间 ) :对 多 边 形 的 边 E 上的 任 意 一 点 P ( t) ,若 其 相 切 圆 与 多 边 形 上 的 其 他 边(除 边 E 外 ) 相 交 ,则 称 点 P ( t) 或 参 数 t 为 干 涉 点 。若 多 边 形 上 的 一 个 点 P 位 于 P ( t) 的 相 切 圆 内 (或 在相 切 圆 上 ) ,称 P( t) 或 参 数 t 被 点 P 干 涉 。 显 然 ,多 边形 中 的 任 一 凸 点 必 为 干 涉 点 。若 参 数 域 中 的 任 意 一

15、 点 都 为 干 涉 点 ,则 称 为一 干 涉 区 域 。 若 为 一 区 间 ,则 称 为 一 干 涉 区 间 。干 涉 区 域 与 非 干 涉 区 域 的 端 点 称 为 干 涉 端 点 。 根 据 无效 环 和 干 涉 区 间 的 定 义 可 知 :局 部 无 效 环 对 应 于 一 干涉 区 间 ,两 个 干 涉 端 点 对 应 于 一 个 自 交 点 ;而 全 局 无 效环 对 应 于 两 个 干 涉 区 间 ,其 干 涉 端 点 对 应 于 两 个 自 交点 。定 义 4 (干 涉 边 和 干 涉 关 系 ) :设 S1 和 S2 为 多 边形 中 的 两 条 边 ,若 S1 的

16、 终 点 相 切 圆 与 S2 相 交 ,则 称S1 被 S2 完 全 干 涉 ;虽 然 S1 的 终 点 相 切 圆 不 与 S2 相交 ,但 S1 中 有 多 个 点 的 相 切 圆 与 S2 相 交 ,则 称 S1 被S2 部 分 干 涉 ;若 S1 中 不 存 在 与 S2 相 交 的 相 切 圆 ,则称 S1 不 被 S2 干 涉 。 若 S1 与 S2 相 互 部 分 干 涉 ,则 称S1 和 S2 为 部 分 干 涉 关 系 ;若 S1 和 S2 中 一 条 边 不 被另 一 条 干 涉 ,称 S1 和 S2 为 不 干 涉 关 系 ;若 S1 和 S2 中一 条 边 被 另 一

17、 条 完 全 干 涉 ,而 另 一 条 边 被 部 分 或 完 全干 涉 ,则 称 S1 和 S2 为 完 全 干 涉 关 系 。 相 互 干 涉 的 两条 边 称 为 相 互 干 涉 边 对 。 显 而 易 见 ,与 一 凸 点 相 连 的两 条 直 线 边 必 为 相 互 干 涉 边 对 ,称 这 样 的 相 互 干 涉 边对 为 凸 干 涉 边 对 。 另 外 ,其 中 至 少 一 条 边 是 反 射 边 的相 互 干 涉 边 对 称 为 凹 干 涉 边 对 。 如 图 2 所 示 的 相 互 干涉 边 对 P1 P2 与 P1 P6 为 凸 干 涉 边 对 。 反 射 边 P3 与 直

18、线 边 P1 P6 组 成 的 相 互 干 涉 边 对 为 凹 干 涉 边 对 。 当 上述 边 S1 和 S2 为 有 向 边 时 ,称 S1 , S2为 有 向 边 对 ,相应 的 干 涉 关 系 称 为 有 向 干 涉 关 系 。定 理 1 :局 部 无 效 环 在 原 始 多 边 形 上 的 对 应 连 续线 段 必 有 一 凸 点 。 多 边 形 中 的 凸 点 都 对 应 一 局 部 无 效环 。定 理 2 :全 局 无 效 环 在 原 始 多 边 形 上 的 对 应 连 续线 段 必 有 一 凹 点 ,但 一 凹 点 未 必 对 应 一 全 局 无 效 环 。三 、 无 效 环

19、的 确 定多 边 形 等 距 偏 移 的 关 键 是 确 定 对 应 于 无 效 环 的 干涉 区 域 。 干 涉 区 域 确 定 的 基 本 思 想 是 首 先 确 定 一 干 涉点 作 为 种 子 点 ,根 据 干 涉 区 域 的 连 续 性 ,从 种 子 点 出 发不 断 判 别 相 邻 点 是 否 为 干 涉 点 ,逐 步 扩 大 干 涉 点 范 围直 到 干 涉 端 点 为 止 ,从 而 得 到 干 涉 区 域 。对 于 局 部 无 效 环 ,根 据 定 理 1 ,每 个 凸 点 都 是 一 个局 部 无 效 环 的 种 子 点 。 而 对 于 全 局 有 效 环 来 说 ,根 据定

20、 理 2 只 能 确 定 一 个 凹 点 可 能 是 全 局 无 效 环 的 种 子点 。 为 此 ,本 文 提 出 了 一 个 全 局 无 效 环 的 干 涉 区 域 的确 定 方 法 ,局 部 无 效 环 的 干 涉 区 间 确 定 采 用 Choi 和Park 方 法 。全 局 无 效 环 的 干 涉 区 域 确 定 首 先 要 判 别 一 凹 点 是否 为 干 涉 点 。11 多 边 形 凹 点 的 干 涉 性 判 别判 别 一 凹 点 P 是 否 被 干 涉 最 直 接 的 方 法 是 通 过比 较 反 射 边 P 与 多 边 形 中 所 有 其 他 边 的 干 涉 关 系 ,若 所

21、 有 这 些 干 涉 关 系 都 为 不 干 涉 关 系 , 则 凹 点 P 不为 干 涉 点 ; 否 则 P 为 干 涉 点 。 但 这 种 直 接 法 的 计 算量 很 大 , 其 计 算 复 杂 度 为 O ( nncc) , 其 中 n 为 多 边 形的 边 数 , ncc为 多 边 形 中 凹 点 个 数 。 本 文 采 用 区 域 网格 化 技 术 以 减 低 凹 点 干 涉 性 判 别 的 计 算 量 。 把 多 边 形区 域 沿 垂 直 和 平 行 于 X 坐 标 轴 方 向 均 匀 分 割 为 正 方形 网 格 , 每 个 网 格 边 长 为 2 。 凹 点 P 的 干 涉

22、性 判 别基 本 方 法 是 : 首 先 确 定 每 个 网 格 包 含 的 边 (与 网 格 区域 相 交 的 边 ) ; 然 后 找 出 P 所 在 的 网 格 以 及 与 此 网 格相 邻 的 所 有 网 格 ; 最 后 比 较 这 些 网 格 的 包 含 边 与 凹 点8试 验 研 究 现 代 制 造 工 程 2004 (12)P 的 干 涉 关 系 。 此 凹 点 干 涉 性 判 别 算 法 的 计 算 复 杂 度为 O ( nncc Gn) ,其 中 ncc为 多 边 形 中 凹 点 个 数 , Gn 为 凹点 所 在 网 格 及 其 相 邻 网 格 包 含 的 边 数 , 通 常

23、 Gn n。21 全 局 无 效 环 确 定 算 法凹 点 干 涉 性 判 别 算 法 确 定 了 一 凹 干 涉 点 的 凹 干 涉边 对 ,记 凹 边 CE 的 一 凹 干 涉 边 对 为 CE , OE 。 以 图3 为 例 ,从 凹 干 涉 边 对 CE , OE出 发 ,包 含 凹 点 的 全 局无 效 环 的 干 涉 区 域 通 过 如 下 算 法 确 定 。 该 算 法 以 一 对相 互 干 涉 的 有 向 边 对 为 输 入 参 数 并 以 有 向 边 方 向 为 跟踪 方 向 逐 步 确 定 干 涉 范 围 。 设 输 入 干 涉 边 对 为 f2edge和 b2edge ,

24、 f 和 b 分 别 为 正 向 边 和 负 向 边 的 起 点 参 数 ,其 初 始 值 为 f 0 和 b0 ,返 回 值 f 和 b 为 干 涉 端 点 参 数值 。 具 体 实 现 步 骤 如 下 。图 3 全 局 无 效 环 的 确 定步 骤 1 :若 f2edge与 b2edge 的 终 点 相 同 ,置 f 和 b 为 它 们 的 终点 参 数 , 即 f = b。 则返 回 f0 , f b , b0 。此 时 说 明 以 f 0 为 起点 , b0 为 终 点 的 区 间 f 0 , b0 为 一 干 涉 区 间 。步 骤 2 :确 定 f2edge 与 b2edge 的 干

25、 涉 关 系 relation。情 况 1 :如 果 relation 为 完 全 干 涉 关 系 ,则 被 完 全干 涉 的 边 用 其 下 一 条 边 代 替 得 到 更 新 后 的 f2edge 和 b2edge ,继 续 执 行 步 骤 2。情 况 2 :如 果 relation 为 不 干 涉 关 系 ,则 根 据 当 前更 新 前 的 f2edge 和 b2edge 的 干 涉 关 系 (为 完 全 干 涉 关系 ) 确 定 干 涉 区 域 。 按 照 完 全 干 涉 关 系 三 种 情 况 分 别处 理 :1) f2edge 和 b2edge 相 互 完 全 干 涉 ,则 令 f

26、 等 于 f2edge 的 终 点 参 数 , b 等 于 b2edge 的 终 点 参 数 ,返 回 f 0 ,f b , b0 。 2) b2edge 被 f2edge 完 全 干 涉 ,而 f2edge 被b2edge 部 分 干 涉 ,则 在 f2edge 中 求 出 被 b2edge 干 涉 的临 界 点 的 参 数 值 tf 。 令 f = tf , b 等 于 b2edge 的 终 点 参数 ,返 回 f 0 , f b , b0 。 3) f2edge 被 b2edge 完 全 干 涉同 时 b2edge 被 f2edge 部 分 干 涉 ,则 在 b2edge 中 求 出 被

27、 f2edge 干 涉 的 临 界 点 的 参 数 值 tb。 令 b = tb , f 等 于 f2edge 的 终 点 参 数 ,返 回 f 0 , f b , b0 。情 况 3 :如 果 relation 为 部 分 干 涉 关 系 ,首 先 求 得f2edge 和 b2edge 的 公 切 圆 及 相 切 点 的 参 数 值 fe、 be。 令f = fe、 b = be ,返 回 f 0 , f b , b0 。以 图 3 为 例 , P10为 一 凹 点 ,记 反 射 边 P10为 CE ,通过 凹 点 干 涉 性 判 别 确 定 CE 的 凹 干 涉 边 对 为 CE ,OE

28、, CE 和 OE 参 数 区 间 分 别 为 11 , 12 和 2 , 3 。 首先 由 凹 干 涉 边 对 CE , OE 确 定 两 对 有 向 边 对 CE +(11 ,12) , OE - (3 ,2) 和 CE - (12 ,11) , OE + (2 ,3) ;然 后 如 上 算 法 确 定 CE + , OE - 和 CE - , OE + 的干 涉 区 域 分 别 为 1145 , 3 10 , 1415 和 8155 , 12 2 ,316 ;最 后 通 过 干 涉 区 域 组 合 得 到 全 局 无 效 环 的 干涉 区 域 为 1145 ,316 8155 ,1415

29、 。四 、 多 边 形 的 等 距 偏 移 算 法多 边 形 的 等 距 偏 移 算 法 的 基 本 思 想 是 :以 多 边 形的 凸 点 为 种 子 点 确 定 局 部 无 效 环 的 干 涉 区 间 ,以 多 边形 的 凹 点 为 种 子 点 确 定 全 局 无 效 环 的 干 涉 区 域 ;从 而确 定 多 边 形 的 非 干 涉 区 域 ;进 而 对 位 于 非 干 涉 区 域 内的 线 段 作 边 等 距 偏 移 得 到 等 距 偏 移 后 的 多 边 形 。 设 多边 形 的 参 数 域 为 PT ,其 等 距 偏 移 算 法 主 要 步 骤 如 下 。步 骤 1 :确 定 所

30、有 初 始 干 涉 边 对 :1) 根 据 凸 点 为 局部 无 效 环 的 种 子 点 ,以 每 一 凸 点 为 起 点 的 两 有 向 边 作有 向 边 对 ,构 造 一 有 向 边 对 链 表 L EPL ,记 录 所 有 以 凸点 为 起 点 的 有 向 边 干 涉 对 。 2) 对 每 个 凹 点 调 用 凹 点 干涉 性 判 别 算 法 找 出 所 有 凹 干 涉 边 对 ,构 造 一 凹 干 涉 边对 链 表 GEPL ,记 录 所 有 凹 干 涉 边 对 。步 骤 2 :在 多 边 形 参 数 域 PT 中 删 除 所 有 局 部 无 效环 的 干 涉 区 间 。步 骤 3 :

31、在 多 边 形 参 数 域 PT 中 删 除 所 有 全 局 无 效环 的 干 涉 区 域 。步 骤 4 :对 删 除 无 效 环 干 涉 区 域 后 的 参 数 域 PT 对应 的 边 (可 能 是 多 边 形 边 的 一 部 分 )作 边 等 距 偏 移 。五 、 算 法 分 析 和 讨 论本 文 提 出 了 一 种 不 必 生 成 多 边 形 的 初 步 等 距 线 而直 接 确 定 干 涉 区 域 和 非 干 涉 区 域 的 方 法 ,这 样 只 要 对非 干 涉 区 域 对 应 边 作 等 距 偏 移 ,就 可 以 实 现 多 边 形 的等 距 偏 移 。 其 主 要 特 点 是 :

32、1) 利 用 干 涉 区 域 的 连 贯 性避 免 了 大 量 不 必 要 的 求 交 计 算 ;2) 支 持 带 有 孤 岛 的 多边 形 等 距 偏 移 。相 比 于 Choi 和 Park 方 法 ,本 文 方 法 不 仅 能 直 接 排除 局 部 无 效 环 ,还 能 直 接 排 除 全 局 无 效 环 ,同 时 支 持 带有 孤 岛 的 多 边 形 等 距 偏 移 。 在 计 算 的 时 间 复 杂 度 上 ,本 文 方 法 类 似 于 Choi 和 Park 方 法 。目 前 笔 者 正 在 把 本 文 算 法 应 用 于 型 腔 环 切 加 工 刀具 轨 迹 生 成 中 ,进 一

33、 步 的 研 究 工 作 是 :1)针 对 具 体 实 际产 品 验 证 本 文 方 法 的 可 靠 性 和 高 效 性 ;2) 利 用 本 文 方法 思 想 研 究 由 圆 弧 和 直 线 段 组 成 的 封 闭 曲 线 的 等 距 偏移 算 法 。9试 验 研 究 现 代 制 造 工 程 2004 (12)基 于 CATIA 平 台 的 夹 具 快 速 设 计 与 制 造 系 统 的 构 建 3 傅 蔡 安摘 要 重 点 研 究 CATIA 在 专 用 夹 具 设 计 及 制 造 过 程 中 的 应 用 问 题 。 夹 具 设 计 涉 及 到 数 值 计 算 ,图 形 绘 制 等 一 些

34、算 法 问题 。 CATIA 在 解 决 这 类 问 题 时 显 示 出 其 优 越 性 。 关 键 是 研 究 如 何 在 CATIA 环 境 下 建 立 专 用 夹 具 设 计 、 制 造 快 速 响 应 系统 的 总 体 结 构 ,特 别 是 在 如 何 建 立 专 用 夹 具 元 件 库 及 夹 具 可 行 性 分 析 等 方 面 作 了 一 些 研 究 。 对 有 关 夹 具 相 似 性 比 较 的推 理 方 法 也 作 了 一 些 探 讨 。关 键 词 :专 用 夹 具 CATIA 元 件 库 快 速 设 计中 图 分 类 号 :TH16 ;TP39117 文 献 标 识 码 :A

35、 文 章 编 号 :1671 3133 (2004) 12 0010 04The application of CATIA parametric design in the quick design of the clamping fixture Fu CaianAbstract Problems in the application of CATIA in the special fixture structure design and manufacture are mainly studied. Many algo2rithm are related to the design of t

36、he clamping fixture , such as numerical calculation and drawing practice etc . CATIA displays the su2periority in dealing with these problems. The important research is to study how to construct the structure of quick - response system inthe design and manufacture of special fixture. Especially , re

37、search on the analysis of feasibility and how to construct unit store of thespecial fixture. In addition , research on the reasoning method for related fixture comparability.Key words :Fixture CATIA Function analysis Quick design一 、 专 用 夹 具 快 速 设 计 、 制 造 系 统 的 构 想为 了 有 效 地 利 用 存 在 于 现 有 夹 具 中 的 专 家

38、知 识 ,参 照 传 统 的 夹 具 设 计 过 程 ,提 出 基 于 CATIA 技 术 的 专用 夹 具 快 速 设 计 、 制 造 响 应 系 统 的 构 想 。 该 系 统 尽 可能 提 高 设 计 效 率 ,并 做 到 在 夹 具 设 计 完 成 后 ,就 能 从 图面 的 结 构 和 数 据 上 把 握 所 设 计 的 夹 具 制 造 的 难 易 和 使用 的 好 坏 ,保 证 夹 具 设 计 的 一 次 成 功 率 。此 系 统 以 CATIA 为 开 发 平 台 。 CATIA 是 由 法 国 达索 公 司 开 发 ,IBM 公 司 负 责 全 球 市 场 销 售 及 售 后

39、技 术支 持 。 作 为 世 界 领 先 的 CAD/ CAE/ CAM 软 件 , CATIA的 NT版 CATIA Version5 是 完 全 基 于 NT平 台 底 层 开 发的 新 一 代 CAD/ CAE/ CAM产 品 ,CATIA 人 性 化 的 界 面 ,以 及 智 能 化 的 功 能 操 作 ,使 一 切 复 杂 工 作 变 得 简 单 。以 CATIA 为 工 作 平 台 的 专 用 夹 具 快 速 设 计 、 制 造响 应 系 统 有 5 个 主 要 的 模 块 ,其 中 包 括 三 维 夹 具 库 和三 维 夹 具 标 准 元 件 库 的 支 持 。1. 夹 具 设

40、计 要 求 的 识 别 (输 入 )是 带 有 夹 具 特 征 提取 的 信 息 输 入 ,包 括 零 件 的 三 维 图 形 、 加 工 的 工 艺 信 息及 装 夹 特 征 等 模 块 。2. 相 似 夹 具 的 识 别 和 夹 具 结 构 设 计 是 夹 具 设 计 检索 模 块 。 通 过 相 似 性 分 析 算 法 ,可 以 识 别 出 最 相 似 夹具 ,便 于 参 考 、 修 改 ,如 果 检 索 不 到 相 似 的 夹 具 设 计 ,就进 行 全 新 的 夹 具 设 计 。3. 夹 具 设 计 校 验 是 校 验 模 块 。 对 夹 具 进 行 定 位 精度 、 夹 具 受 力

41、 、 构 件 刚 度 以 及 元 件 间 干 涉 等 校 核 。3 863 项 目 (2003AA414017)参 考 文 献1 Held M. On the computational geometry of pocket machining.Berlin :Springer ,19912 Suh YS ,Lee K. NC milling tool path generation for arbitrary pocketsdefined by sculptured surfaces. Computer2Aided Design , 1990 , 22(5)3 Hansen A ,Arbab

42、 F. An algorithm for generating NC tool path forarbitrary shaped pockets with islands. ACM Transactions on Graph2ics ,1992 ,11(2)4 方 向 ,彭 群 生 ,郑 家 骧 . 2. 5 轴 复 杂 型 腔 的 刀 位 轨 迹 生 成 算法 . 工 程 图 学 学 报 ,2000 , (1)5 Choi BK, Park SC. A pair2wise offset algorithm for 2D point2se2quence curve. Computer2Aided Design ,1999 ,31作 者 通 讯 地 址 :河 海 大 学 计 算 机 及 信 息 工 程 学 院 (常 州 213022)收 稿 日 期 :2004052201试 验 研 究 现 代 制 造 工 程 2004 (12)