【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于计算机辅助设计与制造(computer-aided design andmanufacturing，cad/cam)系统领域的一种加工路径生成和产品制造方法，具体涉及了一种基于曲面重参数化的复杂裁剪自由曲面等参数加工路径设计与制造方法。
技术介绍
1、在数控加工过程中，刀具加工路径决定了加工件的形状精度以及表面粗糙程度，而刀具加工轨迹的规划结果很大程度上由模型形状决定。因此，模型的质量决定了最终成品的质量，而模型的质量又离不开cad/cam系统中的实体建模方法。
2、布尔操作是实体建模方法的基础之一，而对布尔操作的早期研究集中于几何体之间的鲁棒布尔方法。这建立起了使用布尔操作作为基础工具从简单几何体层级式创建复杂几何体的范式。因为nurbs体系的表达能力强，大多数cad/cam系统在使用边界表示法时都采用了nurbs曲面。由此，经典实体模型布尔操作问题就变成了计算两个参数曲面的交线的问题。这种面面求交问题已被证明很难在数学上求得闭式解，由此导致了大量数值近似方法的研究与使用。
3、裁剪曲面所用的数值近似体系方法给模型的可用性带来了许多问题，其中比较棘手的就是模型的水密性问题。由于相交的两张参数曲面，其各自参数域上对同一条交线的近似表示并不能精确无误差地重合，使其能描述模型空间中的同一条曲线，因此，设计意图中的交线处总会有微小的“裂缝”或“隆起”，此即模型的“非水密性”。“裂缝”或“隆起”对于人眼来说小到不可见，但对于cae分析软件以及数控机床来说却不可忽视，其存在严重地影响了各种几何方法的鲁
4、此外，从加工效率角度来说，对于有孔洞的曲面，为了使加入轨迹不进入禁区，通常需要机床使用g00模式使刀具从其上方足够远处越过禁区，这拖累了加工效率。如果洞的数量繁多，形状复杂，对加工效率来说是不小的负担。而现代机械加工的趋势是追求通过加工轨迹的合理规划缩短模型的加工时间，以计算力换取加工高效率。显然，将模型中的裁剪曲面逐个加工的加工方式不能满足高效的要求，需要一种加工的新思路从整个物体的层次上统筹全局，规划加工轨迹，尽可能地提高数控加工的效率。
5、总而言之，由裁剪曲面构成的模型，其性质对数控加工设备不够友好，一方面存在着数值鲁棒性带来的模型质量问题，另一方面存在着低效加工方式带来的加工效率问题。
技术实现思路
1、针对
技术介绍
的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于曲面重参数化的复杂裁剪自由曲面等参数加工路径设计与制造方法。
2、本专利技术用户通过cad/cam系统导入实体模型，设置给定加工参数(主要包括数控机床型号、刀具尺寸、加工精度等)的情况下，能够为由复杂裁剪曲面构成的实体模型生成加工路径，以及有效的加工指令用于制造。
3、本专利技术所述的产品均为高端制造产品。
4、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
5、1)将由裁剪曲面构成的b-rep实体模型进行重构后，获得由多个完整张量积曲面构成的b-rep实体模型并记为目标b-rep实体模型，目标b-rep实体模型中，相邻的张量积曲面之间是水密相连的，且两个相邻张量积曲面沿着交线方向有相同的节点向量；
6、2)根据目标b-rep实体模型中张量积曲面与张量积曲面的拓扑连接关系，将目标b-rep实体模型分割成多个张量积曲面带；
7、3)分别生成各条张量积曲面带上的所有张量积曲面的等参数线加工轨迹，从而获得整个模型的加工路径。
8、所述1)具体为：
9、1.1)将每个裁剪曲面的裁剪域划分为多个曲边四边形区域，获得当前裁剪域对应的初始曲面，遍历由裁剪曲面构成的b-rep实体模型中所有裁剪曲面，划分获得所有裁剪曲面对应的初始曲面，从而获得更新的b-rep实体模型；
10、1.2)拟合出更新的b-rep实体模型中相邻的初始曲面之间的新交线，再基于新交线提取各初始曲面的等参数线；
11、1.3)通过重参数化各初始曲面的等参数线，求解获得各初始曲面的控制点，进而获得各张量积曲面，从而由多个完整张量积曲面构成的b-rep实体模型并记为目标b-rep实体模型。
12、所述1.1)中，对于每个裁剪曲面，其初始曲面的处理步骤具体为：
13、1.1.1)将当前裁剪域内中的所有裁剪曲线在所有的不可导处断开，获得多条光滑曲线；
14、1.1.2)沿光滑曲线中的特征点，分别将所有光滑曲线分为对应的各子段，接着将各子段分为主u特征段和主v特征段，从而获得特征子段集；
15、1.1.3)根据特征子段集中每个特征段的主要延伸方向提取当前裁剪域中一个子区域，使得每个特征段为该子区域的部分边界，遍历特征子段集，将所有特征段作为对应的子区域的部分边界，从而获得当前裁剪域的初步分割结果；
16、1.1.4)根据当前裁剪域的初步分割结果，再将当前裁剪域分割成若干个四边形区域，获得当前裁剪域对应的初始曲面。
17、所述1.2)，对于每个初始曲面，其等参数线的生成具体包括以下步骤：
18、1.2.1)在相邻的两个初始曲面的非水密交线处拟合散点后生成一条确定曲线并作为新交线；
19、1.2.2)提取每个裁剪曲面的多条等参数线并裁剪或延伸多条等参数线，使多条等参数线的端点落在当前新交线上，获得处理后的多条等参数线并作为对应初始曲面在参数域上的等参数线；
20、1.2.3)将初始曲面在参数域上的等参数线变换到模型空间中后，求出模型空间中的初始曲面的等参数线。
21、所述1.3)中，对于每个初始曲面，其张量积曲面的生成具体包括以下步骤：
22、1.3.1)将模型空间中每个初始曲面对应的等参数线做重参数化变换，使每条等参数线的起点参数值与终点参数值相同，获得变换后的等参数线；
23、1.3.2)利用b样条曲面的控制点和变换后的等参数线的控制点的线性关系，求解获得模型空间中初始曲面的控制点网格；
24、1.3.3)将当前初始曲面的新交线的控制点赋值给模型空间中初始曲面的控制点网格中边缘的控制点，使控制点网格中的b样条曲面正好插值于新交线处；
25、1.3.4)将新交线的节点向量和阶数作为初始曲面在新交线方向上的节点向量和阶数，将变换后的等参数线的节点向量和阶数作为初始曲面在等参数线方向上的节点向量和阶数，从而获得当前初始曲面对应的张量积曲面。
26、所述2)具体为：
27、2.1)根据目标b-rep实体模型的拓扑关系构建两张拓扑关系表，两张拓扑关系表分别为相邻曲面表和对边关系表；
28、2.2)根据相邻曲面表和对边关系表，使用行进方法生成目标b-rep实体模型的多个张量积曲面带。
29、所述2.2)具体为：
30、2.2.1)由目标b-r本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于重参数化的裁剪自由曲面等参数加工路径生成方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于重参数化的裁剪自由曲面等参数加工路径生成方法，其特征在于，所述1)具体为：
3.根据权利要求2所述的一种基于重参数化的裁剪自由曲面等参数加工路径生成方法，其特征在于，所述1.1)中，对于每个裁剪曲面，其初始曲面的处理步骤具体为：
4.根据权利要求2所述的一种基于重参数化的裁剪自由曲面等参数加工路径生成方法，其特征在于，所述1.2)，对于每个初始曲面，其等参数线的生成具体包括以下步骤：
5.根据权利要求2所述的一种基于重参数化的裁剪自由曲面等参数加工路径生成方法，其特征在于，所述1.3)中，对于每个初始曲面，其张量积曲面的生成具体包括以下步骤：
6.根据权利要求2所述的一种基于重参数化的裁剪自由曲面等参数加工路径生成方法，其特征在于，所述2)具体为：
7.根据权利要求6所述的基于重参数化的裁剪自由曲面等参数加工路径生成方法，其特征在于，所述2.2)具体为：
8.根据权利要求1所述的一种基于重参数
9.根据权利要求8所述的一种基于重参数化的裁剪自由曲面等参数加工路径生成方法，其特征在于，所述3.1.1)具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于重参数化的裁剪自由曲面等参数加工路径生成方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于重参数化的裁剪自由曲面等参数加工路径生成方法，其特征在于，所述1)具体为：
3.根据权利要求2所述的一种基于重参数化的裁剪自由曲面等参数加工路径生成方法，其特征在于，所述1.1)中，对于每个裁剪曲面，其初始曲面的处理步骤具体为：
4.根据权利要求2所述的一种基于重参数化的裁剪自由曲面等参数加工路径生成方法，其特征在于，所述1.2)，对于每个初始曲面，其等参数线的生成具体包括以下步骤：
5.根据权利要求2所述的一种基于重参数化的裁剪自由曲面...
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