【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数控加工仿真，尤其是指一种基于有向距离场的毛坯加工方法、装置及计算机可读存储介质。
技术介绍
1、切削仿真是指通过计算加工道具在用户所设计的刀路上运动，同时对毛坯进行虚拟材料去除，最终获得加工完的残余毛坯。在切削仿真过程中，刀具需要沿着所设计的路径运动对毛坯材料进行布尔求差运算，模拟实际材料的去除过程，在进行毛坯与刀具布尔求差运算前，首先需要对一定时间段内的刀具运动生成一个刀具扫掠体，以保证没有毛坯材料漏切，之后基于生成的刀具扫掠体对毛坯进行切削，完成对毛坯的加工。
2、现有的毛坯加工方法需要先基于包络理论计算刀具在运动过程中的轮廓线，连接相邻轮廓线构成扫琼体的包络面，最后结合起始和终止刀具位置生成完整的刀具扫掠体，进而计算刀具道路扫掠体与毛坯的交集，从而确定毛坯被切削去除部分；具体地，公开号为cn102566509b的专利公开了一种基于包络理论的数控加工仿真中通用刀具扫描体生成方法，该方法通过解析曲面来描述刀具几何，利用参数化方程描述刀具的运动轨迹，再结合刀具几何和运动路径构建刀具扫掠体方程，最后对上述多元方程组求解，得到刀具在运动过程中的轮廓线方程，进而连接相邻轮廓线构成扫琼体的包络面，但是在解析过程中，可能会出现多个解或无解情况，导致无法确定准确的刀具轮廓线，不仅无法构建准确的刀具扫掠体，也无法准确计算得到刀具扫掠体与毛坯的交集，影响毛坯切削加工的准确性。公开号为cn114115119a的专利公开了一种基于三角网格的刀具扫掠体生成方法、装置及储存介质，该方法先将铣刀刀具的几何模型离散为三角网格，根
3、综上所述，现有的毛坯加工方法无法准确确定刀具扫掠体与毛坯的交集，导致切削加工过程中材料去除不准确，从而影响毛坯加工的精度。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中的毛坯加工方法存在无法准确确定刀具扫掠体与毛坯的交集，导致切削加工过程中材料去除不准确，从而影响毛坯加工的精度的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于有向距离场的毛坯加工方法，包括：
3、构建毛坯有向距离场函数和刀具有向距离场函数；
4、对毛坯进行体素划分，得到体素集合；基于所述毛坯有向距离场函数计算每个体素的各个顶点到毛坯表面的有向距离值，若体素的所有顶点到毛坯表面的有向距离值均为正值，则将该体素从体素集合中剔除，得到目标体素集合；
5、获取待切削刀路，并采用线性插补法在所述待切削刀路中每两个相邻刀位点之间进行插值，基于插值后的待切削刀路和所述刀具有向距离场函数，构建刀具扫掠体有向距离场函数；
6、基于所述刀具扫掠体有向距离场函数，计算目标体素集合中，每个体素的每个顶点到刀具扫掠体表面的有向距离值；将该顶点到毛坯表面的有向距离值和该顶点到刀具扫掠体表面的有向距离值进行布尔求差，得到该顶点的目标有向距离值；
7、若体素的所有顶点的目标有向距离值均为正值，则将该体素从目标体素集合中剔除，并对毛坯进行网格重构。
8、优选地，对毛坯进行体素划分，得到体素集合包括：
9、获取毛坯的最小包围盒；
10、基于预设体素边长对所述最小包围盒进行划分，得到体素集合以及所述体素集合中每个体素的各个顶点的坐标。
11、优选地，若毛坯/刀具为球体，则毛坯或刀具的有向距离场函数表示为：
12、
13、其中，sdf表示毛坯或刀具的有向距离场函数；(px,py,pz)表示空间中任意一点p的空间坐标；r1表示球体半径；
14、若毛坯/刀具为立方体，则毛坯或刀具的有向距离场函数表示为：
15、
16、其中，a表示立方体边长；
17、若毛坯/刀具为圆柱体，则毛坯或刀具的有向距离场函数表示为：
18、
19、其中，r2表示圆柱体半径。
20、优选地，若毛坯/刀具为回转体，则毛坯/刀具的有向距离场函数构建过程包括：
21、定义毛坯/刀具轮廓线，并将空间中任意一点投影至毛坯/刀具轮廓线所在平面，得到该点的在毛坯/刀具上的投影点；
22、分别计算所述投影点与毛坯/刀具上每条轮廓线的最短距离，并以获取所述投影点与毛坯/刀具上所有轮廓线的最短距离中的最小值为目标，构建毛坯/刀具的有向距离场函数。
23、优选地，空间中任意一点在毛坯/刀具上的投影点表示为：
24、
25、pz′＝pz，
26、其中，px′表示空间中任意一点p在毛坯/刀具上的投影点p′的x轴坐标；pz′表示空间中任意一点p在毛坯/刀具上的投影点p′的z轴坐标；(px,py,pz)表示空间中任意一点p的空间坐标。
27、优选地，若毛坯/刀具为除球体、立方体、圆柱体、回转体外的其他几何体，则毛坯/刀具的有向距离场函数构建过程包括：
28、对毛坯/刀具进行网格划分，得到毛坯/刀具网格；
29、对所述毛坯/刀具网格构建层次包围盒的数据结构，以对所述毛坯/刀具网格进行空间划分，得到毛坯/刀具网格的aabb树；
30、对于空间中任意一点，计算该点与所述毛坯/刀具网格的aabb树上所有网格的距离，并以获取该点与述毛坯/刀具网格的aabb树上所有网格的距离中的最小值为目标，构建毛坯/刀具的有向距离场函数。
31、优选地，刀具扫掠体有向距离场函数表示为：
32、sdfswepttool＝min(sdf(t(t)-1p))，
33、其中，sdfswepttool表示刀具扫掠体有向距离场函数；sdf表示刀具有向距离场函数；t为齐次矩阵；t(t)表示刀具在插值后的待切削刀路上的刀路运动时间函数；p表示空间中任意一点。
34、优选地，利用等值面算法对毛坯进行网格重构，得到加工后的毛坯。
35、本专利技术还提供了一种基于有向距离场的毛坯加工装置，包括：
36、第一有向距离场函数构建模块，用于构建毛坯有向距离场函数和刀具有向距离场函数；
37、体素划分模块，用于对毛坯进行体素划分，得到体素集合；基于所述毛坯有向距离场函数计算每个体素的各个顶点到毛坯表面的有向距离值，若体素的所有顶点到毛坯表面的有向距离值均为正值，则将该体素从体素集合中剔除，得到目标体素集合；
38、第二有向距离场函数构建模块，用于获取待切削刀路，并采用线性插补法在所述待切削刀路中每两个相邻刀位点之间进行插值，基于插值后的待切削刀路和所述刀本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于有向距离场的毛坯加工方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于有向距离场的毛坯加工方法，其特征在于，对毛坯进行体素划分，得到体素集合包括：
3.根据权利要求1所述的基于有向距离场的毛坯加工方法，其特征在于，若毛坯/刀具为球体，则毛坯或刀具的有向距离场函数表示为：
4.根据权利要求1所述的基于有向距离场的毛坯加工方法，其特征在于，若毛坯/刀具为回转体，则毛坯/刀具的有向距离场函数构建过程包括：
5.根据权利要求4所述的基于有向距离场的毛坯加工方法，其特征在于，空间中任意一点在毛坯/刀具上的投影点表示为：
6.根据权利要求1所述的基于有向距离场的毛坯加工方法，其特征在于，若毛坯/刀具为除球体、立方体、圆柱体、回转体外的其他几何体，则毛坯/刀具的有向距离场函数构建过程包括：
7.根据权利要求1所述的基于有向距离场的毛坯加工方法，其特征在于，刀具扫掠体有向距离场函数表示为：
8.根据权利要求1所述的基于有向距离场的毛坯加工方法，其特征在于，利用等值面算法对毛坯进行网格重构，得到加工
9.一种基于有向距离场的毛坯加工装置，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述的基于有向距离场的毛坯加工方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于有向距离场的毛坯加工方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于有向距离场的毛坯加工方法，其特征在于，对毛坯进行体素划分，得到体素集合包括：
3.根据权利要求1所述的基于有向距离场的毛坯加工方法，其特征在于，若毛坯/刀具为球体，则毛坯或刀具的有向距离场函数表示为：
4.根据权利要求1所述的基于有向距离场的毛坯加工方法，其特征在于，若毛坯/刀具为回转体，则毛坯/刀具的有向距离场函数构建过程包括：
5.根据权利要求4所述的基于有向距离场的毛坯加工方法，其特征在于，空间中任意一点在毛坯/刀具上的投影点表示为：
6.根据权利要求1所述的基于有向距离场的毛...
【专利技术属性】
技术研发人员：王君，方政凯，赵庆龙，赵旭峰，
申请(专利权)人：苏州千机智能软件有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。