基于激光熔覆的绿色再制造技术研究 被引量：9

1

作者 田凤杰 刘伟军 尚晓峰 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2009年第2期110-114,共5页

为了实现轴类零件的修复,搭建基于激光熔覆技术的绿色再制造系统,该系统由功率为6kW的CO2激光器、四轴工作台、送粉机构、数控系统等硬件设备和激光绿色再制造系统驱动软件组成。以轴类为典型零件、Ni60A合金粉末为熔覆材料,对激光绿色... 为了实现轴类零件的修复,搭建基于激光熔覆技术的绿色再制造系统,该系统由功率为6kW的CO2激光器、四轴工作台、送粉机构、数控系统等硬件设备和激光绿色再制造系统驱动软件组成。以轴类为典型零件、Ni60A合金粉末为熔覆材料,对激光绿色再制造工艺技术进行研究。通过研究分析激光功率、熔覆速度、送粉量、熔覆间距等主要参数对熔覆层高度、宽度和熔覆层质量等的影响情况,获得了轴类零件激光修复的最佳工艺参数组合,实现基于激光熔覆的绿色再制造技术在生产实践中的应用。 展开更多

关键词 绿色再制造 激光熔覆 激光修复 轴类零件

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快速成型技术中分层算法的研究与进展 被引量：53

2

作者 赵吉宾 刘伟军 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期209-221,共13页

根据对零件制造精度和效率的关注程度的不同,开发出了多种分层算法。在同等加工时间的情况下,根据加工精度的不同,将这些分层算法分为等层厚分层算法和适应性分层算法两类。通过对STL模型、原始CAD模型和点云数据的分析,讨论了两类分层... 根据对零件制造精度和效率的关注程度的不同,开发出了多种分层算法。在同等加工时间的情况下,根据加工精度的不同,将这些分层算法分为等层厚分层算法和适应性分层算法两类。通过对STL模型、原始CAD模型和点云数据的分析,讨论了两类分层算法的研究和发展,然后介绍了斜边分层算法和曲面分层算法等先进分层算法的原理和成果,最后讨论了快速成型分层算法的研究方向和趋势。 展开更多

关键词 快速成型 分层算法 计算机辅助设计 点云数据

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基于NURBS曲线的STL模型截面轮廓平滑处理技术研究 被引量：10

3

作者 赵吉宾 刘伟军 王越超 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2005年第3期496-499,共4页

由于STL文件格式的容易生成且不需要复杂的CAD系统支持,已经发展成为快速成型制造领域数据交换的准标准;但是STL模型的精度与其数据文件的尺寸之间存在严重的矛盾.为了在较小的STL文件下得到较高的轮廓精度,本文提出了一种基于三次NURB... 由于STL文件格式的容易生成且不需要复杂的CAD系统支持,已经发展成为快速成型制造领域数据交换的准标准;但是STL模型的精度与其数据文件的尺寸之间存在严重的矛盾.为了在较小的STL文件下得到较高的轮廓精度,本文提出了一种基于三次NURBS曲线STL模型截面轮廓的重构技术,通过设置直线阈值和转角阈值的方法,分段拟合STL截面轮廓数据,使其截面轮廓具有更好的平滑度和更高的精度. 展开更多

关键词 快速成型 STL模型 NURBS曲线 CAD

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基于STL模型垂直切片的支撑自动生成算法研究 被引量：4

4

作者 卞宏友 刘伟军 +1 位作者 王天然 赵吉宾 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期212-216,共5页

针对光固化等快速成形工艺中须对零件加支撑的需求,本文提出一种新的支撑自动生成算法。该算法基于STL模型提取零件的悬吊点、下棱线、待支撑下表面的轮廓线等待支撑区域的关键特征,根据它们在xy平面的投影特征来优化布置分层基准线并... 针对光固化等快速成形工艺中须对零件加支撑的需求,本文提出一种新的支撑自动生成算法。该算法基于STL模型提取零件的悬吊点、下棱线、待支撑下表面的轮廓线等待支撑区域的关键特征,根据它们在xy平面的投影特征来优化布置分层基准线并进行垂直切片,应用所提出的基于垂直截面轮廓内待支撑边生成支撑多边形的算法,生成相应的变厚度薄壁形支撑。实际应用表明,该算法能够对成形零件的待支撑区域自动添加准确有效的支撑。 展开更多

关键词 快速成形 STL模型 垂直切片 变厚度薄壁支撑

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快速成形制造中扫描方向的优化方法研究 被引量：3

5

作者 赵吉宾 刘伟军 +1 位作者 卞宏友 吴剑煌 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2006年第12期2044-2048,共5页

通过分析多边形轮廓的填充特点,提出了一种填充扫描矢量方向的优化方法。建立了多边形轮廓填充矢量方向的近似最优化模型,并对这种优化模型进行了误差分析,采用遗传算法对优化模型进行了求解。实验证明,该方法能够有效减少填充扫描矢量... 通过分析多边形轮廓的填充特点,提出了一种填充扫描矢量方向的优化方法。建立了多边形轮廓填充矢量方向的近似最优化模型,并对这种优化模型进行了误差分析,采用遗传算法对优化模型进行了求解。实验证明,该方法能够有效减少填充扫描矢量的数目。 展开更多

关键词 快速成形 扫描方向 遗传算法 多边形

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影响激光直接制造金属零件精度的因素及其闭环控制研究进展 被引量：3

6

作者 夏仁波 刘伟军 王越超 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2004年第9期1085-1089,共5页

讨论了基于激光熔覆的金属直接制造过程所涉及的关键因素 :激光功率、送粉速度、扫描速度、熔池温度及辅助气的流速等对金属零件成形精度的影响。着重介绍和分析了国内外在激光直接制造金属零件过程参数的检测与闭环控制方面的研究现状 ... 讨论了基于激光熔覆的金属直接制造过程所涉及的关键因素 :激光功率、送粉速度、扫描速度、熔池温度及辅助气的流速等对金属零件成形精度的影响。着重介绍和分析了国内外在激光直接制造金属零件过程参数的检测与闭环控制方面的研究现状 ,展望了该技术的应用前景。 展开更多

关键词 激光直接制造 闭环控制系统 激光功率 送粉速度

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快速成形零件制造时间的预估方法研究 被引量：1

7

作者 赵吉宾 刘伟军 王越超 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2004年第11期56-60,共5页

在快速成形领域，精确预估零件的制造时间非常重要。本文提出了一种基于STL模型的精确预估快速成形零件制作时间的方法，通过对零件制作的辅助时间、轮廓扫描时间、填充扫描时间和支撑扫描时间详细的分析和讨论，提出了相应的计算方法... 在快速成形领域，精确预估零件的制造时间非常重要。本文提出了一种基于STL模型的精确预估快速成形零件制作时间的方法，通过对零件制作的辅助时间、轮廓扫描时间、填充扫描时间和支撑扫描时间详细的分析和讨论，提出了相应的计算方法。文章还分析了扫描矢量数对制作时间产生重要影响的原因，并且通过实验证明，时间耗费与扫描矢量的数目成一种线性关系。实践证明，本文所述制作时间的预估方法具有较高的精度。 展开更多

关键词 零件制造 扫描时间 矢量 预估 快速成形 STL模型 轮廓 精确 精度 辅助

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快速成型制造中零件制作方向的优化方法 被引量：26

8

作者 赵吉宾 何利英 +1 位作者 刘伟军 卞宏友 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期456-463,共8页

通过分析STL模型的几何特性和快速成型的工艺过程,建立了台阶效应、支撑面积和制作时间3个目标的优化模型,并分别利用遗传算法进行了求解,建立了独立满意度;然后采用线性加权法建立了综合满意度函数,利用遗传算法求解,得到优化的制作方... 通过分析STL模型的几何特性和快速成型的工艺过程,建立了台阶效应、支撑面积和制作时间3个目标的优化模型,并分别利用遗传算法进行了求解,建立了独立满意度;然后采用线性加权法建立了综合满意度函数,利用遗传算法求解,得到优化的制作方向.实验结果表明,该方法能够有效地解决快速成型中的制作方向优化问题. 展开更多

关键词 快速成型 满意度 多目标优化 遗传算法

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基于STL文件的实体分割算法研究 被引量：15

9

作者 赵吉宾 刘伟军 王越超 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第2期131-134,共4页

由于快速成型机加工尺寸的限制,难于制造尺寸较大的零件。针对这一问题本文提出一种基于STL文件格 式的实体分割算法,对STL文件分割过程中的关键问题进行了详细地论述,包括:截面轮廓的生成,截交三角面片的 处理和截面轮廓的三角化算... 由于快速成型机加工尺寸的限制,难于制造尺寸较大的零件。针对这一问题本文提出一种基于STL文件格 式的实体分割算法,对STL文件分割过程中的关键问题进行了详细地论述,包括:截面轮廓的生成,截交三角面片的 处理和截面轮廓的三角化算法;通过对STL文件的分割处理,提高了快速成型系统对大尺寸零件的制造能力。 展开更多

关键词 快速成型 STL文件 截面轮廓 三角化

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基于线结构光的视觉3D测量中光刀中心提取方法研究 被引量：9

10

作者 霍龙 张爱军 刘伟军 《计算机应用与软件》 CSCD 北大核心 2006年第10期100-102,共3页

回顾了基于计算机视觉的线结构光刀中心位置的提取方法,对各种方法进行了分析和实测,在深入研究光刀厚度及中心线分布后,提出了一种兼顾精度和计算时间的水平中值提取方法,三维重建结果表明了该方法的有效性。为基于线结构光的视觉3D测... 回顾了基于计算机视觉的线结构光刀中心位置的提取方法,对各种方法进行了分析和实测,在深入研究光刀厚度及中心线分布后,提出了一种兼顾精度和计算时间的水平中值提取方法,三维重建结果表明了该方法的有效性。为基于线结构光的视觉3D测量中数据精确采集提供重要的保证。 展开更多

关键词 线结构光 中心位置提取 误差比较

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自由曲面测量点云数据的建模方法研究 被引量：4

11

作者 赵吉宾 刘伟军 孙玉文 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1044-1047,共4页

本文提出了一种散乱点云数据的建模新方法。通过对点云数据进行空间三维划分,实现了边界信息的高效提取。采用局部曲面拟合方式得到位于截平面上的有序数据,使得无序的散乱数据形成了有序的阵列数据,实现了NURBS曲面的精确拟合。实验证... 本文提出了一种散乱点云数据的建模新方法。通过对点云数据进行空间三维划分,实现了边界信息的高效提取。采用局部曲面拟合方式得到位于截平面上的有序数据,使得无序的散乱数据形成了有序的阵列数据,实现了NURBS曲面的精确拟合。实验证明,该方法非常适合卷曲类模型的自由曲面重构,在某零件的测量、建模和加工中已经得到了实际应用。 展开更多

关键词 点云 边界提取 曲面重构 非均匀有理B样条

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不同基板预热温度对激光金属沉积成形过程热应力影响的研究 被引量：3

12

作者 苏荣华 刘伟军 龙日升 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2009年第4期78-83,共6页

研究不同基板预热温度对激光金属沉积成形过程热应力的影响,对于降低成形过程的热应力,抑制成形过程裂缝的产生,减小成形过程试样和基板的翘曲变形具有非常重要的意义。根据有限元分析中的"单元生死"技术,编程建立了基板预热... 研究不同基板预热温度对激光金属沉积成形过程热应力的影响,对于降低成形过程的热应力,抑制成形过程裂缝的产生,减小成形过程试样和基板的翘曲变形具有非常重要的意义。根据有限元分析中的"单元生死"技术,编程建立了基板预热对激光金属沉积成形过程热应力影响的三维多道多层数值模拟模型,详细分析了基板未预热和分别预热到200℃、300℃、400℃、500℃、600℃时对沉积成形过程VonMise’s热应力、X方向、Y方向以及Z方向热应力的影响。在与模拟过程相同的参数下,利用镍基合金粉末分别在基板未预热和分别预热到300℃、400℃、500℃、600℃时进行了成形试验,试验的结果跟数值模拟结果吻合较好。 展开更多

关键词 激光金属沉积成形 基板预热 热行为 有限元 数值模拟

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快速成形自适应扫描路径的研究与实现 被引量：2

13

作者 卞宏友 刘伟军 王天然 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期486-488,共3页

结合激光金属沉积成形工艺和现有平行扫描路径生成方法分析了局部过熔覆或欠熔覆问题的根本成因。提出了一种自适应扫描路径生成方法,首先采用特征点和特征边识别的适应性扫描间距生成扫描填充线;然后提出基于待定过渡线中点和特征边位... 结合激光金属沉积成形工艺和现有平行扫描路径生成方法分析了局部过熔覆或欠熔覆问题的根本成因。提出了一种自适应扫描路径生成方法,首先采用特征点和特征边识别的适应性扫描间距生成扫描填充线;然后提出基于待定过渡线中点和特征边位置关系判断来优化连接填充矢量生成扫描路径。应用表明,自适应扫描路径有利于成形质量的提高。 展开更多

关键词 激光金属沉积成形 扫描间距误差 适应性扫描间距 分组扫描

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自由曲面加工仿真的干涉检测研究

14

作者 周雄军 刘伟军 《组合机床与自动化加工技术》 2007年第11期51-53,56,共4页

利用UG生成的加工路径上的一系列刀位点,计算两相邻刀位点的中点与曲面之间的距离,根据加工精度的要求,对曲面加工进行干涉检测。这不但满足了加工精度的需要,而且使得干涉检测方法更加简单,有效。最后利用VC++和OpenGL对提出的干涉检... 利用UG生成的加工路径上的一系列刀位点,计算两相邻刀位点的中点与曲面之间的距离,根据加工精度的要求,对曲面加工进行干涉检测。这不但满足了加工精度的需要,而且使得干涉检测方法更加简单,有效。最后利用VC++和OpenGL对提出的干涉检测方法编程实现,进行了仿真实验,证实了干涉检测方法的合理性和可行性。 展开更多

关键词 干涉检测 自由曲面 仿真

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基于曲率特征的自由曲面匹配算法 被引量：21

15

作者 徐金亭 刘伟军 孙玉文 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期193-197,共5页

针对无任何预知联系下的自由曲面匹配问题,提出了一种简捷、快速的匹配方法.该方法以曲面的曲率为联系特征,在测量数据与模型曲面之间建立起满足角度、距离约束的对应关系,利用三点旋转平移变换法生成旋转平移变换列表;然后通过最小距... 针对无任何预知联系下的自由曲面匹配问题,提出了一种简捷、快速的匹配方法.该方法以曲面的曲率为联系特征,在测量数据与模型曲面之间建立起满足角度、距离约束的对应关系,利用三点旋转平移变换法生成旋转平移变换列表;然后通过最小距离目标函数选取正确的三维坐标变换,实现测量数据与模型曲面之间的准确匹配.实验结果表明:该方法简捷、可靠且容易实现,特别适用于工件的测量定位和多视数据的融合. 展开更多

关键词 自由曲面匹配 曲率 三角约束 最小距离目标函数

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一种基于视觉的自由曲面三维测量系统 被引量：7

16

作者 刘伟军 刘鹏 齐越 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2003年第12期2170-2173,共4页

采用线结构光和单CCD摄像机构成自由曲面三维测量系统 .探讨了摄像机标定、激光平面标定、被测物体点三维坐标计算及多视角测量数据融合等关键技术 .在多视角测量数据融合中采用Screw理论 ,将坐标系关系求取中带约束的多变量非线性优化... 采用线结构光和单CCD摄像机构成自由曲面三维测量系统 .探讨了摄像机标定、激光平面标定、被测物体点三维坐标计算及多视角测量数据融合等关键技术 .在多视角测量数据融合中采用Screw理论 ,将坐标系关系求取中带约束的多变量非线性优化问题转化为线性方程组的最小二乘问题 ,简化了计算的复杂性 ,提高了求解过程的稳定性 .进行了实验研究 ,给出了实验结果 . 展开更多

关键词 自由曲面三维测量系统 线结构光 CCD摄像机 数据融合 Screw理论 逆向工程

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基板预热温度对激光金属沉积成形零件微观组织的影响 被引量：6

17

作者 苏荣华 龙日升 +1 位作者 刘伟军 邢飞 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2009年第3期210-216,共7页

基板预热可以显著降低激光金属沉积成形(laser metal deposition shaping,LMDS)过程的热应力,从而抑制成形过程裂缝的产生,但基板预热温度的高低对成形零件的微观组织有着重要的影响,因此研究不同基板预热温度下激光金属沉积成形零件的... 基板预热可以显著降低激光金属沉积成形(laser metal deposition shaping,LMDS)过程的热应力,从而抑制成形过程裂缝的产生,但基板预热温度的高低对成形零件的微观组织有着重要的影响,因此研究不同基板预热温度下激光金属沉积成形零件的微观组织变化规律对基板预热温度的选择具有非常重要的意义.利用中国科学院沈阳自动化研究所自行研制的激光金属沉积成形系统和基板预热系统,采用Ni60A金属粉末在基板未预热和预热到200,300,400,500和600℃时分别进行成形试验.然后利用扫描电子显微镜和能量散射谱仪对成形试件的微观组织进行深入的研究,得到不同基板预热温度对激光金属沉积成形零件微观组织的影响规律,为基板预热温度的优化选择提供了重要参考. 展开更多

关键词 激光金属沉积成形 基板预热 微观组织 偏析

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一种改进的基于DP原理的分段轮廓采样算法 被引量：7

18

作者 夏仁波 刘伟军 王越超 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2004年第21期21-24,共4页

首先详细介绍了由Douglas和Peucker提出的DP轮廓采样算法。然后采用分割与合并相结合的思想,提出了基于DP算法的分段轮廓采样算法,并从数学上证明了该算法在运行时间上比原DP算法快了η倍,η取值为logn/MnηM。最后,针对医学图像,文章... 首先详细介绍了由Douglas和Peucker提出的DP轮廓采样算法。然后采用分割与合并相结合的思想,提出了基于DP算法的分段轮廓采样算法,并从数学上证明了该算法在运行时间上比原DP算法快了η倍,η取值为logn/MnηM。最后,针对医学图像,文章通过实验比较了两种算法的运行时间,结果表明该文提出的算法更快速,也易于编程。 展开更多

关键词 DP算法 轮廓采样 分段采样 医学图像处理

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一种自由曲面点云边界的快速直接提取方法 被引量：9

19

作者 赵吉宾 刘伟军 孙玉文 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1269-1273,共5页

点云边界不仅作为表达曲面的重要几何特征,而且作为求解曲面的定义域,对重建曲面模型的品质和精度起着重要的作用。本文以战斗机座舱盖玻璃罩外壳的点云数据为例论述了一种自由曲面点云数据的边界直接提取方法,该方法通过设定分隔截面... 点云边界不仅作为表达曲面的重要几何特征,而且作为求解曲面的定义域,对重建曲面模型的品质和精度起着重要的作用。本文以战斗机座舱盖玻璃罩外壳的点云数据为例论述了一种自由曲面点云数据的边界直接提取方法,该方法通过设定分隔截面和计算每个截面上边界点,然后连接各个边界点就得到曲面的边界。该方法不仅具有较高的运算效率,达到了系统的实时性要求,而且能够比较精确地表达曲面的边界特征。 展开更多

关键词 点云 边界提取 反求工程 空间网格

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不同基板预热温度对激光金属沉积成形过程温度场的影响 被引量：7

20

作者 苏荣华 刘伟军 龙日升 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2009年第1期44-49,67,共7页

为降低成形过程的热应力,抑制成形过程裂缝的产生,减小成形过程试样和基板的翘曲变形,激光金属沉积成形往往需要进行基板预热,因此研究不同基板预热温度对激光金属沉积成形过程温度场的影响具有非常重要的意义.根据有限元分析中的"... 为降低成形过程的热应力,抑制成形过程裂缝的产生,减小成形过程试样和基板的翘曲变形,激光金属沉积成形往往需要进行基板预热,因此研究不同基板预热温度对激光金属沉积成形过程温度场的影响具有非常重要的意义.根据有限元分析中的"单元生死"技术,利用APDL编程建立了基板预热对激光金属沉积成形过程温度场影响的三维多道多层数值模拟模型,详细分析了基板未预热和分别预热到200,300,400,500,600℃时对沉积成形过程温度场和温度梯度的影响.通过中国科学院沈阳自动化研究所自行研制的激光金属沉积成形系统和基板预热系统,在与模拟过程相同的参数下,利用镍基合金粉末在基板未预热和分别预热到300,400,500,560℃时进行了成形试验,试验结果跟数值模拟结果吻合较好. 展开更多

关键词 激光金属沉积成形 基板预热 温度场 数值模拟

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