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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:許和榮
研究生(外文):Hsu Ho-Jung
論文名稱:線割工件逆向工程CAD/CAM系統及量測之研究
論文名稱(外文):Research of Reverse Engineering CAD/CAM System and Measurement for Wire-cut Product
指導教授:蔡明忠蔡明忠引用關係
指導教授(外文):M.J. Tsai
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:工程技術研究所自動化及控制學程
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:144
中文關鍵詞:弦高法直線延伸法線切割逆向工程CAD/CAMAutoCADDXF
外文關鍵詞:Chordal methodLine extention methodWire-cutReverse EngineeringCAD/CAMAutoCADDXF
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本研究是針對線切割工件及沖壓件成品設計,發展一套逆向工程/電腦輔助設計/製造與量測系統。將產品量測的原始點資料,作簡化點資料處理,節省記憶體加速電腦運算。以直線延伸法及弦高法,再配合斜率、夾角、方位三者變化趨勢點,找出最佳化直線或圓弧的轉折點,作特徵點分割。為改進目前現有方法及增加效率,再應用特徵導引輪廓法,擬合直線、圓弧及圓,建立外形輪廓的幾何圖形。
本研究系統實現是以C++ builder 5.0,為應用程式開發工具,可讀入量測點資料,經擬合產生直線、圓、圓弧工件外形輪廓後,並建立尺寸量測資訊系統,供工件量測檢驗。為提供”逆向工程CAD模型”,並將重建所得的資料,輸出圖形交換檔DXF向量化檔案格式。在CAM系統方面,再配合CNC線切割機控制器的G、M碼,將圖形轉成線切割機CNC程式。本系統與AutoCAD整合為一體,以建立適合線切割業及沖壓業使用之低成本快速線割工件逆向工程CAD/CAM系統及量測系統。本系統經實驗結果驗證,平均誤差可控制在0.01mm之內。在點資料簡化方面,直線延伸法簡化點資料效率約為23%,弦高法簡化點資料效率約為12%。
The main purpose of this research is to develop a reverse engineering/ CAD/CAM and measurement system for Wire-cut product and press product. To save storage memory and calculation time , the original measuring data of the product contour is simplified. The system uses both line extention method and chordal method to find out the best fitting line or arc by considering slope、angle and direction analysis. Then, the characteristic points on the contour are obtained to transfer the contour data into vector data.. Furthermore , a feature-based contour method is also developed to create CAD model of line、arc and circle boundary by giving feature data of a known geometric profile.
The system is implemented by the program developing tool C++ builder 5.0. It can read measured contour data and automatically transfer to of geometric profile.line、arc or circle. It may work as dimension measurement system. Additionally , the geometric data can be transferred to a CAD compatible format such as DXF. Finally this research also develop a CAM module to generate CNC program such as G、M codes etc. for Wire-cut machine. Therefore this system ,which has been integrated with AutoCAD , provide low cost and rapid reverse engineering/CAD/CAM and measurement system for Wire-cutter and press industry. From the experimental results , the average error can be controlled within 0.01mm. The data reduction efficiency of line extention and chordal method may be up to 23% and 12% individually.
摘 要 I
Abstract II
誌 謝 III
目 錄 IV
圖 目 錄 VII
表 目 錄 X
第一章 緒 論 1
1.1 前 言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 擬合直線、圓弧、不規則曲線應用 2
1.4 研究範疇與方法 3
1.5 本文架構 6
第二章 文獻探討 7
2.1 CAD/CAM逆向工程與檢測之概況 7
2.2 直線擬合運算法則 9
2.2.1 線性迴歸法 10
2.2.2 直線誤差修正 12
2.3 圓弧擬合運算法則 15
2.3.1 面積最小平方法 16
2.3.2 不偏倚最小平方法 20
2.3.3 圓弧擬合 23
2.4 B-Spline曲線模式 29
2.5 資料簡化 39
2.5.1 特徵點判別 41
第三章 理論推導與模式建立 43
3.1 點資料簡化與線段擬合 43
3.1.1 直線延伸法 44
3.1.2 直線特徵點 47
3.2 圓弧點資料簡化與擬合 48
3.2.1 弦高法 48
3.3 轉折點偵測 56
3.3.1 直線偵測及端點偵測 57
3.3.2 圓弧偵測 57
3.3.3 直線與圓弧相鄰之轉折點偵測 57
3.3.4 圓弧與圓弧相鄰之轉折點偵測 59
3.4 特徵輪廓導引法 60
第四章 系統實現與界面 63
4.1 逆向工程CAD/CAM及量測系統架構流程及特性63
4.2 AutoCAD視窗環境介面 66
4.3 AutoLISP程式語言 68
4.4 程式模組規畫 71
4.5 線切割機CAM系統 73
4.5.1 加工條件檔 74
4.5.2 後處理程式檔 76
4.5.3 參數資料與機器選擇 77
4.5.4 CNC程式輸出 80
第五章 實驗結果與討論 82
5.1 線割工件逆向工程檢驗結果及討論 82
5.1.1 資料簡化步驟及結果 82
5.1.2 線段、圓弧特徵點偵測及分割 88
5.1.3 輪廓之向量化資料 92
5.2 CAM系統 97
5.3 工件幾何尺寸量測應用實驗與討論 101
5.3.1 直線延伸法弦高法幾何尺寸量測結果101
5.3.2 特徵導引輪廓法幾何尺寸量測結果108
5.3.3 投影機投影取點之應用實例 122
5.3.4 不同容許值參數之輸出差異性比較125
5.3.5 薄板工件之光學掃瞄量測資料應用實例128
5.3.6 實驗結果討論 132
第六章 結論與未來發展方向 133
6.1 結論 133
6.2 未來發展方向 134
參 考 文 獻 135
附錄1. AutoCAD Menu規畫 138
附錄2. 線徑補正 139
1、 趙芳玫,“應用光學量測技術於線割工件輪廓之快速擷及量測之研究 國立台灣科技大學工程技術研所自動化及控制學程碩士論文(2000).
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