Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu CAD CAM và ứng dụng trong chế tạo mẫu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ CHÂU NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CAD/ CAM VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO MẪU Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS BÙI NGỌC TUYÊN Hà Nội tháng năm 2012 LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Thị Châu Học viên lớp: Cao học Công nghệ CTM 2009 Dưới hướng dẫn TS Bùi Ngọc Tuyên nhận nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu, xây dựng sở liệu CAD/ CAM ứng dụng chế tạo mẫu” Tôi xin cam đoan, luận văn trình nghiên cứu thân Nếu có sai sót tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2012 Người cam đoan Nguyễn Thị Châu MỤC LỤC TRANG LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học đề tài 3.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài .10 TỔNG QUAN .12 Phương pháp nghiên cứu .12 Nội dung cần giải đề tài 12 CHƯƠNG I: CƠ SỞ DỮ LIỆU CAD .14 1.1.Mơ hình khung dây 14 1.1.1 Đường thẳng .14 1.1.2 Đường tròn 16 1.1.3 Elip 17 1.1.4 Đường cong Hermite 19 1.1.5 Đường cong Bezier 22 1.1.6.Đường cong B- Spline 25 1.2 Mơ hình bề mặt .30 1.2.1 Phương pháp biểu diễn bề mặt CAD 30 1.2.2 Biểu diễn bề mặt 31 1.3 Mơ hình khối rắn 39 1.3.1 Hình học khối rắn ( Constructive Solid Geometry – CSG) 39 1.3.2 Mơ hình biểu diễn B-rep 43 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CAD .48 2.1 Kỹ thuật thuận .48 2.1.1 Quá trình thiết kế chế tạo sản phẩm 48 2.1.2 Một số phần mềm CAD CAD/CAM 49 2.1.3 Giới thiệu phần mềm ứng dụng CATIA 50 2.2 Kỹ thuật ngược .54 2.2.1.Giới thiệu tổng quan Reverse Enigeering 58 2.2.2 Sử dụng máy đo tọa độ BROWN &SHARP 544 với phần mềm PC-DMIS xây dựng mô hình CAD 60 2.2.3.Ứng dụng .63 CHƯƠNG III : THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CAD/ CAM VÀ CHẾ TẠO MẪU 65 3.1 Ứng dụng kỹ thuật thuận thiết kế mơ hình mẫu .65 3.1.1 Trình tự thiết kế bề mặt tự CATIA 65 3.1.1.Các bước thiết kế chuột CATIA 67 3.2 Thực nghiêm xây dựng CSDL CAM CATIA 70 3.3 Thực nghiệm gia cơng mẫu chuột máy tính mini máy phay CNC 72 3.3.1.Cơ sở, thiết bị, dụng cụ thí nghiệm: 72 3.3.2 Cơ sở vật chất: 72 3.3.3 Tiến hành gia công .74 CHƯƠNG IV:ỨNG DỤNG KỸ THUẬT NGƯỢC TRONG KIỂM TRA MẪU GIA CÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 80 4.1 Nội dung phương pháp .80 4.1.1 Quy trình kỹ thuật ngược 80 4.1.2 Ứng dụng kỹ thuật ngược chế tạo 81 4.2 Thực nghiệm ứng dụng phương pháp kiểm mẫu chế tạo 83 4.2.1 Đo quét mẫu đầu quét laze Renishaw VIVID910D hãng KONICA MINOTA 83 4.2.2 Xử lý số liệu phần mềm kiểm tra mặt tự 84 4.2.3 Điều kiện thực nghiệm kiểm tra bề mặt chuột mini 84 4.2.3 Nội dung tiến hành thực nghiệm kiểm tra bề mặt mẫu 85 4.2.4 Nhận xét đánh giá kết thực nghiệm 89 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .91 Kết luận .91 Kiến nghị hướng nghiên cứu .91 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mơ hình khung dây 14 Hình 1.2 Biểu diễn đoạn thẳng 14 Hình 1.3 Xác định L 16 Hình 1.4 Biểu diễn đường tròn 17 Hình 1.5 Biểu diễn elip 17 Hình 1.6 Điểm đường cong tham số bậc ba .19 Hình 1.7 Thêm vào đoạn đường cong tham số bậc ba 19 Hình 1.8 Đường cong Bezier thỏa mãn tính chất thân lồi 23 Hình 1.9 Sự thay đổi cưa đường cong Bezier di chuyển điểm điều khiển 23 Hình 1.12 Đường cong Bezier điều khiển khu vực thiếu 25 Hình 1.13.Nội suy B- spline 26 Hình 1.14 Mặt phẳng qua điểm 31 Hình 1.16 Mặt phẳng qua điểm hướng .33 Hình 1.17.Phương trình tham số bề mặt kẻ 33 Hình 1.18 Bề mặt trịn xoay .34 Hình 1.21.Biểu diễn tham số bề mặt trụ .3 Hình 1.18 Mảnh bậc Bezier 41 Hình 1.19 Mảnh bề mặt tam giác .38 Hình 1.22 Bề mặt Bezier tam giác .39 Hình 1.23 Mơ hình khối rắn sở .41 Hình 1.24 Biểu đồ Venn 42 Hình 1.25 Cây CSG .42 Hình 1.26 Mơ hình biểu diễn B- rep 45 Hình 1.27 Mơ hình B- rep vật thể 46 Hình 2.1.Chu trình sản phẩm 48 Hình 2.2 Môi trường vẽ phác thảo CATIA .51 Hình 2.3 Mơi trường thiết kế chi tiết .52 Hình 2.4 Một số cơng cụ sử dụng thiết kế chi tiết .54 Hình 2.5 Một số thiết bị số hóa sử dụng kỹ thuật ngược 55 Hình 2.6 Sơ đồ thực q trình số hố lặp 57 Hình 2.7 Sơ đồ quét kiểu LINEAR CLOSE .61 Hình 2.8: Direction drrection cho Patch 62 Hình 2.9: Sơ đồ quét kiểu Patch 62 Hình 2.10: Định dạng tam giác file STL .63 Hình 3.1 Hình thành lưới bề mặt CATIA 47851567,-1.,0.; 1543P 16274 126,9,3,0,0,1,0,-1.,-1.,-1.,-1.,-0.85714285714286, 1545P 16275 -0.71428571428571,-0.57142857142857,-0.42857142857143, 1545P 16276 -0.28571428571429,-0.14285714285714,0.,0.,0.,0.,1.,1.,1.,1.,1., 1.,1.,1.,1.,1.,15.0120067596434,-37.74230194091811, 1545P 16277 1545P 16278 -807.4649047851567,15.26229141281488,-37.12064492834895, 1545P 16279 -806.92496864755663,15.76747105395051,-35.82452224662077, 1545P 16280 -805.94628001192098,16.53769241690241,-33.85265179887645, 1545P 16281 -804.52509416925056,17.24502288961539,-31.72997069353468, 1545P 16282 -803.27701993062044,17.92661074925824,-29.49872112224414, 1545P 16283 -802.12327390372263,18.59095449787401,-27.20187080312007, 1545P 16284 -800.98867747047802,19.16682138979055,-24.67869450321295, 1545P 16285 -799.99165203358314,19.49219058906079,-22.87145388093375, 1545P 16286 -799.3382220512899,19.63125228881688,-21.79419326782135, 1545P 16287 -798.9901123046875,-1.,0.; 102,4,1539,1541,1543,1545; 1545P 16288 1547P 16289 142,1,1537,0,1547,2; 1549P 16290 144,1537,1,0,1549; 1551P 16291 S 1G 3D 1552P 16291 T 95 File liệu chitiet2 xuất từ máy quét laze VIVID910D 128 0 128 0 111 0 0D 126 112 0 0 000010001D 126 13 0 0D 126 125 0 0 000010001D 126 13 0 0D 126 138 0 0 000010001D 126 14 0 0D 126 152 0 0 000010001D 126 14 0 0D 102 166 0 0 000010001D 102 142 167 142 144 168 144 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 000010001D 10 0D 11 12 000010001D 0D 13 14 000000001D 0D 15 16 -0.28571428571429,-0.14285714285714,0.,0.,0.,0.,1.,1.,1.,1.,1., 1.,1.,1.,1.,1.,13.97805118560636,-45.11826705932575, 1737P 18297 1737P 18298 -812.33044433593636,14.3579424300253,-44.92746151138348, 1737P 18299 -812.60452369589666,15.13315255716974,-44.51011101103048, 1737P 18300 -813.12170484994567,16.23479868399489,-43.80031843701404, 1737P 18301 -813.74657050724136,17.40475382921594,-43.4485003609505, 1737P 18302 -814.59208603817592,18.59724634815381,-42.86645840611771, 1737P 18303 -815.36360303792128,19.75812901011545,-42.31905801498522, 1737P 18304 -816.13317805433428,21.00779965499933,-41.8443332383576, 1737P 18305 -817.01977956901669,21.80496001533038,-41.33537849614449, 1737P 18306 -817.54359780510629,22.23288917541529,-41.14547348022456, 1737P 18307 -817.83117675781227,-1.,0.; 1737P 18308 102,4,1731,1733,1735,1737; 1739P 18309 142,1,1729,0,1739,2; 1741P 18310 144,1729,1,0,1741; 1743P 18311 S 1G 3D 1744P 18311 T 96 File liệu chitiet3 xuất từ máy quét laze VIVID910D 128 0 128 0 111 0 0D 126 112 0 0 000010001D 126 13 0 0D 126 125 0 0 000010001D 126 13 0 0D 126 138 0 0 000010001D 126 14 0 0D 126 152 0 0 000010001D 126 13 0 0D 102 165 0 0 000010001D 102 142 166 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000010001D 0 10 0D 11 12 000010001D 13 -832.24096679687545,-1.,0.; 1687P 17782 126,9,3,0,0,1,0,-1.,-1.,-1.,-1.,-0.85714285714286, 1689P 17783 -0.71428571428571,-0.57142857142857,-0.42857142857143, 1689P 17784 -0.28571428571429,-0.14285714285714,0.,0.,0.,0.,1.,1.,1.,1.,1., 1.,1.,1.,1.,1.,-5.77200508117704,-65.88305664062493, 1689P 17785 1689P 17786 -832.24096679687545,-4.9680897508175,-66.3007239364795, 1689P 17787 -831.72173491808849,-3.39109298966403,-67.25360733300239, 1689P 17788 -830.71379215941499,-0.85279713390571,-68.57594688989492, 1689P 17789 -829.17901245230746,1.78883419718697,-70.09521997442292, 1689P 17790 -827.58229606682698,4.57653946215105,-71.58359576946876, 1689P 17791 -825.88110722637612,7.42713424892755,-73.43032350027819, 1689P 17792 -823.80289989971925,10.82969291775197,-74.9263179582471, 1689P 17793 -821.66365846722817,13.34216164974974,-78.12793667447936, 1689P 17794 -820.17470723400379,16.41427803039765,-74.31997680664071, 1689P 17795 -817.9408569335925,-1.,0.; 102,4,1683,1685,1687,1689; 1689P 17796 1691P 17797 142,1,1681,0,1691,2; 1693P 17798 144,1681,1,0,1693; 1695P 17799 S 1G 3D 1696P 17799 T 97 PHỤ LỤC File liệu điểm mẫu1 xuất từ CATIA Total number of points = 49980 X -22.892265 Y -6.254117 Z -814.283508 X -22.872242 Y -6.445020 Z -814.209839 X -22.784161 Y -6.107320 Z -814.138123 X -22.751068 Y -6.358642 Z -814.035217 X -22.667818 Y -5.978846 Z -813.980042 X -17.834204 Y -3.243404 Z -808.893799 X -17.698322 Y -2.145681 Z -809.032715 X -18.187550 Y -3.434914 Z -809.139038 X -17.960264 Y -2.298626 Z -809.218506 X -18.527534 Y -3.619982 Z -809.387451 X -18.215815 Y -2.448357 Z -809.406555 X -18.465101 Y -2.595206 Z -809.596252 X 8.841658 Y -33.214912 Z -802.415466 X 9.064241 Y -32.405643 Z -801.885315 X 9.273043 Y -31.594667 Z -801.381409 X 9.465230 Y -30.780813 Z -800.911499 X 9.638000 Y -29.965294 Z -800.479858 X 9.789742 Y -29.156782 Z -800.073975 X 9.917398 Y -28.364105 Z -799.683289 X 10.010947 Y -27.589266 Z -799.321777 X 19.631252 Y -21.794193 Z -798.990112 X 13.718872 Y -25.960361 Z -798.849365 X 6.435410 Y -38.823555 Z -806.959656 ... hình CAD 60 2.2.3 .Ứng dụng .63 CHƯƠNG III : THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CAD/ CAM VÀ CHẾ TẠO MẪU 65 3.1 Ứng dụng kỹ thuật thuận thiết kế mơ hình mẫu. .. LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Thị Châu Học viên lớp: Cao học Công nghệ CTM 2009 Dưới hướng dẫn TS Bùi Ngọc Tuyên nhận nghiên cứu đề tài: ? ?Nghiên cứu, xây dựng sở liệu CAD/ CAM ứng dụng chế tạo mẫu? ??... PHÁP XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CAD .48 2.1 Kỹ thuật thuận .48 2.1.1 Quá trình thiết kế chế tạo sản phẩm 48 2.1.2 Một số phần mềm CAD CAD /CAM 49 2.1.3 Giới thiệu phần mềm ứng