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快速原型增材制造技术可以快速制备出不同材料的复杂形状零件,缩短制造周期,节省材料,降低成本,增强产品竞争优势,特别有利于复杂形状、多品种、小批量零件的生产,具有广阔的应用前景。目前快速原型加工制造中使用的加工模型大部分是由NURBS设计模型离散而成的STL模型,这种曲面离散的过程不仅耗时,还具有一定的精度损失。与传统NURBS建模方法相比,细分曲面建模方法可以高效地构建具有任意拓扑结构的光滑曲面,其离散网格的本质不仅可以实现快速原型设计模型与加工模型的统一,而且便于快速原型制造的轨迹规划与计算。因此,细分曲面建模方法更加适合在快速原型领域中应用。目前关于细分曲面快速原型技术的研究很少有文献报道。本文以Catmull-Clark细分曲面模型为研究对象,利用细分曲面网格拓扑结构特性,实现细分曲面的分片表示,基于多分辨率网格分割技术,对细分曲面快速原型关键技术进行研究。主要研究内容如下:(1)基于Catmull-Clark细分曲面构建快速原型加工模型。阐述了 Catmull-Clark细分模式中几何与拓扑规则,利用元胞数据结构实现细分曲面快速原型加工模型的分片表示。介绍了 Catmull-Clark细分曲面的网格拓扑结构特性及多分辨率网格分割技术,通过细分曲面极限网格构建符合加工要求的细分曲面快速原型加工模型,为后续细分曲面快速原型关键技术的研究打下基础。(2)Catmull-Clark细分曲面快速原型加工模型切片算法研究。利用细分曲面网格拓扑结构特性,结合多分辨率网格分割技术与包围盒检测技术,提出了 Catmull-Clark细分曲面快速原型加工模型切片算法,并进行切片算法验证。分析了细分曲面切片得到的轮廓数据特点,探讨了切片算法处理多分支交线的情况。(3)Catmull-Clark细分曲面快速原型切片轮廓轨迹规划算法研究。基于细分曲面极限网格顶点法向,实现细分曲面快速原型加工模型XY二维等距模型的构建,从而获得等距切片轮廓轨迹。根据Catmull-Clark细分曲面切片轮廓数据特点,提出了细分曲面切片轮廓数据快速排序算法。利用包围盒检测技术对细分曲面切片轮廓数据进行段内自交与段间互交干涉检测与处理,提出细分曲面快速原型切片轮廓轨迹规划算法。通过实例模型对切片轮廓轨迹规划算法进行验证,并进行快速原型加工实验,从而验证本文提出的细分曲面切片与轨迹规划算法的实用性和有效性。