智能控制技术·李伟荣伍晓宇赵航等SLS快速成形机软件系统的开发 SLS快速成形机软件系统的开发 李伟荣伍晓宇,赵航,梁雄 1.深圳大学机电与控制工程学院,广东深圳518060 (2.昆明大学电机系,云南昆明650118) 摘要:介绍了新软件的结构体系和主要功能详细阐述了基于ⅤC平台的SLS快速成形机软件系 统的开发过程,并对软件开发中的若干技术问题进行了探讨 关键词:SLS;快速成形;软件系统 中图分类号:TG3;TH6文献标识码:A文章编号:1672-1616(2008)19-0041-04 快速成形技术( Rapid prototyping Technology RP)是20世纪80年代中后期发展起来的一项新 兴的先进制造技术,被认为是近20年制造技术领 连接板 域的一次重大突破,对制造业的发展有着十分重大 而深远的影响。选择性激光烧结( Selective laser Sintering,SLS)是快速成形技术的一种,其主要工 作流程为:对零件三维图进行切片,切片数据处理 后铺粉装置将粉末在工作缸上均匀铺上一层,计算 机根据切片模型的数据,控制激光束的二维扫描轨 迹并有选择地烧结固体粉末材料来形成零件的一 个层面,在完成一层成形工作后,软件驱动铺粉装 图1控制系统结构图 置铺上新粉,计算机再控制激光束进行扫描烧结新片处理程序、各轴运动测试程序成形控制程序和 层。如此循环,直至成形完毕 状态监测程序。结构图如图2所示。 在SLS成形系统中,软件控制设备进行各种 SLS软件系统 成形操作,因此快速成形软件的好坏直接影响系统 切片处理各轴运动成形控制状态监测 的整体性能。目前大多数快速成形软件都不能把 序测试程序 切片程序和成形控制程序整合到一起,因此本文研 究并开发了基于控制卡控制的快速成形机软件系 统1。系统包括切片程序和成形控制程序,能非 常方便地控制快速成形机进行零件成形操作 图2软件结构体系 1软件的结构体系 软件的各个功能模块相对独立又相互联系。 在SLS系统中,软件主要处理以下工作:对三切片处理程序主要为成形程序提供扫描坐标文档 维图形进行切片处理、控制xY轴进行扫描烧结、各轴测试程序主要为成形操作提供调试机器的平 完成供粉和铺粉的功能对设备状态进行实时监测台;状态监测主要为成形操作提供反馈。软件 等。基于控制卡控制的SLS快速成形设备控制系主要功能模块介绍如下 统结构如图1所示。 a.切片处理程序。主要是对STL格式的三维 软件主要通过调用动态链接库中的函数来驱零件图进行切片。然后把切片后的坐标数据存储 动设备运行。软件功能结构主要包括4个部分:切在TXT文件中供扫描轨迹程序读取。 收稿日期:2008-07-24 作者简介:李伟荣(1983-),男,广东梅州人,深圳大学硕士研究生,主要研究方向为快速成形 201994-2009ChinaAcademicjOurnalElectronicPublishingHouse.alLrightsreservedhttp:/www.cnki.net
SL S 快速成形机软件系统的开发 李伟荣1 ,伍晓宇1 ,赵 航1 ,梁 雄2 (11 深圳大学 机电与控制工程学院 ,广东 深圳 518060) (21 昆明大学 电机系 ,云南 昆明 650118) 摘要 :介绍了新软件的结构体系和主要功能 ,详细阐述了基于 VC 平台的 SLS 快速成形机软件系 统的开发过程 ,并对软件开发中的若干技术问题进行了探讨。 关键词 :SLS;快速成形 ;软件系统 中图分类号 :TG43 ;TH16 文献标识码 :A 文章编号 :1672 - 1616( 2008) 19 - 0041 - 04 快速成形技术(Rapid Prototyping Technology , RP) 是 20 世纪 80 年代中后期发展起来的一项新 兴的先进制造技术 ,被认为是近 20 年制造技术领 域的一次重大突破 ,对制造业的发展有着十分重大 而深远的影响。选择性激光烧结 (Selective Laser Sintering ,SLS) 是快速成形技术的一种 ,其主要工 作流程为 :对零件三维图进行切片 ,切片数据处理 后铺粉装置将粉末在工作缸上均匀铺上一层 ,计算 机根据切片模型的数据 ,控制激光束的二维扫描轨 迹并有选择地烧结固体粉末材料来形成零件的一 个层面 ,在完成一层成形工作后 ,软件驱动铺粉装 置铺上新粉 ,计算机再控制激光束进行扫描烧结新 层。如此循环 ,直至成形完毕[1 ] 。 在 SLS 成形系统中 ,软件控制设备进行各种 成形操作 ,因此快速成形软件的好坏直接影响系统 的整体性能。目前大多数快速成形软件都不能把 切片程序和成形控制程序整合到一起 ,因此本文研 究并开发了基于控制卡控制的快速成形机软件系 统[2 ] 。系统包括切片程序和成形控制程序 ,能非 常方便地控制快速成形机进行零件成形操作。 1 软件的结构体系 在 SLS 系统中 ,软件主要处理以下工作 :对三 维图形进行切片处理、控制 X Y 轴进行扫描烧结、 完成供粉和铺粉的功能、对设备状态进行实时监测 等。基于控制卡控制的 SLS 快速成形设备控制系 统结构如图 1 所示。 软件主要通过调用动态链接库中的函数来驱 动设备运行。软件功能结构主要包括 4 个部分 :切 图 1 控制系统结构图 片处理程序、各轴运动测试程序、成形控制程序和 状态监测程序。结构图如图 2 所示。 图 2 软件结构体系 软件的各个功能模块相对独立又相互联系。 切片处理程序主要为成形程序提供扫描坐标文档 ; 各轴测试程序主要为成形操作提供调试机器的平 台 ;状态监测主要为成形操作提供反馈[3 ] 。软件 主要功能模块介绍如下 : a. 切片处理程序。主要是对 STL 格式的三维 零件图进行切片。然后把切片后的坐标数据存储 在 TXT 文件中供扫描轨迹程序读取。 收稿日期 :2008 - 07 - 24 作者简介 :李伟荣(1983 - ) ,男 ,广东梅州人 ,深圳大学硕士研究生 ,主要研究方向为快速成形。 ·智能控制技术· 李伟荣 伍晓宇 赵 航 等 SLS 快速成形机软件系统的开发 41
2008年10月中国制造业信息化第37卷第19期 b.各轴运动测试程序。调节各轴的运动位置、个三角面求交线。如图3所示,其中三角面f4和fs 测试限位开关以及观察多轴插补的灵活性等,为实都和当前切片平面F()不相交。这样每一层都 验做位置调节准备,同时对设备性能进行检测 去掉了大部分和切片面不相交的三角面,从而提高 c.成形控制程序。成形实验开始时先是对成了软件的切片效率 形参数进行设定,比如扫描速度激光功率、铺粉厚 度等,然后根据切片TXT文件控制激光束在XY 平面上作扫描运动。 d.状态监测程序。监测程序包括对各个轴实 时位置的监测显示;对限位状态的显示及对当前成 形层轨迹的显示。 图3切片平面F()与三角面相交 解出的轮廓线有3种分布情况:如果实体当前 2软件的设计 层的截面上没有空洞,那么实体只有1条轮廓线, SLS快速成形机软件采用MFC(VC图形界就是最大轮廓线。如图4(a)所示,轮廓线L1以内 面)开发。MFC是面向对象程序设计与 Applicar-都是激光束扫描的区域。如果当前层截面上有空 tion framework的完美结合,它将传统的API分类洞,那么实体就有2条以上的轮廓线;如果2个空 封装,并且创建了程序的一般框架,可以非常方便洞的轮廓线相交,则自动取并集并成1条轮廓线, 地进行图形界面的程序开发,同时MFC也能很好如图4(b)中的轮廓线L3就是实体里面2个椭圆 地兼容硬件底层动态链接库14 轮廓线相交后的新轮廓线。最后一种分布就是在 2.1切片程序 空洞轮廓线里还有实体的轮廓线,如图4(c)中的 切片分层是快速成形制造技术中的关键部分。轮廓线L6。对于3种情况,程序利用轮廓线内的 分层质量的好坏直接影响着以后的扫描路径数据点判断此轮廓线内的区域是扫描区还是非扫描区。 处理和叠层加工过程。切片程序首先对STL文件 在沿z轴上分成若干层 每个STL实体都是由若干个三角面包围起 q 来,形成一个封闭的表面组合。用垂直于z轴的 组平面去和SL实体轮廓相交,那么一定会有 条或几条封闭的相交线,这些相交线所组成的图 图4轮廓线的分布情况 形就是每层的轮廓15 解出每层成形的轮廓线后,再用垂直于X轴 设F(=)是垂直于z轴的距离相等的一组切或Y轴距离相等的一组平面去和轮廓线相交,即 片平面,则F(z)的方程为 可解得每层的扫描坐标点。然后把坐标点存为 式乙=mMn∈N且n≤△M①DTXT文件。后面成形程序只要调用TXT文件则 h为切片厚度;H为实体在z轴上的高度。可以驱动激光器进行二维扫描 再设f(x,y,z为STL实体的所有表面三角 图5所示为切片程序的界面,可以读取如 面方程,则有 Solidworks、Pro/E等三维软件设计出的STL格式 文件。然后切片转换成TXT坐标文件 f(x,y,)=∑(x,y,(2)2.2测试程序 式中n为包围实体的三角面数。 测试程序主要包括正反方向运动测试、限位测 联立式(1)和式(2)可解得很多条线段这些线试、回零测试、直线插补测试和圆弧插补测试。 段一定能形成一条或几条封闭的曲线,这就是每层 测试程序里还有一个显示区,实时显示XY轴 的轮廓线。因为包围实体的三角面数量繁多,并且的运动路径。测试程序界面如图6所示 在零件尺寸大的情况下切片的层数也很多,这样解2.3成形程序 方程组数据量巨大,耗费时间长。软件切片程序采 成形程序开始时先设置成形参数,成形参数包 用以下处理方法:先取得每个三角面3个顶点的z括激光功率、扫描速度、铺粉厚度和扫描间距,可以 坐标和当前切片层方程:=h(h为常数)相比,如根据零件的大小和成形强度来设置成形参数。然 果3个顶点的z坐标都大于h或小于h则不用和这后选择成形TXT文件在成形烧结过程中,扫描 201994-2009ChinaAcademicJourmalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
b. 各轴运动测试程序。调节各轴的运动位置、 测试限位开关以及观察多轴插补的灵活性等 ,为实 验做位置调节准备 ,同时对设备性能进行检测。 c. 成形控制程序。成形实验开始时先是对成 形参数进行设定 ,比如扫描速度、激光功率、铺粉厚 度等 ,然后根据切片 TXT 文件控制激光束在 X Y 平面上作扫描运动。 d. 状态监测程序。监测程序包括对各个轴实 时位置的监测显示 ;对限位状态的显示及对当前成 形层轨迹的显示。 2 软件的设计 SLS 快速成形机软件采用 MFC (VC 图形界 面) 开发。MFC 是面向对象程序设计与 Applica2 tion Framework 的完美结合 ,它将传统的 API 分类 封装 ,并且创建了程序的一般框架 ,可以非常方便 地进行图形界面的程序开发 ,同时 MFC 也能很好 地兼容硬件底层动态链接库[4 ] 。 2. 1 切片程序 切片分层是快速成形制造技术中的关键部分。 分层质量的好坏直接影响着以后的扫描路径数据 处理和叠层加工过程。切片程序首先对 STL 文件 在沿 Z 轴上分成若干层。 每个 STL 实体都是由若干个三角面包围起 来 ,形成一个封闭的表面组合。用垂直于 Z 轴的 一组平面去和 STL 实体轮廓相交 ,那么一定会有 一条或几条封闭的相交线 ,这些相交线所组成的图 形就是每层的轮廓[5 ] 。 设 F( z) 是垂直于 Z 轴的距离相等的一组切 片平面 ,则 F( z) 的方程为 : z = nΔh{ n ∈ N 且 n ≤ H/Δh} (1) 式中 :Δh 为切片厚度; H 为实体在 Z 轴上的高度。 再设 f ( x , y , z) 为 STL 实体的所有表面三角 面方程 ,则有 : f ( x , y , z) = ∑ n i = 1 f i ( x , y , z) (2) 式中 n 为包围实体的三角面数。 联立式(1) 和式(2) 可解得很多条线段 ,这些线 段一定能形成一条或几条封闭的曲线 ,这就是每层 的轮廓线。因为包围实体的三角面数量繁多 ,并且 在零件尺寸大的情况下切片的层数也很多 ,这样解 方程组数据量巨大 ,耗费时间长。软件切片程序采 用以下处理方法 :先取得每个三角面 3 个顶点的 z 坐标和当前切片层方程 z = h ( h 为常数) 相比 ,如 果 3 个顶点的 z 坐标都大于 h 或小于 h 则不用和这 个三角面求交线。如图 3 所示 ,其中三角面 f 4 和 f 5 都和当前切片平面 F( z) 不相交。这样每一层都 去掉了大部分和切片面不相交的三角面 ,从而提高 了软件的切片效率。 图 3 切片平面 F( z) 与三角面相交 解出的轮廓线有 3 种分布情况 :如果实体当前 层的截面上没有空洞 ,那么实体只有 1 条轮廓线 , 就是最大轮廓线。如图 4 (a) 所示 ,轮廓线 L1 以内 都是激光束扫描的区域。如果当前层截面上有空 洞 ,那么实体就有 2 条以上的轮廓线 ;如果 2 个空 洞的轮廓线相交 ,则自动取并集并成 1 条轮廓线 , 如图 4 (b) 中的轮廓线 L3 就是实体里面 2 个椭圆 轮廓线相交后的新轮廓线。最后一种分布就是在 空洞轮廓线里还有实体的轮廓线 ,如图 4 (c) 中的 轮廓线 L6。对于 3 种情况 ,程序利用轮廓线内的 点判断此轮廓线内的区域是扫描区还是非扫描区。 图 4 轮廓线的分布情况 解出每层成形的轮廓线后 ,再用垂直于 X 轴 或 Y 轴距离相等的一组平面去和轮廓线相交 ,即 可解得每层的扫描坐标点。然后把坐标点存为 TXT 文件。后面成形程序只要调用 TXT 文件 ,则 可以驱动激光器进行二维扫描。 图 5 所示为切片程序的界面 , 可以读取如 SolidWorks、Pro/ E 等三维软件设计出的 STL 格式 文件。然后切片转换成 TXT 坐标文件。 2. 2 测试程序 测试程序主要包括正反方向运动测试、限位测 试、回零测试、直线插补测试和圆弧插补测试。 测试程序里还有一个显示区 ,实时显示 X Y 轴 的运动路径。测试程序界面如图 6 所示。 2. 3 成形程序 成形程序开始时先设置成形参数 ,成形参数包 括激光功率、扫描速度、铺粉厚度和扫描间距 ,可以 根据零件的大小和成形强度来设置成形参数。然 后选择成形 TXT文件 。在成形烧结过程中 ,扫描 42 2008 年 10 月 中国制造业信息化 第 37 卷 第 19 期
智能控制技术·李伟荣伍晓宇赵航等SLS快速成形机软件系统的开发 (a)单向扫描 (b)双向扫描 (c)螺旋扫描 图8程序扫描方式 制卡发送I指令来开启激光器进行扫描,当运动 日到非扫描区时发送关闭IO口指令来切断激光器。 图9所示为成形程序界面。在成形参数都设 法定好后,程序可根据所选的成形TXT文件自动计 算出整个零件的成形时间。在界面右端是当前扫 描层的扫描轨迹图。根据成形坐标点自动用MFC 里面的画图工具绘制。 图5切片程序 m自自口 :m::m口口白 图6测试程序界面 图9成形程序界面 程序首先执行铺粉操作,铺设一层新粉,然后将 2.4状态监测程序 整层的加工坐标点分批次压入运动控制卡的DS 状态监测程序主要是监测各轴的实时坐标并 缓冲区,开始扫描。扫描时状态监测界面显示反馈到软件上显示,比如x和y轴的实时坐标、工 激光头的坐标数据。一层扫描结束后,执行铺粉操作缸和供粉缸的实时位置等。监测程序主要是在 作,读取下一层的坐标指令,铺粉结束后,开展新一MFC程序中设置一个Tmer触发器,每隔100ms 层的扫描成形如此循环,直至整个零件加工完成。触发Tmer里面读取状态的程序并把状态参数显 整个零件的加工程序流程如图7所示 示到软件上。 匚设置成形参数 L读取成形文件 3结束语 本文主要详细介绍了在VC平台下用MFC开 发出的基于控制卡的快速成形软件。软件直接通 匚澈光扫描成形 过调用动态链接库和底层DSP芯片进行通讯,从 而达到控制机器的目的。在实际应用中,软件整合 了切片程序和成形路径算法程序,实用性好,可靠 成形结東 性高,并且人机操作界面简单,已经成功应用在深 图7零件成形软件控制流程 圳大学快速成形机(10-2525)上。新开发的软件 在成形中激光路径采用扫描的方式来烧结程系统对快速成形设备软件系统的开发完善及快速 序提供3种扫描方式供选择如图8所示。成形程成形的生产、科研和教育领域的研究都具有深远的 序中默认双向扫描,但如果成形零件中间有比较大指导意义。 的非扫描区,程序会自动判断并选择螺旋扫描方式 控制系统采用运动控制卡的IO输出口来控参考文献 制激光器的开关,在程序中的扫描区通过向运动控1 Abson lan,, ShuIdongling. Material properties and fabrication 201994-2009chinaAcademicjOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
图 5 切片程序 图 6 测试程序界面 程序首先执行铺粉操作 ,铺设一层新粉 ,然后将一 整层的加工坐标点分批次压入运动控制卡的 DSP 缓冲区[6 ] ,开始扫描。扫描时状态监测界面显示 激光头的坐标数据。一层扫描结束后 ,执行铺粉操 作 ,读取下一层的坐标指令 ,铺粉结束后 ,开展新一 层的扫描成形 ,如此循环 ,直至整个零件加工完成。 整个零件的加工程序流程如图 7 所示。 图 7 零件成形软件控制流程 在成形中激光路径采用扫描的方式来烧结 ,程 序提供 3 种扫描方式供选择 ,如图 8 所示。成形程 序中默认双向扫描 ,但如果成形零件中间有比较大 的非扫描区 ,程序会自动判断并选择螺旋扫描方式。 控制系统采用运动控制卡的 IO 输出口来控 制激光器的开关 ,在程序中的扫描区通过向运动控 图 8 程序扫描方式 制卡发送 IO 指令来开启激光器进行扫描 ,当运动 到非扫描区时发送关闭 IO 口指令来切断激光器。 图 9 所示为成形程序界面。在成形参数都设 定好后 ,程序可根据所选的成形 TXT 文件自动计 算出整个零件的成形时间。在界面右端是当前扫 描层的扫描轨迹图。根据成形坐标点自动用 MFC 里面的画图工具绘制。 图 9 成形程序界面 2. 4 状态监测程序 状态监测程序主要是监测各轴的实时坐标并 反馈到软件上显示 ,比如 X 和 Y 轴的实时坐标、工 作缸和供粉缸的实时位置等。监测程序主要是在 MFC 程序中设置一个 Timer 触发器 ,每隔 100ms 触发 Timer 里面读取状态的程序并把状态参数显 示到软件上。 3 结束语 本文主要详细介绍了在 VC 平台下用 MFC 开 发出的基于控制卡的快速成形软件。软件直接通 过调用动态链接库和底层 DSP 芯片进行通讯 ,从 而达到控制机器的目的。在实际应用中 ,软件整合 了切片程序和成形路径算法程序 ,实用性好 ,可靠 性高 ,并且人机操作界面简单 ,已经成功应用在深 圳大学快速成形机(J10 - 2525) 上。新开发的软件 系统对快速成形设备软件系统的开发完善及快速 成形的生产、科研和教育领域的研究都具有深远的 指导意义。 参考文献 : [ 1 ] GibsonIan , ShiDongping. Material properties and fabrication ·智能控制技术· 李伟荣 伍晓宇 赵 航 等 SLS 快速成形机软件系统的开发 43
2008年10月中国制造业信息化第37卷第19期 parameters in selective laser sintering process门]. Rapid Proto--[4]王艳用vC制作动态链接库]微计算机信息,2003,19 typing Journal, 1997, 3(4): 12-13. (5):12-13. [2]李建国,许恒明.SLs快速成形机新型控制软件的研究卩].组 唐日强郝长中基于分组的切片软件研究口]辽宁科技学 合机床与自动化加工技术2001,12(2):2-5 院学报,2005,7(4):3. [3]李华志DNC控制方式的数控机床状态监控系统设计印J]制[6张志能.基于固高GI400卡在焊线机的设计与实现[J].电 造技术与机床,2007(9):1-4 子工业专用设备,2007,15(2):12-16 Development of a System of SLS Ra pid Prototyping Machine I Wei-rong,WU Xiao- yu, ZHAO Hang, L IANG Xiong (1. Shenzhen University, Guangdong Shenzhen, 518060, China) (2. Kunming University, Yunnan Kunming, 650118, Chir Abstract: It introduces the structure and the main function of a kind software used for SL S rapid prototyping machine, describes the key technology and development process based on VC, gives the detail about system design Key words: SL S; Rapid Prototyping; Software System (上接第36页) 和求解,得到的拓扑形状清晰,结果较好,证明了该 有较强的理论依据,优化模型前3阶模态频率相对拓扑优化方式的理论性和合理性。 于原模型有了显著提高,为后续的零件设计提供了 设计原型。 参考文献 ]倪向阳,张建润.龙门加工中心结构动力学建模与优化设计 结束语 研究[D]南京:东南大学2004:2-3 [2]卢熹,孙庆鸿,张建润等CK1416型数控车床床身结构动 利用三维建模软件建立整机模型通过有限元 态优化卩]机床与液压,2003(3):124-1 分析软件得到机床动态性能,为结构优化提供方[3]舒敏洪荣晶黄筱调高速铣齿机床主轴箱结构的有限元 便。针对分析结果进行结构优选,可以提高机床性 法分析].设计与研究,20056(32):27-29 能,但是工作效率较低且缺乏相应的理论指导。而141林循泓振动模态参数识别及其应用|M]南京东南大学出 本文采用的基于连续体的拓扑优化方法实现了以(5张兴朝徐燕申机床龙门式立柱结构参数化动态优选设计 模态频率为目标,考虑受力状态的约束模型的建立 [J].吉林工业大学自然科学学报2001(8):5-9 The Topological Optimization Design of Vertical Milling Center XH/15 YIN Yu-zhen, JIANG Su- qing C iangsu Finance Economics College of Vocational Technology Jiangsu Huai'an, 223002, China) . bstract It builds the vertical machining center xH715 model in Pro/E, calculates its dynamic feat ure and analyzes the weak part of the machine. It presents the topologic optimization process to improve the part per formance with the help of Hyper Mesh function. The results show that topolo gical optimization is instructive and can supply theoretical evidence for improvement Key words: Pro/ E; Vertical Milling Center; ANSYS; Hyper Mesh; Topology Optimization (上接第40页) The Kalman Filter-based Attitude Data Processing Method for Quadruped Robot FEN G Hua- shan, WANG Run- xiao, ZHAO Guo- bin, WANG Xiong (Northwestern Polytechnical University, Shaanxi Xi an, 710072, China) Abstract: To meet the closed-loop control strategy of attitude of quadruped robot walking on the irregular terrain, it proposes the method of two times adaptive Kalman filter to deal with the output of digital compass. This can filtrate specific periodic fluct uation and random noise, and improve the measuring accuracy and synchronism. Based on the fil- tered real time estimates, the robot realizes the forward walking on a slope with 10 degrees. The test shows that the filter method is more effective to the processing of quadruped robot attitude data Key words Quadruped Robot; Adaptive Kalman Filter; Attitude Control 201994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:/www.cnki.net
parameters in selective laser sintering process[J ]. Rapid Proto2 typing Journal ,1997 ,3 (4) :12 - 13. [2 ] 李建国 ,许恒明. SLS 快速成形机新型控制软件的研究[J ]. 组 合机床与自动化加工技术 ,2001 ,12 (2) :2 - 5. [3 ] 李华志. DNC 控制方式的数控机床状态监控系统设计[J ]. 制 造技术与机床 ,2007 (9) :1 - 4. [4 ] 王 艳. 用 VC 制作动态链接库[J ]. 微计算机信息 ,2003 ,19 (5) :12 - 13. [5 ] 唐日强 ,郝长中. 基于分组的切片软件研究[J ]. 辽宁科技学 院学报 ,2005 ,7 (4) :3. [ 6 ] 张志能. 基于固高 GT400 卡在焊线机的设计与实现[J ]. 电 子工业专用设备 ,2007 ,15 (2) :12 - 16. Development of a System of SLS Rapid Prototyping Machine L I Wei - rong 1 , WU Xiao - yu 1 , ZHAO Hang 1 , L IAN G Xiong 2 (1. Shenzhen University , Guangdong Shenzhen , 518060 , China) (2. Kunming University , Yunnan Kunming , 650118 , China) Abstract :It introduces the structure and the main function of a kind software used for SLS rapid prototyping machine , describes the key technology and development process based on VC , gives the detail about system design. Key words :SLS; Rapid Prototyping ; Software System (上接第 36 页) 有较强的理论依据 ,优化模型前 3 阶模态频率相对 于原模型有了显著提高 ,为后续的零件设计提供了 设计原型。 4 结束语 利用三维建模软件建立整机模型 ,通过有限元 分析软件得到机床动态性能 ,为结构优化提供方 便。针对分析结果进行结构优选 ,可以提高机床性 能 ,但是工作效率较低且缺乏相应的理论指导。而 本文采用的基于连续体的拓扑优化方法 ,实现了以 模态频率为目标 ,考虑受力状态的约束模型的建立 和求解 ,得到的拓扑形状清晰 ,结果较好 ,证明了该 拓扑优化方式的理论性和合理性。 参考文献 : [1 ] 倪向阳 ,张建润. 龙门加工中心结构动力学建模与优化设计 研究[D]. 南京 :东南大学 ,2004 :2 - 3. [2 ] 卢 熹 ,孙庆鸿 ,张建润 ,等. CK1416 型数控车床床身结构动 态优化[J ]. 机床与液压 ,2003 (3) :124 - 125. [ 3 ] 舒 敏 ,洪荣晶 ,黄筱调. 高速铣齿机床主轴箱结构的有限元 法分析[J ]. 设计与研究 ,2005 ,6 (32) :27 - 29. [ 4 ] 林循泓. 振动模态参数识别及其应用[ M ]. 南京 :东南大学出 版社 ,1994. [5 ] 张兴朝 ,徐燕申. 机床龙门式立柱结构参数化动态优选设计 [J ]. 吉林工业大学自然科学学报 ,2001 (8) :5 - 9. The Topological Optimization Design of Vertical Milling Center XH715 YIN Yu - zhen , J IAN G Su - qing (Jiangsu Finance & Economics College of Vocational Technology , Jiangsu Huai’an , 223002 , China) Abstract :It builds the vertical machining center XH715 model in Pro/ E , calculates its dynamic feature and analyzes the weak part of the machine. It presents the topologic optimization process to improve the part per2 formance with the help of HyperMesh function. The results show that topological optimization is instructive and can supply theoretical evidence for improvement. Key words : Pro/ E ; Vertical Milling Center ; ANSYS; HyperMesh ; Topology Optimization (上接第 40 页) The Kalman Filter - based Attitude Data Processing Method for Quadruped Robot FEN G Hua - shan , WAN G Run - xiao , ZHAO Guo - bin , WAN G Xiong (Northwestern Polytechnical University , Shaanxi Xi’an , 710072 , China) Abstract :To meet the closed - loop control strategy of attitude of quadruped robot walking on the irregular terrain , it proposes the method of two times adaptive Kalman filter to deal with the output of digital compass. This can filtrate specific periodic fluctuation and random noise , and improve the measuring accuracy and synchronism. Based on the fil2 tered real time estimates, the robot realizes the forward walking on a slope with 10 degrees. The test shows that the filter method is more effective to the processing of quadruped robot attitude data. Key words :Quadruped Robot ; Adaptive Kalman Filter ; Attitude Control 44 2008 年 10 月 中国制造业信息化 第 37 卷 第 19 期
