Evaluation of the forecasted efficiency of performance of rational orientation of the product in the workspace of additive installations

Abstract

Preliminary evaluation of the predicted efficiency of the optimization problem of the rational orientation of the product in the working space of layered construction of additive units is proposed to perform based on the analysis of the original triangulation 3D-model of a complex product by its spherical mapping. The condition of reflection on the sphere is that the values of angles in the spherical coordinate system for the faces normal of the triangulated model of product fall into the range of values of a certain triangular face of the sphere model. Examples of evaluation based on the analysis of spherical mapping of the original 3D model of products are considered. Industrial products with different surface complexity were selected as test 3D models. This approach allowed to perform a comparative analysis of the results depending on the design features of the products. The practical implementation was performed in the subsystem of visual assessment of geometric characteristics of triangulated 3D-models, which is part of the technological preparation system for the complex product manufacture by additive methods. This system was developed in NTU "KhPI" Department of Integrated Technologies of Mechanical Engineering named after M.F. Semko.

Запропоновано виконувати попередню оцінку прогнозованої ефективності оптимізаційної задачі раціональної орієнтації виробу у робочому просторі пошарової побудови адитивних установок на основі аналізу вихідної тріангуляційної 3D-моделі складного виробу шляхом її сферичного відображення. Умовою відображення на сферу є потрапляння значень кутів в сферичній системі координат для нормалей граней тріангуляційної моделі виробу в область значень певної трикутної грані моделі сфери. Розглянуто приклади оцінки на основі аналізу сферичного відображення вихідної 3D-моделі виробу. В якості тестових 3D-моделей обрані промислові вироби з різною складністю поверхонь. Такий підхід дозволив виконати порівняльний аналіз результатів в залежності від конструктивних особливостей виробів. Найбільш доцільним видається оцінка пристосованості конструкції виробу до виконання оптимізаційної задачі раціональної орієнтації шляхом визначення відхилень від рівномірного розподілу площ граней відображених на сферу. Запропонований відносний показник для оцінки ефективності визначення раціональної орієнтації виробу за критеріями якості отриманих поверхонь дозволяє з досить високою інформативністю оцінювати технологічність (пристосованість конструкції) для його виготовлення адитивними технологіями. Такий показник визначає відносну кількість раціональних варіантів з множини можливих щодо орієнтації виробу у робочому просторі адитивної установки. Практична реалізація виконувалась у підсистемі візуальної оцінки геометричних характеристик тріангуляційних 3D-моделей, що входить до системи технологічної підготовки виготовлення складних виробів адитивними методами. Дану систему розроблено на кафедрі «Інтегровані технології машинобудування» НТУ «ХПІ».