| 【中文题名】 | 基于OpenGL的数控铣削加工几何仿真关键技术的研究 |
| 【英文题名】 | Research on the Key Techniques of Geometrical Simulation of NC Milling on the Basis of OpenGL |
| 【学科专业】 | 机械电子工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-9-10 |
| 【中关键词】 | OpenGL,数控铣削仿真,几何建模,碰撞干涉,, |
| 【英关键词】 | OpenGL,NC Milling Simulation,Geometrical Modeling,Collision Detection, |
| 【分类导航】 | 工业技术>金属学与金属工艺>金属切削加工及机床>铣削加工及铣床>程序控制铣床和数控铣床> |
| 【论文摘要】 |
数控加工仿真是虚拟制造底层关键技术之一，它根据NC代码，通过在计算机上模拟加工环境、刀具路径和切削过程，能实现与试切同样目的的零件程序检验、产品加工性能评价、减少损失及缩短开发周期等，但就目前的一些研究成果看来，数控加工仿真技术还面临着一些问题，比如几何建模不够理想、仿真精度和仿真速度的矛盾问题及仿真的应用范围窄等等。针对这些问题，论文从几项关键技术入手进行了研究。
1．对仿真系统进行了建模。首先，对于立式铣削加工中心设备，根据其层次结构的特点，对其几何结构、运动链的传递、合成进行了分析，建立了立式铣削加工中心的几何模型和运动模型；为便于修改和扩充，采用面向对象类的思想，设计了机床零部件类，对零部件的几何、运动属性及绘制进行封装；根据CSG建模思想方法，对各零部件分别按其几何位置关系和运动约束关系进行装配，建立了立式铣削加工中心的整体模型，并实现其在计算机中的动态显示；其次，对于工件和刀具，由于涉及到布尔运算，采用了压缩体素模型，将三维布尔运算转化为一维，有效地提高了运算速度。
2．采用八叉树层次球状模型进行碰撞干涉检查。首先，对被检查对象构造八叉树层次球状模型；其次，针对八叉树层次... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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ABSTRACT |
4-7 |
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第一章 绪论 |
7-13 |
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1.1 课题研究的背景及意义 |
7-8 |
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1.2 数控加工仿真概述 |
8-12 |
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1.2.1 国内外发展历程和现状 |
9-11 |
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1.2.2 数控加工仿真技术面临的问题 |
11-12 |
|
1.3 本论文的主要研究内容 |
12-13 |
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第二章 OPENGL技术 |
13-19 |
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2.1 OpenGL技术 |
13-17 |
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2.1.1 OpenGL主要功能 |
13-15 |
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2.1.2 OpenGL工作流程 |
15-16 |
|
2.1.3 OpenGL视图操作 |
16-17 |
|
2.2 用 Visual C++ 6.0实现 OpenGL编程 |
17-19 |
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第三章 数控加工仿真系统的几何模型 |
19-38 |
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3.1 引言 |
19 |
|
3.2 数控加工仿真中的几何建模方法 |
19-26 |
|
3.2.1 线框模型 |
19-20 |
|
3.2.2 表面模型 |
20-21 |
|
3.2.3 实体模型 |
21-22 |
|
3.2.4 离散模型 |
22-25 |
|
3.2.5 本文所采用的几何建模方法 |
25-26 |
|
3.3 数控铣削机床的建模 |
26-30 |
|
3.3.1 铣削加工中心的几何模型 |
26-28 |
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3.3.2 铣削加工中心的运动模型 |
28-30 |
|
3.4 铣削加工中心的绘制 |
30-34 |
|
3.4.1 零部件的绘制 |
31-33 |
|
3.4.2 虚拟铣削加工中心的绘制 |
33-34 |
|
3.5 工件、刀具的压缩体素模型 |
34-38 |
|
3.5.1 压缩体素模型的数据结构 |
34-36 |
|
3.5.2 压缩体素模型的存储量 |
36-37 |
|
3.5.3 刀具扫描体、工件的压缩体素模型构造 |
37-38 |
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第四章 碰撞干涉检查算法实现 |
38-46 |
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4.1 碰撞干涉检查的基本方法 |
38-40 |
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4.1.1 包围盒层次法 |
38-39 |
|
4.1.2 距离跟踪法 |
39 |
|
4.1.3 空间剖分法 |
39-40 |
|
4.2 八叉树层次球模型算法 |
40-46 |
|
4.2.1 八叉树层次球模型的构造 |
40-41 |
|
4.2.2 八叉树层次球状模型的存储 |
41-42 |
|
4.2.3 八叉树层次球状模型编码 |
42-43 |
|
4.2.4 碰撞干涉检查算法的实现 |
43-46 |
|
第五章 切削过程动态仿真实现 |
46-56 |
|
5.1 刀具扫描体的构造 |
46-49 |
|
5.2 压缩体素模型间的布尔差运算 |
49-51 |
|
5.3 切削过程的动态显示 |
51-56 |
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5.3.1 OpenGL双缓存技术 |
51-52 |
|
5.3.2 铣削加工中心设备的动态显示 |
52 |
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5.3.3 工件模型重构 |
52-55 |
|
5.3.4 NC铣削过程动态仿真实现 |
55-56 |
|
第六章 结论与展望 |
56-58 |
|
6.1 结论 |
56 |
|
6.2 进一步工作展望 |
56-58 |
|
参考文献 |
58-60 |
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致谢 |
60-61 |
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作者在研究生阶段发表的论文 |
61 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.385492 |
