数控加工几何仿真及开发

论文摘要

虚拟加工过程控制技术是虚拟制造技术的一个重要组成部分,是虚拟制造系统中各种后期产品评价方法的实现基础之一,是实现虚拟加工环境,并保证该环境的有效性与适用性的关键。本文对数控加工过程的几何仿真进行了深入研究,主要工作体现在下述几个方面:1.应用面向对象的系统分析和设计技术对数控加工仿真系统进行了总体分析和设计。2.以工程实际应用为背景,实现了数控加工仿真的一些关键算法。3.对数控加工仿真过程几何表示及真实感图形显示算法进行了深入研究,提出并实现了一种数控仿真过程几何表示及真实感图形显示算法。该算法生成的真实感图形显示效果好。4.充分利用了OpenGL提供的高速处理颜色缓存、深度缓存等的功能,使得实现的算法不仅运行速度快、稳定,具有一定的先进性。5.为了进一步提高系统的运行效率,我们还采用了一系列加快仿真计算和图形生成显示的技术。包括利用OpenGL的显示表技术加快显示刀具的速度:利用图像拷贝技术显示刀具的运动;应用局部刷新技术加快材料去除的动画图形显示。以上数控加工仿真关键技术研究的成果已经成功地应用于软件的开发。效果表明,所开发的数控仿真软件,图形显示的质量高,仿真效果真实,仿真结果与数控加工的实际结果基本吻合,对改进完善数控加工编程软件和保证零件加工质量起到了重要的作用。本系统方便、实用、软硬件要求低、同时它的实时性、交互性、可移植性都很好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 从制造业的发展趋势看仿真技术在制造业中的作用
• 1.1.1 制造业的发展趋势
• 1.1.2 仿真技术的作用
• 1.2 仿真技术在制造业中的应用
• 1.3 数控仿真的发展现状与存在的问题
• 1.3.1 数控仿真的发展现状
• 1.3.2 数控仿真存在的问题
• 1.4 本课题研究的内容和意义
• 1.4.1 本课题研究的内容
• 1.4.2 本课题研究的意义
• 1.5 本章小结
• 第二章 系统概述
• 2.1 系统设计
• 2.1.1 系统的设计原则
• 2.1.2 系统的设计目标
• 2.2 系统功能
• 2.3 系统结构
• 2.4 对象设计
• 2.5 系统开发的软件平台
• 2.6 本章小结
• 第三章 虚拟加工的几何建模
• 3.1 常用的实体建模方法
• 3.1.1 边界表示法（Boundary Representation）
• 3.1.2 扫描表示法（Sweeping）
• 3.1.3 构造实体几何法（Constructive Solid Geometry，CSG）
• 3.1.4 八叉树表示法（Octrees）
• 3.2 八叉树与边界混合表示法
• 3.2.1 八叉树与边界混合表示法的数据结构
• 3.3 本章小结
• 第四章 刀具扫描体
• 4.1 刀具扫描体的生成的基本方法
• 4.2 刀具扫描体简介
• 4.2.1 平头刀扫描体
• 4.2.2 球头刀扫描体
• 4.2.3 尖头刀扫描体
• 4.3 本章小结
• 第五章 仿真过程中的模型更新
• 5.1 相交节点的查找
• 5.2 模型更新
• 5.2.1 边界表示的三维实体之间几何运算
• 5.2.2 边界表示的二维实体之间几何运算
• 5.3 多边性凹凸性的判断
• 5.4 结果到三种基本单元的转换
• 5.5 八叉化算法
• 5.6 判断线，面通过长方体的快速算法
• 5.7 本章小结
• 第六章 显示
• 6.1 可视面判定算法
• 6.2 动画的快速显示
• 6.3 多边形的分割
• 6.4 图形变换
• 6.5 显示过程的核心技术
• 6.6 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 论文发表情况