基于STEP-NC的图形支持系统的设计和开发

论文摘要

为了提高数控机床的加工精度，避免加工过程中的干涉碰撞，再正式加工之前要对数控程序进行检验。数控加工仿真技术为验证数控程序的可靠性、防止干涉和碰撞的发生及预测加工过程提供了强有力的工具。数控加工三维动态仿真是高档数控系统的必要功能，可以缩短产品开发周期、降低生产成本、提高产品质量和生产效率。本文研究开发了一个基于STEP-NC的图形支持系统，本系统应用目前广泛使用的图形标准格式JAVA3D作为开发平台。Java3D把OpenGL和DirectX这些底层技术包装在Java接口中，这种全新的设计使3D技术变得不再繁琐。系统中工件各个特征属性值都按照STEP-NC的标准输入，符合STEP标准，采用特征造型法建立场景中的实体造型。这样减少了系统在工作时所占用的存储空间，节约了时间。论文第一章在对当前数控技术在国内外发展的情况进行简要的介绍后，分析和研究了当前数控技术发展中GM代码存在的问题，即数据交换的问题，论述了STEP-NC提出的背景，STEP-NC的目前的研究情况，以及本课题研究的内容。论文的第二章通过对系统需求的获取和需求分析，对系统进行了初步的描述。论文第三章描述了系统的设计阶段，通过类图描述了系统中主要的类的定义和设计，本章还对系统的架构设计进行了简要的描述。论文第四章主要对图形系统的开发作了描述，主要描述了系统的界面设计，系统中场景图的构建，并对实体建模技术进行了描述，并以基本工件和特征对系统的建模进行了实例描述，在本章中还对图形开发的消隐技术，光照，颜色处理进行了描述，并对结果进行分析。论文第五章对数控系统中的工艺规划进行了描述，简要介绍了express语言，并对本系统最后生成简单的express程序的过程进行了描述。最后，总结了全文的主要研究内容并展望了未来的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景
• 1.3 数控仿真研究的现状和不足
• 1.4 课题的研究内容
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 需求分析
• 2.1 项目背景
• 2.2 系统的功能性需求
• 2.3 系统开发平台的选择
• 第三章 系统的架构和详细设计
• 3.1 系统的架构和业务流程
• 3.2 系统中的特征及相应的类的描述
• 3.2.1 STEP-NC中的加工特征
• 3.2.2 系统的类图及对类的介绍
• 第四章 图形系统的实现
• 4.1 系统界面的设计
• 4.2 场景图的构建
• 4.2.1 java3D中的场景图
• 4.2.2 系统场景图的实现
• 4.3 系统中图形模型的建立
• 4.3.1 常用建模方法
• 4.3.2 系统中模型建立的实现
• 4.3.2.1 基本工件模型的建立
• 4.3.2.2 系统中加工特征模型的建立
• 4.4 系统中的图形消隐
• 4.5 系统开发中的碰撞检测算法
• 4.5.1 常用的碰撞检测算法
• 4.5.2 本系统开发中的碰撞检测的实现
• 4.6 系统中图形系统和用户交互的实现
• 4.7 颜色和光照的处理
• 4.7.1 颜色的处理
• 4.7.2 光照的处理
• 第五章 工艺规划
• 5.1 工艺规划概述
• 5.2 STEP-NC中的变量
• 5.2.1 特征
• 5.2.2 程序执行和工步
• 5.2.3 操作
• 5.3 express语言概述
• 5.4 程序生成的开发
• 5.5 运行结果及显示
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参加的项目
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表