数控加工中心仿真系统研究与开发

发布时间：2017-04-09 09:13

  本文关键词：数控加工中心仿真系统研究与开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：数控加工中心仿真系统不仅是数控技术人员的重要培训工具,而且也是验证数控程序可靠性及进行产品加工性评估的有效手段。目前市面上较为成熟的数控仿真系统虽然可以满足基本的教学需求,但是发展至今,无论是在功能上还是在使用体验上,都没有大的突破。 本文结合了传统仿真软件所具有的优点,对数控加工中心仿真系统进行了全新的设计,大大增强了模型结构的完整性和模型表现的真实感,并改善了用户在使用时的操作体验。 为了能更好地利用机床模型,在仿真系统中还加入了机床装调仿真功能,使仿真系统的适应性更强。在装调仿真中所设计的电子表格驱动的开放式运动仿真模块,可以方便地实现拆装动画的创建和播放的控制。为了能实现零件的实时剖切功能,提出了基于三角形网格模型的快速剖切算法,可以实时显示剖切结果。 本文将虚拟控制面板转移到了平板电脑上,平板电脑的使用使操作过程更接近于真实场景。通过基于RPC协议的无线通讯模块,无线控制面板可以实现对数控机床的控制。虚拟数控系统中采用了正则表达式对NC代码字符串进行格式化显示,并包含了NC代码的编辑和解析功能。 切削过程仿真是数控仿真系统的核心部分,本文分析了现有实体空间离散模型仿真方法局限性,在此基础上提出了基于三角形网格模型布尔求交算法的切削过程动态仿真方法,并对刀具包络体的生成算法进行了探讨。
【关键词】：数控加工中心 Unity3D 剖切 三角形网格 切削仿真
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG659;TP391.9
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 课题背景及意义9-11
• 1.1.1 系统开发的背景9-10
• 1.1.2 系统开发的意义10-11
• 1.2 数控仿真技术概述11-17
• 1.2.1 数控仿真技术的概念11-12
• 1.2.2 数控仿真技术的分类12-17
• 1.3 数控仿真系统国内外研究现状17-18
• 1.4 本文主要研究工作18-20
• 2 数控加工中心仿真系统总体方案20-30
• 2.1 系统开发平台简介20-23
• 2.1.1 Unity3D游戏引擎简介20-21
• 2.1.2 模型建立工具21-23
• 2.2 系统功能分析设计23-28
• 2.2.1 系统需求分析23-24
• 2.2.2 系统功能设计24-28
• 2.3 仿真系统整体架构设计28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 数控加工中心装调仿真实现的关键技术30-58
• 3.1 系统基本操作流程及开发要点30-32
• 3.1.1 基本操作流程30-31
• 3.1.2 系统开发要点31-32
• 3.2 电子表格驱动的开放式运动仿真32-41
• 3.2.1 运动仿真模块设计32-36
• 3.2.2 电子表格的定义36-39
• 3.2.3 仿真运动的控制39-41
• 3.3 三角形网格模型快速剖切算法41-57
• 3.3.1 引言41-42
• 3.3.2 三角形网格拓扑信息构建42-46
• 3.3.3 切割路径快速获取46-51
• 3.3.4 基于交点线性表遍历的剖面网格快速重构算法51-56
• 3.3.5 剖切功能应用实例56-57
• 3.4 本章小结57-58
• 4 虚拟数控系统设计58-73
• 4.1 基于平板电脑的无线控制面板设计58-62
• 4.1.1 引言58
• 4.1.2 虚拟数控操作面板设计58-60
• 4.1.3 辅助功能的实现60-62
• 4.2 无线通讯模块的实现62-63
• 4.2.1 RPC协议概述62
• 4.2.2 无线通讯模块工作原理62-63
• 4.3 NC代码的编辑与解析功能63-72
• 4.3.1 NC代码格式化读取63-67
• 4.3.2 NC代码编辑功能67-68
• 4.3.3 代码解析68-72
• 4.4 本章小结72-73
• 5 虚拟加工切削过程动态仿真的研究73-88
• 5.1 引言73-74
• 5.1.1 切削过程动态仿真方法研究现状73-74
• 5.1.2 现有实体空间离散模型仿真方法的局限性74
• 5.2 切削刀具包络体生成算法74-79
• 5.2.1 概述74-76
• 5.2.2 最大轮廓边界线段的判别76
• 5.2.3 毗邻关系建立76-77
• 5.2.4 最大轮廓边界搜索77-78
• 5.2.5 整体包络体生成78-79
• 5.3 切削仿真过程实现的基本算法79-84
• 5.3.1 三角形网格基本关系定义79-80
• 5.3.2 实体网格模型面片关系划分80-81
• 5.3.3 实体网格模型间的布尔运算81-84
• 5.3.4 存在的问题84
• 5.4 仿真算法改进84-87
• 5.4.1 工件模型离散和分区84-85
• 5.4.2 布尔求交运算优化85-86
• 5.4.3 切削仿真过程的实现86-87
• 5.5 本章小结87-88
• 6 结论与展望88-90
• 6.1 结论88
• 6.2 展望88-90
• 参考文献90-93
• 作者简历93

【参考文献】

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本文编号：294923