基于MachineWorks的数控加工仿真系统设计与实现

发布时间：2017-07-16 02:14

  本文关键词：基于MachineWorks的数控加工仿真系统设计与实现

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【摘要】：数控加工仿真是检验数控加工代码正确与否的重要手段。此外,数控加工仿真还能模拟完整的加工过程,数控操作员能够预先观察加工时可能出现的状况,从而对加工程序、工艺等做出改进。国内外对数控加工仿真技术做了不少研究,提出许多针对数控加工特点的模型表示方法、加工仿真算法,与此同时开发了很多数控加工仿真系统。但是当前存在的一些商品化数控加工仿真系统通常都作为一个独立的程序或者提供二次开发接口,较难集成到已有的数控系统中。在此背景下,本文分析研究了数控加工仿真所涉及到的关键技术,采用了基于专用数控加工仿真系统库—Machine Works的开发方案,完成了以下工作:首先,构建了虚拟数控加工环境的几何模型,并采用外部导入与内部生成相结合的方法对运行时间与运行空间、建模难度与灵活性之间进行了优化设计与实现;其次,利用树状数据结构描述了虚拟加工环境的运动模型,与几何模型共同组成了虚拟模型,并设计实现了虚拟模型外部接口以供外部模块调用。然后,以模块化的方式构建控制系统,并由控制系统调用外部接口驱动虚拟模型实现加工仿真。最后,在上述工作基础上开发了一个数控加工仿真原型系统。运行结果显示灵活性较好,具有较好的真实感。在保证一定灵活性的同时,降低了开发工作量,并且能较好的集成到数控系统中。
【关键词】：MachineWorks 虚拟加工模型 数控系统 加工仿真
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659;TP391.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 引言9-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 研究背景及意义11-16
• 1.2 相关技术的研究16-18
• 1.2.1 虚拟制造技术16-17
• 1.2.2 数控加工仿真技术17-18
• 1.3 国内外研究现状18-19
• 1.4 研究目标及主要内容19-20
• 第二章 仿真系统运行环境及开发技术20-28
• 2.1 系统运行环境20-21
• 2.2 开发技术21-27
• 2.2.1 Machine Works的组织架构21-22
• 2.2.2 几何引擎22-26
• 2.2.3 仿真引擎26-27
• 2.2.4 Machine Works的优势27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 总体结构设计28-33
• 3.1 设计原则28
• 3.2 目标功能28-29
• 3.3 总体结构设计29-32
• 3.3.1 设计思路30-31
• 3.3.2 总体结构框图31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第四章 几何模型设计与实现33-44
• 4.1 形体在系统内的表示33-35
• 4.1.1 形体的表示模型33-34
• 4.1.2 形体的表示方式34
• 4.1.3 多边形几何34-35
• 4.2 复杂物体建模35-43
• 4.2.1 物体的装配关系36-41
• 4.2.2 物体的位置关系41-43
• 4.3 本章小结43-44
• 第五章 运动模型设计与实现44-49
• 5.1 前向运行44-45
• 5.2 运动模型的层次结构45-46
• 5.3 运动模型的实现46-48
• 5.4 本章小结48-49
• 第六章 控制系统的设计与实现49-75
• 6.1 概述49-50
• 6.2 数控加工代码解析特点50
• 6.3 虚拟模型的参数50-52
• 6.4 控制系统的总体结构52-53
• 6.5 控制系统各模块设计53-54
• 6.5.1 词法、语法分析54
• 6.5.2 解释处理54
• 6.6 控制系统具体实现54-69
• 6.6.1 核心数据结构55-58
• 6.6.2 控制命令读入实现58-59
• 6.6.3 运动表征数据的生成59-60
• 6.6.4 控制命令解析处理60-69
• 6.7 测试验证69-74
• 6.8 本章小结74-75
• 总结与展望75-76
• 参考文献76-78
• 发表文章78-79
• 致谢79

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1 翁孝波;基于MachineWorks的数控加工仿真系统设计与实现[D];中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）;2015年

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本文编号：546705