虛擬現(xiàn)實數(shù)控加工仿真系統(tǒng)研究與開發(fā).pdf

1、數(shù)控加工仿真技術(shù)是指采用計算機手段，模擬真實數(shù)控加工過程，并以多種表達形式對加工結(jié)果進行展示和評價的技術(shù)。該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床結(jié)構(gòu)設(shè)計驗證、數(shù)控教學(xué)、數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試、C AM等多個方面。但是，目前數(shù)控加工仿真系統(tǒng)普遍“真實程度”不高，仿真效果欠佳。針對這些問題，本課題采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的“3I”（“immersion沉浸-interaction交互-imagination想象”）特性，有效提高了

2、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的真實程度。
　　虛擬現(xiàn)實數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)實驗室虛擬現(xiàn)實教學(xué)系統(tǒng)的子課題。本課題從分析系統(tǒng)總體需求入手，進行系統(tǒng)總體設(shè)計，具體劃分了虛擬現(xiàn)實數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的功能模塊。逐模塊設(shè)計開發(fā)，結(jié)合虛擬現(xiàn)實外接硬件設(shè)備，針對系統(tǒng)的不同應(yīng)用場合，設(shè)計并實現(xiàn)了多種三維顯示模式；從而開發(fā)出模型真實度高，加工功能齊全，具有初步切削仿真效果和沉浸效果的虛擬現(xiàn)實數(shù)控加工仿真系統(tǒng)。其研發(fā)過程分四部分：總體設(shè)計、

3、軟件開發(fā)、硬件系統(tǒng)搭建和軟硬件聯(lián)機調(diào)試。
　　1）總體方案設(shè)計
　　首先，分析了數(shù)控加工仿真系統(tǒng)需求，提出開發(fā)思路，明確了軟件開發(fā)平臺所需要達到的要求；其次，經(jīng)過對比，選定以VS2008，VegaPrime5.0， GLstudio4.5.1和 GLstudioforVP5插件組成本系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺，最后，總結(jié)出基于此平臺的系統(tǒng)模塊化開發(fā)流程。
　　2）軟件開發(fā)
　　第一，研究了某型三軸數(shù)控加工中心的虛擬現(xiàn)實模

4、型構(gòu)建需求，對比了多種模型轉(zhuǎn)換和精簡方式，選擇合適的一種完成虛擬機床模型的構(gòu)建；第二，設(shè)計并開發(fā)了一款能夠?qū)崿F(xiàn)NC代碼導(dǎo)入加工、手動輸入NC代碼加工和手動操作數(shù)控面板加工三種加工方式的數(shù)控系統(tǒng)，針對軟件平臺實際情況優(yōu)化了插補算法，提高加工仿真質(zhì)量；第三，針對數(shù)控系統(tǒng)操作需求和軟件的使用對象，基于當前軟件平臺，設(shè)計并開發(fā)了人機交互功能，重點研發(fā)了基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的可操作數(shù)控面板；第四，設(shè)計了一種易于實現(xiàn)的刀具切削算法；采用平面離散法構(gòu)建了