發(fā)布時(shí)間：2017-04-03 17:03

  本文關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：數(shù)控加工仿真技術(shù)是指采用計(jì)算機(jī)手段,模擬真實(shí)數(shù)控加工過(guò)程,并以多種表達(dá)形式對(duì)加工結(jié)果進(jìn)行展示和評(píng)價(jià)的技術(shù)。該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證、數(shù)控教學(xué)、數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試、CAM等多個(gè)方面。但是,目前數(shù)控加工仿真系統(tǒng)普遍“真實(shí)程度”不高,仿真效果欠佳。針對(duì)這些問(wèn)題,本課題采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)數(shù)控加工仿真系統(tǒng),利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的“3I”(“immersion沉浸-interaction交互-imagination想象”)特性,有效提高了數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的真實(shí)程度。虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室虛擬現(xiàn)實(shí)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(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì),具體劃分了虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的功能模塊。逐模塊設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)外接硬件設(shè)備,針對(duì)系統(tǒng)的不同應(yīng)用場(chǎng)合,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多種三維顯示模式;從而開(kāi)發(fā)出模型真實(shí)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(shí)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)。其研發(fā)過(guò)程分四部分:總體設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)、硬件系統(tǒng)搭建和軟硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試。1)總體方案設(shè)計(jì)首先,分析了數(shù)控加工仿真系統(tǒng)需求,提出開(kāi)發(fā)思路,明確了軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)所需要達(dá)到的要求;其次,經(jīng)過(guò)對(duì)比,選定以VS2008,Vega Prime5.0,GLstudio4.5.1和GLstudiofor VP5插件組成本系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),最后,總結(jié)出基于此平臺(tái)的系統(tǒng)模塊化開(kāi)發(fā)流程。2)軟件開(kāi)發(fā)第一,研究了某型三軸數(shù)控加工中心的虛擬現(xiàn)實(shí)模型構(gòu)建需求,對(duì)比了多種模型轉(zhuǎn)換和精簡(jiǎn)方式,選擇合適的一種完成虛擬機(jī)床模型的構(gòu)建;第二,設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一款能夠?qū)崿F(xiàn)NC代碼導(dǎo)入加工、手動(dòng)輸入NC代碼加工和手動(dòng)操作數(shù)控面板加工三種加工方式的數(shù)控系統(tǒng),針對(duì)軟件平臺(tái)實(shí)際情況優(yōu)化了插補(bǔ)算法,提高加工仿真質(zhì)量;第三,針對(duì)數(shù)控系統(tǒng)操作需求和軟件的使用對(duì)象,基于當(dāng)前軟件平臺(tái),設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了人機(jī)交互功能,重點(diǎn)研發(fā)了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可操作數(shù)控面板;第四,設(shè)計(jì)了一種易于實(shí)現(xiàn)的刀具切削算法;采用平面離散法構(gòu)建了加工模型,初步實(shí)現(xiàn)了加工仿真功能。3)硬件系統(tǒng)搭建分析了使用者類(lèi)型和使用場(chǎng)合特點(diǎn),結(jié)合頭盔顯示器、立體投影設(shè)備、Crystal Eye立體眼鏡等虛擬現(xiàn)實(shí)外設(shè),設(shè)計(jì)并搭建了三種立體顯示硬件平臺(tái),支持系統(tǒng)呈現(xiàn)立體顯示效果。4)系統(tǒng)調(diào)試經(jīng)過(guò)聯(lián)機(jī)調(diào)試,結(jié)合軟硬件系統(tǒng),完成虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的研發(fā)。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控加工 仿真系統(tǒng) 虛擬現(xiàn)實(shí) 立體視覺(jué)
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-15
• 1.1 論文選題背景及意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 數(shù)控仿真技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文主要內(nèi)容13-14
• 1.4 與現(xiàn)有數(shù)控仿真系統(tǒng)比較的優(yōu)勢(shì)14
• 1.5 課題主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)14-15
• 2 虛擬現(xiàn)實(shí)加工仿真系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)15-21
• 2.1 系統(tǒng)總體需求分析15-16
• 2.1.1 系統(tǒng)功能性需求15
• 2.1.2 系統(tǒng)可行性限定15-16
• 2.2 系統(tǒng)軟件平臺(tái)選擇16-19
• 2.2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)想16-17
• 2.2.2 主要功能系統(tǒng)的軟件平臺(tái)選擇17-18
• 2.2.3 指令輸入的軟件平臺(tái)選擇18-19
• 2.3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 3 虛擬機(jī)床構(gòu)建與控制21-35
• 3.1 虛擬機(jī)床構(gòu)建需求分析21-22
• 3.1.1 虛擬機(jī)床構(gòu)建的總體要求21
• 3.1.2 虛擬機(jī)床構(gòu)建要求的分析21-22
• 3.2 機(jī)床模型構(gòu)建技術(shù)22-32
• 3.2.1 虛擬機(jī)床構(gòu)建平臺(tái)（VP/VC++）分析22-23
• 3.2.2 機(jī)床模型對(duì)象輸入23-27
• 3.2.3 保證模型精度的方法27-30
• 3.2.4 模型精簡(jiǎn)方法30-32
• 3.3 機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 4 數(shù)字控制系統(tǒng)構(gòu)建35-55
• 4.1 數(shù)字控制系統(tǒng)構(gòu)建需求分析35
• 4.2 各模塊數(shù)據(jù)處理分析35-37
• 4.3 指令分析模塊功能設(shè)計(jì)37-41
• 4.3.1 手動(dòng)控制機(jī)床指令的分析功能設(shè)計(jì)37
• 4.3.2 NC代碼指令的分析功能設(shè)計(jì)37-41
• 4.4 意圖傳遞程序模塊功能設(shè)計(jì)41-42
• 4.4.1 手動(dòng)操作的傳遞41
• 4.4.2 NC代碼形式操作的傳遞41-42
• 4.5 驅(qū)動(dòng)模塊功能設(shè)計(jì)42-52
• 4.5.1 工件坐標(biāo)系功能42-44
• 4.5.2 具體驅(qū)動(dòng)函數(shù)實(shí)現(xiàn)44-52
• 4.6 控制系統(tǒng)總體運(yùn)行52-54
• 4.6.1 模塊間的鎖定設(shè)置52-53
• 4.6.2 不同形式用戶(hù)指令的調(diào)用53-54
• 4.6.3 控制系統(tǒng)總體邏輯流程54
• 4.7 本章小結(jié)54-55
• 5 人機(jī)交互功能的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)55-77
• 5.1 系統(tǒng)人機(jī)交互功能需求分析55-58
• 5.1.1 人機(jī)交互內(nèi)容的確定55-56
• 5.1.2 人機(jī)交互表達(dá)方式的確定56-58
• 5.2 數(shù)控面板功能的實(shí)現(xiàn)58-70
• 5.2.1 GLS觸發(fā)原理58-59
• 5.2.2 面板功能劃分59
• 5.2.3 數(shù)控面板制作59-64
• 5.2.4 數(shù)據(jù)互傳技術(shù)64-70
• 5.3 采用功能菜單實(shí)現(xiàn)的交互功能70-72
• 5.4 加工過(guò)程跟蹤交互功能72-74
• 5.4.1 OpenGL與VP協(xié)同仿真技術(shù)72
• 5.4.2 刀具位置坐標(biāo)與程序跟蹤功能72-73
• 5.4.3 加工軌跡跟蹤功能73-74
• 5.5 輔助觀(guān)察操作視窗74-75
• 5.6 本章小結(jié)75-77
• 6 切削仿真功能開(kāi)發(fā)77-85
• 6.1 切削仿真功能的設(shè)計(jì)77-83
• 6.1.1 切削仿真功能分析77-78
• 6.1.2 工件切削功能的實(shí)現(xiàn)78-83
• 6.2 實(shí)現(xiàn)的切削效果83-84
• 6.3 本章小結(jié)84-85
• 7 硬件系統(tǒng)搭建和軟硬件調(diào)試85-91
• 7.1 沉浸效果介紹85
• 7.2 立體顯示系統(tǒng)的搭建85-90
• 7.2.1 立體顯示技術(shù)概述85-86
• 7.2.2 虛擬加工系統(tǒng)立體顯示實(shí)現(xiàn)86-90
• 7.3 本章小結(jié)90-91
• 8 總結(jié)與展望91-93
• 8.1 課題總結(jié)91-92
• 8.2 課題不足92
• 8.3 課題展望92-93
• 致謝93-95
• 參考文獻(xiàn)95-99
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄99-101

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：284642