基于四叉树阵列的三轴铣削仿真几何建模方法研究

论文摘要

数控加工仿真利用计算机技术对实际的加工过程进行模拟和评价,是CAD/CAM技术的一个重要组成部分。在数控加工仿真中,工件的几何建模方法直接影响着仿真精度和速度,合理的工件建模方法不仅能够高速地仿真加工过程,而且可以精确地反映加工表面的细节,保证铣削仿真过程的高效性和仿真结果的可用性。论文主要进行如下研究工作:工件几何建模算法的研究。为了解决仿真精度和效率之间的矛盾,根据三轴铣削仿真的特殊性,运用离散单元模型和层次细节思想(LOD),提出四叉树阵列结构及面向三轴铣削仿真基于四叉树阵列的几何建模方法,并详细研究了建模方法中的关键技术。工件模型优化算法的研究。为了保证铣削仿真运算效率,提出了一种基于不完全四叉树阵列结构模型的动态优化算法。该算法按照给定的表示精度,在铣削仿真过程中,实时地对模型数据进行优化处理,保留工件的细节几何特征,降低了模型的数据量,提高了仿真速度。铣削仿真原型系统的开发和建模方法性能的测试。采用OpenGL图形开发环境,开发了基于四叉树阵列建模方法的铣削仿真原型系统,设计了铣削参数切宽ae和切深ap的实时提取算法,并且应用该系统,对不同规模的四叉树阵列进行不同表面特征的仿真性能对比测试。测试结果表明:基于四叉树阵列的几何建模方法对仿真综合性能有显著的提高,并存在合理的阵列划分单元数。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 铣削仿真的几何建模方法
• 1.2.2 铣削仿真系统的发展
• 1.3 论文的主要内容
• 第2章 三轴铣削工件建模方法的研究
• 2.1 四叉树结构概述
• 2.2 四叉树阵列结构基本原理
• 2.3 四叉树阵列几何建模算法
• 2.3.1 数据结构的定义
• 2.3.2 几何建模算法的设计
• 2.3.3 工件模型的建立
• 2.4 四叉树结构的实时优化算法
• 2.4.1 叶节点的处理
• 2.4.2 中间节点的处理
• 2.4.3 优化算法的实现
• 2.4.4 优化前后的性能分析
• 2.5 四叉树阵列模型表示的性能分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 铣削仿真系统开发及切削参数的计算算法研究
• 3.1 开发方案的确定
• 3.2 OPENGL的开发环境
• 3.2.1 OpenGL概述
• 3.2.2 仿真动画的实现
• 3.3 仿真系统的设计
• E、A_P的提取算法'>3.4 铣削仿真加工参数A_E、A_P的提取算法
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于四叉树阵列的几何建模方法性能分析
• 4.1 复杂曲面铣削仿真性能
• 4.2 平面铣削仿真性能测试
• 4.2.1 平面铣削仿真性能测试1
• 4.2.2 平面铣削仿真性能测试2
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢