基于OpenGL的虚拟数控车床加工仿真系统研究

论文摘要

本文对虚拟数控车床加工仿真进行研究。在分析虚拟数控机床系统结构的基础上采用面向对象的设计方法,以Visual C++ 6.0为平台,研究开发了基于OpenGL交互控制的虚拟数控车床加工仿真系统,实现了在不同转速、进给速度、NC代码等条件下数控车床切削过程的动态仿真。本文采用了OpenGL技术,利用它提供的功能强大的三维图形编辑功能,结合面向对象的建模方法,建立了三维加工仿真环境。通过使用MFC创建了三维仿真系统框架和友好的人机交互界面以实现交互控制；创建了刀具库以适应不同零件的加工需求；设计了NC代码翻译模块以驱动车床动作；通过使用OpenGL绘图函数的建模方法,更利于仿真系统的底层开发；设计了毛坯的细化方法和巧妙的切削算法,减少了后台计算量,提高了系统运行速度,实现了加工过程的实时动态仿真。同时,在加工仿真过程中,利用OpenGL的双缓存技术,加速了图形的显示,避免了画面的闪烁,使加工过程动画更具连续性,工件的加工成形过程更具实时性。系统运行测试表明：系统具有良好的实时性、交互性、可扩展性以及三维图形显示能力,能够有效地验证程序的正确性,有助于减少试切法检查引起的低效高耗,提高数控设备的生产效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究的背景及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 虚拟数控仿真系统总体设计
• 2.1 系统的目标功能
• 2.2 面向对象的设计方法
• 2.3 仿真系统总体结构
• 2.3.1 加工仿真环境
• 2.3.2 加工仿真过程
• 2.4 建立用户界面
• 2.5 系统开发的图形技术和开发平台
• 2.5.1 系统开发的图形技术支撑-OpenGL
• 2.5.2 系统的开发平台
• 2.6 小结
• 第3章 加工环境的建模
• 3.1 OpenGL的设置
• 3.1.1 定义像素格式
• 3.1.2 定义渲染描述表
• 3.1.3 显示窗体背景
• 3.2 车床模型的创建
• 3.2.1 图形绘制
• 3.2.2 几何变换
• 3.2.3 车床模型的绘制
• 3.3 车刀模型的创建
• 3.3.1 车刀的分类
• 3.3.2 车刀的绘制
• 3.4 人机交互控制
• 3.4.1 车床动作控制的实现
• 3.4.2 刀具的选择与安装
• 3.4.3 NC代码的载入
• 3.4.4 界面视图的控制
• 3.5 小结
• 第4章 虚拟数控车床加工仿真的实现
• 4.1 毛坯的创建
• 4.2 切削算法
• 4.3 NC代码的翻译
• 4.4 加工过程的优化
• 4.4.1 译码模块的优化
• 4.4.2 加工轴段结束前的优化
• 4.5 小结
• 第5章 加工实例
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果