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数控机床凭借其高效率、高质量、高柔性等优点,在制造业中得到越来越广泛的应用。为了保证数控程序的可靠性,避免不必要的损失,数控加工仿真技术也得到了迅速的发展。仿真系统中的碰撞检测部分的主要功能就是找出加工过程中可能发生的刀具与工件、刀具与夹具、刀具与机床有关部分的干涉和碰撞,并向用户发出警告。
基于CSG(Constructive Solid Geometry)模型的仿真系统已经建立,可以完成数控代码的解释,模拟整个加工过程。但是碰撞检测部分还不完善,目前的主要工作就是找出正确、高效的碰撞检测算法。在综合考虑该系统的建模方法以及国内外各种碰撞检测算法优缺点的基础上,提出了一种适用于该系统的碰撞检测算法,完善了该系统。
本论文主要完成了以下工作:
1.制定碰撞检测方案:综合考虑该仿真系统的建模方法及各种碰撞检测算法的优劣,制定了由粗检测到精检测的分层碰撞检测方案。
2.完成粗检测:完成了对CSG建模方法中的基本体素--球体、长方体、圆柱体、圆锥体、直三棱柱-的AABB(Axis Aligned Bounding Box)的建立,并进行包围盒间的并、交、差的运算以及包围盒的碰撞检测。
3.完成精检测:对由粗检测找出的可能发生碰撞的部分,对其中的各个体素建立Dexel结点,并根据基本体素间的并、交、差的关系,完成Dexel链表的并、交、差的运算,将对应的链表进行相交检测。
4.进行实验:在Visual C++6.0提供的编程环境下,以OpenGL为图形开发工具,编程实现整个算法,验证算法的正确性和可行性。