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几何建模在数控仿真系统中占有重要的位置,包括图形显示和碰撞检测两方面。几何建模的好坏对于仿真系统的图形显示速度有着重要的影响,高效的几何建模可在计算机上对加工中机床、刀具的切削运动和加工余量去除过程获得快速真实感的动态显示。本文围绕数控仿真系统中的几何建模问题,主要对数控仿真系统中的图形显示和碰撞检测方法进行了研究,其内容如下。
首先,在比较分析国内外多种几何建模技术的基础上,对数控仿真系统的几何建模进行研究,针对数控仿真系统特点,综合离散矢量法和图像空间法的一些优点,采用三角网格模型来表示数控加工过程的零件形状,根据数控仿真系统的铣削和车削的不同,分别建立不同的三角网格模型。
其次,对三角网格模型的仿真运算进行了研究,并设计和改进了实现了刀具三角网格模型的仿真算法,并采用局部重绘的顶点搜索法来加快三角网格的绘制。
再次,对几何建模中的碰撞检测技术进行研究,提出对数控仿真系统中的碰撞采用测试线法来快速的进行检测。用点云表示夹具,用参数方程描述刀具扫掠体的包络面,使用测试线法快速地判定刀具与夹具的碰撞,解决了运动中的刀具或刀柄与夹具和工作台的碰撞。
最后,探讨基于OpenGL的数控仿真系统的实现技术,通过OpenGL在三维图形开发方面的优势,利用分析NC代码提供的刀具运动参数,结合数控仿真的特点来开发数控车削仿真系统。