數(shù)控加工過程幾何仿真中碰撞檢測與精度檢驗(yàn)技術(shù)研究.pdf

1、隨著先進(jìn)制造業(yè)地不斷發(fā)展,虛擬加工仿真技術(shù)成為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn),多年來國內(nèi)外學(xué)者開展了許多研究,其中,虛擬環(huán)境中的碰撞檢測與加工精度檢驗(yàn)等技術(shù)是數(shù)控加工仿真領(lǐng)域中的經(jīng)典問題,一直受到較多地關(guān)注,而現(xiàn)今機(jī)械制造技術(shù)也在迅速發(fā)展,為了滿足空間中更為復(fù)雜的曲面的加工要求,數(shù)控加工系統(tǒng)也隨之越來越復(fù)雜,使得仿真系統(tǒng)虛擬加工環(huán)境的復(fù)雜性與之俱增,無疑對碰撞干涉檢測技術(shù)和切削精度檢驗(yàn)技術(shù)有了更高的要求。本文根據(jù)數(shù)控加工用戶對

2、基于真實(shí)感的仿真系統(tǒng)的需求,以及在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)碰撞檢測和精度驗(yàn)證的現(xiàn)實(shí)意義,在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)較為符合實(shí)際需求的算法中做了較為深入地研究工作,并且實(shí)現(xiàn)了主要的功能模塊。
　　對于虛擬加工環(huán)境創(chuàng)建部分,本文利用功能強(qiáng)大的OpenGL圖形庫開發(fā)具有較強(qiáng)真實(shí)感的三維數(shù)控加工圖形環(huán)境,以STL格式建立空間幾何體的數(shù)據(jù)模型,實(shí)現(xiàn)真實(shí)感圖形環(huán)境地搭建,分析多軸數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)通用數(shù)控機(jī)床各運(yùn)動軸上零部件相對全局坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)變換,建立通用多軸虛

3、擬機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng),搭建了虛擬數(shù)控機(jī)床樣機(jī),結(jié)合數(shù)控代碼模塊,實(shí)現(xiàn)多軸機(jī)床床身各個(gè)部件的空間運(yùn)動和控制。
　　對于碰撞檢測模塊,首先研究和分析現(xiàn)今常用的碰撞檢測算法,再針對本文較為精細(xì)的離散刀具模型的特點(diǎn),采用OBB法建立刀具的包圍盒樹,對導(dǎo)入系統(tǒng)的機(jī)床零部件STL模型建立AABB包圍盒樹,用分離軸法檢測包圍盒樹之間的碰撞,實(shí)現(xiàn)碰撞的粗略檢測,以排除大部分不可能碰撞的幾何物體,以此法協(xié)調(diào)粗檢的精度和速度;再針對存在碰撞情況的包圍盒,進(jìn)