分析數(shù)控車削加工中的仿真模塊
一 布爾運(yùn)算1.集合運(yùn)算在幾何造型中 由簡(jiǎn)單形狀物體 通常叫體素 構(gòu)造復(fù)雜形狀物體時(shí) 必須用到集合論 實(shí)體造型技術(shù)是建立在集合論的基礎(chǔ)上的集合表示任何有明確定義的事物的組合 屬于一個(gè)集合的事物是它的元素或成員 在幾何造型中 實(shí)體或其它幾何體的基本元素都是點(diǎn)以某種方式來(lái)合并兩個(gè)或更多個(gè)集合中的元素可以形成新的集合 約定集合A和B 構(gòu)造第三個(gè)集合C 其中的元素是所有在A中的元素和所有在B中的元素 則C=A B C稱為集合A和B的并集 如果構(gòu)造一個(gè)集合D 其元素是A和B的公共元素 則D=A B 集合D叫做A B的交集 最后 如果A和B是集合 則A B表示在A中但不在B中的元素的集合就幾何造型而言 由點(diǎn)組成集合 這些點(diǎn)就定義了筆者所考察的一定維數(shù)的歐幾里德空間 集合論就為這些點(diǎn)提供了運(yùn)算方法2.布爾運(yùn)算在此筆者討論如何用這些概念使得更復(fù)雜的形狀可由簡(jiǎn)單的形狀生成 為此 筆者將運(yùn)用集合運(yùn)算符 如 并 交 和差 這些布爾運(yùn)算符的應(yīng)用與組合規(guī)則 稱為布爾代數(shù)布爾運(yùn)算可將兩個(gè)物體的模型組合起來(lái) 從而建立一個(gè)合成后物體的新模型 它們?yōu)榻?fù)雜的實(shí)體模型提供了一種極為有利的手段 它們的基本運(yùn)算符與集合運(yùn)算的并 差 交相同設(shè)有兩個(gè)物體都部分地占據(jù)同一空間 通過(guò)布爾運(yùn)算可將它們合并為一個(gè)新的物體取而代之差集運(yùn)算后形成的物體占據(jù)第一個(gè)物體原有的全部空間 但第二個(gè)物體所占據(jù)的那部分空間除外 差在許多實(shí)體造型系統(tǒng)中也稱作相減并集后形成的物體占據(jù)了兩個(gè)物體原來(lái)所占據(jù)的全部空間 交集后形成的物體只占據(jù)了原來(lái)兩個(gè)物體所共同占據(jù)的空間 由此可以看出 布爾運(yùn)算是生成和修改復(fù)雜實(shí)體模型的一種有效方法 尤其是它對(duì)某一存在的實(shí)體進(jìn)行修改的能力是我們對(duì)精工加工進(jìn)行仿真的基礎(chǔ)在將實(shí)體造型技術(shù)用于仿真的過(guò)程中 難點(diǎn)就是布爾運(yùn)算 因?yàn)橐M刀具切削 驗(yàn)證加工軌跡 就要把刀具切削毛坯看成是執(zhí)行布爾差運(yùn)算 連續(xù)的差運(yùn)算生成物體即為刀具切削毛坯后的工件 這樣可通過(guò)在工件模型上減去刀具掃描體而完成仿真和驗(yàn)證工作二 毛坯模型的離散車削加工時(shí)通常是棒料毛坯 設(shè)其直徑為D 長(zhǎng)度為L(zhǎng) 在實(shí)現(xiàn)仿真過(guò)程時(shí) 筆者首先將毛坯離散成許多單元體 單元體的數(shù)目依據(jù)加工精度而定下面以切外圓為例 對(duì)實(shí)現(xiàn)仿真切削過(guò)程的方法加以簡(jiǎn)單介紹1.在符合精度要求下將毛坯離散 本系統(tǒng)是將其延Z軸離散成10個(gè)小單元體 假設(shè)毛坯的直徑為D 長(zhǎng)度為L(zhǎng)2.將小單元體的半徑值初始化成毛坯的半徑3.讀取精工代碼或刀位文件傳遞的插補(bǔ)形式及坐標(biāo) 假設(shè)起點(diǎn) X0 Z0終點(diǎn) X1 Z14.根據(jù)起點(diǎn) 終點(diǎn)坐標(biāo)的Z值 確定毛坯的切削范圍 即確定哪些單元體被切削5.在 Z0 Z1范圍內(nèi) 把車刀切削后對(duì)應(yīng)的單元體的半徑與D/2相比較 如果前者小于后者 則將前者的值賦給小單元體半徑 如果前者大于后者 則小單元體的半徑保持不變6.利用OpenGL的雙緩存 Double Buffer 技術(shù) 定時(shí)器技術(shù)Timer 和界面更新技術(shù) InvalidateRgn 可獲得平滑逼真的動(dòng)畫(huà)效果三 車削碰撞 干涉檢驗(yàn)1.碰撞檢驗(yàn)1 碰撞的概念R.K.Culley從時(shí)空的角度給出了發(fā)生碰撞的定義 即在某一個(gè)時(shí)刻t 如果空間中位于L1 L2 Ln的n個(gè)物體S1 S2Sn中 存在一對(duì)或多對(duì)物體同時(shí)占據(jù)某塊空間 那么就認(rèn)為發(fā)生了碰撞 碰撞的發(fā)生就是兩個(gè)物體在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn) 在某一個(gè)位置發(fā)生了體積的重合 當(dāng)物體接觸時(shí) 每一個(gè)物體擁有維持物體本來(lái)物理狀態(tài)的作用力 用于抵御外界產(chǎn)生的變形 如摩擦力等 從機(jī)械仿真的角度看 可以劃分為兩個(gè)部分其一 碰撞檢測(cè) 用來(lái)判斷兩個(gè)物體是否發(fā)生接觸 其二 碰撞反饋 用于描述物體發(fā)生接觸后產(chǎn)生的反作用效果 筆者主要針對(duì)碰撞進(jìn)行檢測(cè)研究在虛擬現(xiàn)實(shí)中 虛擬物體通過(guò)計(jì)算機(jī)被描述 在內(nèi)存中格式化的存儲(chǔ) 而并沒(méi)有和實(shí)際的空間相聯(lián)系 在虛擬空間中沒(méi)有任何東西可以阻止這些對(duì)象在同一時(shí)刻 占據(jù)同一個(gè)空間位置 所以虛擬物體不可能像實(shí)物一樣存在碰撞 只有通過(guò)模仿碰撞發(fā)生用算法表現(xiàn)2 碰撞檢驗(yàn)的算法在回轉(zhuǎn)體工件加工過(guò)程中 刀具類型的不同可能引起碰撞類型也有差別 主要分為兩類 一類是刀具與夾具的碰撞如外圓車刀 螺紋刀等 另一類是刀具與工件的碰撞 如銼刀等 在實(shí)際仿真加工過(guò)程中 刀具實(shí)體與零件實(shí)體在進(jìn)行復(fù)雜的布爾減運(yùn)算時(shí)消耗了大量的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源 而與此同時(shí)碰撞仿真檢測(cè)如果采用實(shí)體級(jí)的刀具 零件 夾具的布爾運(yùn)算判斷碰撞發(fā)生 雖然較為精確 但卻是不可行的 它將會(huì)使計(jì)算機(jī)資源枯竭 運(yùn)行速度將異常緩慢 無(wú)法達(dá)到快速仿真的目的 考慮到回轉(zhuǎn)體零件的對(duì)稱性 在車內(nèi)外圓 鍵孔 鉆削和切斷 以及刀具快進(jìn) 快退時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡 近似都在刀尖頂點(diǎn)與零件軸線形成的二維平面上 因此筆者采用基于固定時(shí)間段的碰撞檢測(cè)方法 在每隔 t時(shí)間段末 刀具從L1點(diǎn)移到L2點(diǎn)構(gòu)造刀尖頂點(diǎn)L2與零件軸線形成的加工平面 分別與夾具體零件體和刀具體相交 構(gòu)成三個(gè)切割平面 即夾具切面 零件切面和刀具切面 根據(jù)碰撞分類 選擇判斷刀具切面與零件切面或夾具切面是否相交 推斷碰撞是否發(fā)生2.干涉查驗(yàn)1干涉查驗(yàn)的重要性一般干涉是指在加工曲面時(shí)刀具切入了曲面上應(yīng)該保存的有些 又稱為啃切 干與現(xiàn)象所產(chǎn)生的結(jié)果 輕則影響加工外表的質(zhì)量 損壞工件 重則損壞機(jī)床設(shè)備 主動(dòng)干涉查看與處置功用是衡量GAD/CAM體系中精工編程功用的一項(xiàng)重要象征 它不僅能查看出每個(gè)刀位是不是與零件夾具存在干與 碰撞 并且能經(jīng)過(guò)抬刀 調(diào)整刀軸矢量來(lái)消除干涉 主動(dòng)生成一個(gè)無(wú)干涉的刀位軌道2干涉查驗(yàn)的算法詳細(xì)的干涉查看算法是在插值點(diǎn)將加工刀具的主偏角和副偏角與直線歪斜角度對(duì)比 關(guān)于圓弧段概括 則與該插值點(diǎn)在圓弧概括的切線的歪斜角進(jìn)行對(duì)比 并區(qū)別順圓和逆圓兩種狀況具體的干涉檢查算法是在插值點(diǎn)將加工刀具的主偏角和副偏角與直線傾斜角度比較 對(duì)于圓弧段輪廓 則與該插值點(diǎn)在圓弧輪廓的切線的傾斜角進(jìn)行比較 并區(qū)分順圓和逆圓兩種情況本文由海天精工文章整理發(fā)表，文章來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅參考學(xué)習(xí),，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任,。http://sweetieny.cn/