面向web的数控机床虚拟操作与加工仿真研究

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1、摘要随着现代机械制造业向自动化、集成化、智能化的先进制造模式发展，制造业越来越趋向于采用计算机仿真技术对数控加工程序进行验证，以取代或部分代替传统的试切方法。同时，虚拟实现技术凭借其直观、自然的人机交互，为解决传统加工仿真技术人机交互薄弱等问题提供了新思路与新方法，为实现数控机床的虚拟操作奠定了基础。本课题的目的是通过目前的虚拟现实技术与网络技术开发出可应用于加工过程仿真的数控机床虚拟操作系统。本系统基于VRML与Java技术，采用B／s架构，用户只需安装一个免费小巧的vRML浏览插件即可通过IE浏览器正常运行。本论文主要对以下几个方面的问题进行

2、研究与探讨：首先，本文研究了整个系统的总体结构模型，并分别对系统内的主要模块的概念模型进行定义，为实现整个系统的通用性与可扩展性奠定了基础。其次，对数控机床的虚拟操作及其具体实现方法进行详细的讨论。数控机床的虚拟操作包括了实际数控加工相仿的各项手工操作，必须依赖于人机交互技术，解决多页面间的信息传递，用户指令接收与传递等问题才能实现。针对面向虚拟操作的交互性要求，本文对基于VRML技术、Java技术以及Html的相互通信技术进行研究，找出实现VRML—JavaApplet-JavaScript三方相互通信与多VRML窗体之间相互通信的方法，为数控

3、机床的虚拟操作的最终实现提供必要的理论基础与技术。第三，本文对数控加工程序的翻译技术，刀补算法以及工件消隐算法等加工过程仿真的关键技术进行研究与探讨。本文以Z．map算法为基础，在VRML环境下实现一种适用于三坐标数控加工仿真的工件消隐算法。本算法把三维实体模型离散化为用xY平面内一组网络点对应的z坐标值来描述的曲面。因而，它具有存储量小，运算方法简单等优点。第四，本文用本加工仿真系统原型系统的仿真结果与数控机床真实的加工结果相比较，验证本加工仿真系统的正确性。最后，本文探讨了加工仿真系统的进一步研发方向和设想。关键词：虚拟现实，加工仿真，数控机

4、床，VIⅣL，JavaI』玺三兰奎兰三耋堡圭兰堡篁兰ABSTRACTAsthedeVelopmentofmanufacturingindustrywiththecharacteristicsofautomatization，integrationandintelligence，thecomputersimulationtechnologyismofeandmoreusedtotestnumeric“controlmachiningprogram，aimingtofeplaceorpartlyreplacethetraditionalpractic

5、alcuttingmethod．Furthermore，newmethodsandnewideasareprovidedtosolvetheproblemssuchasthepoorhuman—computerinteractioⅡoftraditionalmachiningsimulation，basedontheVirtualrealitywhichreliesonitsadVancedandnaturalhuman—computerinteraction．Thisestablishesthefoundationsoastorealizevi

6、rtualoperationofNCmachine．TheobjectiVesofthisthesisisthroughthecurrentVinualrealityandwebtechnologytoexploitthenumericalcontrolmachine’svirtualoperationsystemwhichcanbeappliedtothesimulationofmachiningprocess．ThissystemisbasedonVRMLandJavatecllllologyandadoptsB／Sstructure，sou

7、seronlyneedstoinstalla行eeplug—intomakeitoperatenormallythrou曲1E．Thethesismainlyexploresanddiscussesthefollowingquestions：Thefirst，thisthesisstudiedthegeneralstructuremodelandf}锄eworkofthesystemanddefinedindividuallytheconceptmodelsof也emainmoduleinthesystem，whichmadethefoundat

8、ionfortheversa“lityaⅡdextendibilityofthesystem．Thesecond，virtualoper