数控加工仿真培训系统的研究与开发
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摘要
随着数控技术的广泛应用，为了保证数控加工程序的正确性和高效的培训操作人员，非常有必要开发一套具有较高真实感的数控加工仿真培训系统。
本文重点论述了数控加工仿真培训系统的几个组成部分的关键技术：
● 三维图形仿真技术
在对基于图像空间的Dexel模型和基于物体空间的CSG和八叉树模型讨论的基础上，重点讨论了作者开发的数控加工仿真培训系统所用的离散模型、切削过程的布尔运算和实时显示技术。
● 系统功能仿真技术
在对数控机床结构讨论的基础上，重点讨论了数控代码解译器的实现技术、刀具补偿和插补算法。
● 面向对象的软件设计技术
在对科德的面向对象方法讨论的基础上，介绍了数控加工仿真培训系统的分析和设计，并介绍了相关的skin和多线程技术。
在上述技术研究的基础上，作者成功开发了一套数控车削加工仿真培训系统，该系统具有功能齐全，使用方便等特点。
With the extensive application of numerical control techniques, it is indispensable to develop a numerical control machining simulation training system ( NCMSTS) with high 3D effect to guarantee the validity of NC code and training NC operators with high efficiency.
Several key techniques of NCMSTS is discussed in the thesis:
3D Graphic Simulation Technique
On the ground of the discussion of Dexel model based on image space and CSG and octree models based on object space , the discrete model, Boolean operation of cutting process and real time display technique used in NCMSTS are discussed.
Simulation Technique of NC System Functions
On the base of the discussion of the construction of NC machine, it lays the emphasis on the implementation technique of NC code interpreter, tool compensation and interpolation algorithm.
Object-Oriented Software Design Technique
On the base of Coad's object-oriented method, it introduces the analysis and design of NCMSTS, and some related skin and multi-thread technique.
With the technique research mentioned above, a numerical turning simulation training system (NCMSTS) is developed by author successfully. It almost include all functions of NC machining and can be used very conveniently.
本文重点论述了数控加工仿真培训系统的几个组成部分的关键技术：
● 三维图形仿真技术
在对基于图像空间的Dexel模型和基于物体空间的CSG和八叉树模型讨论的基础上，重点讨论了作者开发的数控加工仿真培训系统所用的离散模型、切削过程的布尔运算和实时显示技术。
● 系统功能仿真技术
在对数控机床结构讨论的基础上，重点讨论了数控代码解译器的实现技术、刀具补偿和插补算法。
● 面向对象的软件设计技术
在对科德的面向对象方法讨论的基础上，介绍了数控加工仿真培训系统的分析和设计，并介绍了相关的skin和多线程技术。
在上述技术研究的基础上，作者成功开发了一套数控车削加工仿真培训系统，该系统具有功能齐全，使用方便等特点。
With the extensive application of numerical control techniques, it is indispensable to develop a numerical control machining simulation training system ( NCMSTS) with high 3D effect to guarantee the validity of NC code and training NC operators with high efficiency.
Several key techniques of NCMSTS is discussed in the thesis:
3D Graphic Simulation Technique
On the ground of the discussion of Dexel model based on image space and CSG and octree models based on object space , the discrete model, Boolean operation of cutting process and real time display technique used in NCMSTS are discussed.
Simulation Technique of NC System Functions
On the base of the discussion of the construction of NC machine, it lays the emphasis on the implementation technique of NC code interpreter, tool compensation and interpolation algorithm.
Object-Oriented Software Design Technique
On the base of Coad's object-oriented method, it introduces the analysis and design of NCMSTS, and some related skin and multi-thread technique.
With the technique research mentioned above, a numerical turning simulation training system (NCMSTS) is developed by author successfully. It almost include all functions of NC machining and can be used very conveniently.
引文
1．齐文新 等，基于工控机的数控三维图形仿真，华中理工大学学报，1995．11；
2．廖平 等，PC环境下三维图形重构算法的设计与实现，微机发展，1997．3；
3．周东翔 等，基于图象的绘制技术，计算机工程与科学，1999．4；
4．赵继政 等，基于图象空间的数控加工图形仿真，中国机械工程，1998．9；
5．李辉 等，基于微机的面向对象三维图形引擎，计算机工程，2001．4；
6．陈国军 等，三维图形生成支撑环境综述，计算机应用研究，2001．5；
7．郇极 胡梅梅，数控车床图形仿真功能及其实现，机械工业自动化，1996．6；
8．郑飞，零件机加工图形仿真的体元构造，计算机辅助工程，1995．3；
9．赵继政 等，数控加工的图形仿真和验证技术研究，1998．4
10．范良志 等，五轴数控铣削加工图形仿真技术，机电一体化，2000．1
11．梁宏宝 等，虚拟加工环境中三维图形数据结构的研究，计算机仿真，2000．5；
12．王汝传 等，用八叉树对三维图形进行处理的算法研究，南京邮电学院学报，1997．7；
13．姚习武 等，Windows平台下数控解释系统的研究与实践，机械设计与制造工程，1999．5；
14．姚习武 等，数控代码超前解释的研究与实践，机械与电子，1999．2；
15．肖田元 等，通用NC代码翻译技术，系统仿真学报，10卷5期；
16．刘磊 等，通用数控加工过程仿真中数控代码解释器的一种实现，组合机床与自动化加工技术，1995．12；
17．魏志强 施平 等，集成环境中数控程序仿真系统设计，组合机床与自动化加工技术，1995．6；
18．范成林 等，一个数控程序的检验仿真系统，机械，1996．2；
19．任建平 赵美虹 等，加工中心与微机间数据传输的实现，机械与电子，2001．2；
20．张祥永 左建华 等，模拟仿真系统的研究与计算机数控程序检查，计算机辅助设计与制造，1999．9；
21．王宏岗 等，三维实体信息的提取，哈尔滨理工大学学报，2000．12；
22．韩世强 阳道善 等，数控程序软件芯片的研制与开发，小型微型计算机系统，1996．11；
23．郑爱军，关于数控编程与仿真系统的探讨，黑龙江纺织，2000．1；
24．梁宏宝，机械虚拟加工技术，大庆石油学院学报，2000．6
25．王庆霞，集成环境下NC加工的图形仿真技术研究与实现，CAM与数控加工；
26．何映林 周儒荣，实现3D离散点优化三角划分的三维算法，计算机辅助设计与图形学学报，1994．10；
27．伍铁军 等，数控仿真的实时真实感图形显示，计算机辅助设计与图形学学报，2000．4；
28．乔咏梅 等，数控仿真技术的回顾与评述，计算机辅助设计与图形学学报，1995．10；
29．韩向利 等，虚拟加工环境的开发与研究，计算机应用，2000．8；
30．徐创文 等，机械加工自动化发展动向，兰州高等工业专科学校学报，1998．2；
31．曾小慧 等，数控加工教学仿真系统的设计与开发，组合机床与自动化加工技术，1996．12；
32．刘海 陈文亮，用Z线法模型实现数控车削实时仿真系统，计算机应用研究，2002．7；
33．李靖谊，陈炳发 等，交互式计算机图形学，航空工业出版社，2000．7；
34．张胜，基于Internet／Intranet的数控加工仿真的研究与实现，硕士学位论文，2001．3；
35．荷塘月色创作组，如何使用OpenGL开发程序，北京理工大学出版社，1999．1；
36．OpenGL官方网站(www.opengl.org)。
37．张宝林，数控技术，1997．8；
38．任玉田 焦振学 等，机床计算机数控技术，
39．董献坤，机械工业全国数控培训网络系列教材 数控机床结构与编程，
40．李宏胜，机械工业全国数控培训网络系列教材 数控原理与系统，
41．黄大贵，微机数控系统，
42．Ronald J．Norman，面向对象系统分析与设计，清华大学出版社，2000．7；
43．Louden,K.C.,编译原理及实践，机械工业出版社，2000．3；
44．闫守孟，软件SKIN技术探秘，Cina-pub．com，2001．7．3；
45．Jeffrey Richter，Windows核心编程，机械工业出版社，2000．5
46．徐岩，二维数控加工自动编程研究，硕士学位论文，2001．4，7-27页．
2．廖平 等，PC环境下三维图形重构算法的设计与实现，微机发展，1997．3；
3．周东翔 等，基于图象的绘制技术，计算机工程与科学，1999．4；
4．赵继政 等，基于图象空间的数控加工图形仿真，中国机械工程，1998．9；
5．李辉 等，基于微机的面向对象三维图形引擎，计算机工程，2001．4；
6．陈国军 等，三维图形生成支撑环境综述，计算机应用研究，2001．5；
7．郇极 胡梅梅，数控车床图形仿真功能及其实现，机械工业自动化，1996．6；
8．郑飞，零件机加工图形仿真的体元构造，计算机辅助工程，1995．3；
9．赵继政 等，数控加工的图形仿真和验证技术研究，1998．4
10．范良志 等，五轴数控铣削加工图形仿真技术，机电一体化，2000．1
11．梁宏宝 等，虚拟加工环境中三维图形数据结构的研究，计算机仿真，2000．5；
12．王汝传 等，用八叉树对三维图形进行处理的算法研究，南京邮电学院学报，1997．7；
13．姚习武 等，Windows平台下数控解释系统的研究与实践，机械设计与制造工程，1999．5；
14．姚习武 等，数控代码超前解释的研究与实践，机械与电子，1999．2；
15．肖田元 等，通用NC代码翻译技术，系统仿真学报，10卷5期；
16．刘磊 等，通用数控加工过程仿真中数控代码解释器的一种实现，组合机床与自动化加工技术，1995．12；
17．魏志强 施平 等，集成环境中数控程序仿真系统设计，组合机床与自动化加工技术，1995．6；
18．范成林 等，一个数控程序的检验仿真系统，机械，1996．2；
19．任建平 赵美虹 等，加工中心与微机间数据传输的实现，机械与电子，2001．2；
20．张祥永 左建华 等，模拟仿真系统的研究与计算机数控程序检查，计算机辅助设计与制造，1999．9；
21．王宏岗 等，三维实体信息的提取，哈尔滨理工大学学报，2000．12；
22．韩世强 阳道善 等，数控程序软件芯片的研制与开发，小型微型计算机系统，1996．11；
23．郑爱军，关于数控编程与仿真系统的探讨，黑龙江纺织，2000．1；
24．梁宏宝，机械虚拟加工技术，大庆石油学院学报，2000．6
25．王庆霞，集成环境下NC加工的图形仿真技术研究与实现，CAM与数控加工；
26．何映林 周儒荣，实现3D离散点优化三角划分的三维算法，计算机辅助设计与图形学学报，1994．10；
27．伍铁军 等，数控仿真的实时真实感图形显示，计算机辅助设计与图形学学报，2000．4；
28．乔咏梅 等，数控仿真技术的回顾与评述，计算机辅助设计与图形学学报，1995．10；
29．韩向利 等，虚拟加工环境的开发与研究，计算机应用，2000．8；
30．徐创文 等，机械加工自动化发展动向，兰州高等工业专科学校学报，1998．2；
31．曾小慧 等，数控加工教学仿真系统的设计与开发，组合机床与自动化加工技术，1996．12；
32．刘海 陈文亮，用Z线法模型实现数控车削实时仿真系统，计算机应用研究，2002．7；
33．李靖谊，陈炳发 等，交互式计算机图形学，航空工业出版社，2000．7；
34．张胜，基于Internet／Intranet的数控加工仿真的研究与实现，硕士学位论文，2001．3；
35．荷塘月色创作组，如何使用OpenGL开发程序，北京理工大学出版社，1999．1；
36．OpenGL官方网站(www.opengl.org)。
37．张宝林，数控技术，1997．8；
38．任玉田 焦振学 等，机床计算机数控技术，
39．董献坤，机械工业全国数控培训网络系列教材 数控机床结构与编程，
40．李宏胜，机械工业全国数控培训网络系列教材 数控原理与系统，
41．黄大贵，微机数控系统，
42．Ronald J．Norman，面向对象系统分析与设计，清华大学出版社，2000．7；
43．Louden,K.C.,编译原理及实践，机械工业出版社，2000．3；
44．闫守孟，软件SKIN技术探秘，Cina-pub．com，2001．7．3；
45．Jeffrey Richter，Windows核心编程，机械工业出版社，2000．5
46．徐岩，二维数控加工自动编程研究，硕士学位论文，2001．4，7-27页．