導(dǎo)語：數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1基于OpenGL的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

OpenGL是SGI研發(fā)的一種三維圖形接口，通過該接口獲得的三維圖形效果更為逼真，質(zhì)量更高，這也是目前交互式圖形處理的一個衡量標(biāo)準(zhǔn)。Win32下OpenGL是一種與硬件、窗口系統(tǒng)以及操作系統(tǒng)獨(dú)立的API具有過程性特點(diǎn)，其命令解釋模式的命令由客戶發(fā)出，被服務(wù)器解釋并處理，其中含有上百個庫函數(shù)，在運(yùn)行時只需添加相應(yīng)的動態(tài)庫便能夠?qū)崿F(xiàn)對OpenGL的支持。OpenGL的功能可以概括為以下幾點(diǎn)：①幾何建模。除點(diǎn)、線、多邊形繪制函數(shù)外，OpenGL圖形庫還提供了椎體、多面體等復(fù)雜三維物體以及曲線、曲面繪制函數(shù)。②坐標(biāo)變換。通常坐標(biāo)變換主要有視圖變換、造型變換、視口變換和投影變換四種，OpenGL還能完成矩陣變換以及附加剪裁面變換。③光照與材質(zhì)。光照分為輻射光、鏡面光、環(huán)境光和漫反射光，可設(shè)置8個光源，用光反射率表示材質(zhì)。④設(shè)置顏色模式。包括顏色索引模式和RGBA顏色模式。此外還具有紋理映射、位圖顯示和圖像增強(qiáng)以及雙緩存實(shí)時動畫和人機(jī)交互技術(shù)功能。

2數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的功能模塊及仿真實(shí)現(xiàn)

2.1加工仿真系統(tǒng)各功能模塊

在數(shù)控切削加工過程中，實(shí)時三維仿真可根據(jù)輸入的NC代碼要求進(jìn)行動態(tài)過程仿真，這一過程可分為數(shù)據(jù)收集和輸入、幾何實(shí)體模型構(gòu)造、圖形仿真結(jié)果交互等階段，各階段都賦予了相應(yīng)的定義，為使動態(tài)過程仿真達(dá)到交互性、準(zhǔn)確性和有效性的要求，應(yīng)對各功能模塊進(jìn)行優(yōu)化。系統(tǒng)以軟件用戶界面和內(nèi)部計(jì)算檢查過程為主體，軟件用戶界面由公共模塊、NC代碼編輯模塊、仿真顯示模塊和加工控制模塊構(gòu)成，其中，公共模塊對CFild類的成員函數(shù)有所繼承，其功能顯示在File下拉菜單；NC代碼編輯模塊具有強(qiáng)大的文本編輯功能，對于一些較為簡單的加工零件無需預(yù)先編程，除一般記事本基本功能外，還設(shè)有互鎖功能，可對編輯后的代碼進(jìn)行讀寫切換，更好地保護(hù)代碼，保證加工順利進(jìn)行；仿真顯示模塊將圖像和數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)屏幕上，實(shí)現(xiàn)動態(tài)顯示，通過調(diào)節(jié)窗口便能夠觀察到加工工件，圖像和數(shù)據(jù)信息由OpenGL收集，其處理過程為：圖像操作/逐個頂點(diǎn)操作→光柵化→各片段操作→幀緩沖區(qū)→仿真圖像顯示；加工控制模塊根據(jù)代碼檢查解釋加工進(jìn)給信息，整個路線為：回參考點(diǎn)→對刀→開始加工→暫停加工→退出加工[2]。內(nèi)部計(jì)算檢查過程包括內(nèi)部模塊和外部數(shù)據(jù)輸入，內(nèi)部模塊由NC代碼檢查和解釋模塊、代碼過濾以及內(nèi)部仿真計(jì)算構(gòu)成。

2.2三維模型在OpenGL中的實(shí)現(xiàn)

在Windows平臺下，基于OpenGL的應(yīng)用程序要通過RC來完成繪制工作，系統(tǒng)圖形仿真界面通過C++定義的類CRenderView來表示，其中定義了一系列三維實(shí)體繪制函數(shù)，能夠完成坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等操作，動態(tài)仿真過程的運(yùn)動關(guān)系取決于加工數(shù)據(jù)的即時變換，而空間切換的實(shí)現(xiàn)則通過矩陣元進(jìn)出棧操作來實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的幾何建模包括刀具、機(jī)床、加工工件等實(shí)體建模，需要對零部件之間的組裝關(guān)系以及幾何信息的拓?fù)潢P(guān)系、描述坐標(biāo)關(guān)系進(jìn)行定義，因此，該系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控加工仿真的重點(diǎn)就是對各實(shí)體進(jìn)行建模，這在實(shí)現(xiàn)起來存在一定的難度，需要對系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化升級[3]。

3結(jié)論

綜上所述，Windows平臺下利用OpenGL圖形接口API對機(jī)床數(shù)控加工仿真軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，由此建立基于OpenGL的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，可初步實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工過程的動態(tài)仿真，能夠取得預(yù)期的研究開發(fā)效果，而且也展現(xiàn)出良好的穩(wěn)性性能，對于該系統(tǒng)的完善過程還有待進(jìn)一步探究，使其達(dá)到更為理想的仿真效果。

作者:馬亞娟 單位:陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院