基于opengl的数控仿真三维图形的研究

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1、万方数据数控技术中文核心期刊l：微计算机信息>(测控自动化)2006年第22卷第9-1期文章编号：1008-0570(2006)09—1-0226--03基于OpenGL的数控仿真三维图形的研究ResearcheofCNCsimulation3DgraphicsbasedonOPenGL(浙江理工大学)应珂Ying，ke摘要：数控加工过程由数控程序控制．但数控程序的错误往往不容易被发现。从而在实际加工中可能出现碰撞干涉等问题。通过数控仿真软件可以在制造之前在计算机中模拟加工过程，发现可能出现的碰撞、干涉，零件的可加工性及工艺的合理性等。而

2、在虚拟加工环境下，三维图形处理是其核心的技术问题。本文以三维图形软件标准OpenGL为工具，探讨数控仿真系统中三维图形的处理方法。关键宇：数控加工；系统仿真；三维图形；OpenGL中图分类号：TP”3文献标识码：AAbstract：TheprocessofComputerNumericalControl(CNC)machiningiscontrolledbytheprogramofCNC，butthefaultsoftheprogramofCNCisoftendifficulttobefound．Sotherearepossiblyman

3、yproblems，likecollision，interferenceandSOonintherealmachining．WecallsimulatemachiningprocessbythesoftwareofCNCsimulatorincomputerbeforetherealmachining，thenfindpossiblecollision，interference，themachinabilityofpartsandthereasonabilityofprocess，andSOon．Theprocessof3dimensio

4、ngraphicsisamaintechnicalproblem．Thispapermainlydiscusstheprocessof3DgraphicsbyVC++andOpenGL．keywords：CNCmachining，systemsimulation，3Dgraphics，OpenGL1引言近几年，数控技术已经得到了很大的发展，然而加工零件的NC代码在实际加工前通常需要进行试切．以检验NC代码的正确性和被加工零件是否达到工艺要求，这一过程不仅周期长、劳动强度大，而且成本高。而数控仿真系统是采用计算机建模和仿真技术来模拟实际数控

5、加工环境从而部分和完全代替试切这个环节，减少设计和制造周期及成本。利用数控仿真系统还可以检验数控加工中出现的各种现象，如刀具和工件、夹具、工作台间的碰撞、干涉和过切等，甚至可以检查工件装夹的合理性及加工参数的合理性等。三维图形的处理是数控仿真系统的基础．国内外对此进行了大量的研究有效。但三维空间潜藏着许多难以克服的困难，目前通常采用基于构造的实体几何表示(CSG)方法．即是通过对体素定义运算而得到新的形体的一种表示方法，体素可以是立方体、圆柱、圆锥等，也可以是半空间，其运算为变换或正则集合运算。CSG表示法存在对形体的局部操作不易实现、形

6、体的表示受体素种类的限制等缺点。基于此，本文提出了基于边界表示(BoundaryRepresentation)法的三维图形的建模方法．从而可以快速有效的实现三维图形的运动仿真和碰撞干涉检测等。2三维建模对于图形比较简单的三维实体建模，通常可以直接利用OpenGL提供的三维建模功能：而对于图形比较复杂的三维实体建模，可以用AutoCAD2000和3DMAX等建模工具来进行实体建模。AutoCAD2000一般用于外形比较标准的模型，3DMAX则可以很简单实现非常复杂的三维实体建模，并输出dxf文件格式，然后通过接口程序实现在OpenGL中读取

7、dxf文件格式的图形文件。OpenGL目前已经成为国际上通用的开放式三维图形标准。它由大量功能强大的图形函数组成，集成了所有曲面造型、图形变换、光照、材质、纹理、像素操作、融合、反选择、雾化等复杂的计算机图形学算法。在OpenGL中．在glBegin与glEnd过程之间绘制简单图形。如点、线、多边形等，然后在此基础上绘制出面、多面体等图形。例绘制三个点：glBegin(GL_POINT)；glVertex2f(0．1,0．1)；glVertex2f(O．5，0．5)；glVertex2f(O．1，0．3)；glEnd；一226—360元-

8、,，年邮局订阅号：82．946万方数据圈羹董翼夏垂围困睡因数控技术图1如图，按照点一面一体这样的层次，最终实现数控车床的三维建模。由于仿真系统某些功能像碰撞检测、运动仿真、切削加工等的操作对象