基于opengl的数控车削加工仿真系统的研究

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1、基于OpenGL的数控车削加工仿真系统的研究作者：王学东谭豫之引言随着CADCAM技术的发展和数控机床性能，零件复杂程度的不断提高，NC程序变得越来越长和复杂，数控编程的难度日益增大，NC程序的故障率也日益增高。由于NC程序的质量直接影响者零件的加工质量和加工成本，因此在NC程序输入机床正式加工之前都要经过正确性检验。传统的数控程序的检验方法为试切法，即采用某种切削材料，通常多为非金属切削材料来代替实际零件材料进行试切加工。这种方法既耗时又浪费材料，而且常常不能达到令人满意的结果。运用计算机软件来模拟数控加工过程，并将加工过程和加工结果中的

2、信息在计算机中用图形、数字、图表等方式表达出来，可以在实际加工前及时发现并除去程序中的错误，确保程序的正确性，合理性。从而使得而在不实际占用和消耗机床、工件等资源，不需要真实加工环境下评价数控加工过程成为可能。1、仿真环境的建立现在软件开发工具很多，较为常用的有MicrosoftVisualC++6.0，BorlandC++，Dephi等。本仿真系统采用基于开放式图形库OpenGL，结合MFC类库，使用MicrosoftVisualC++6.0工具在WindowsXP操作环境下开发。OpenGL即开放式图形库(OpenGraphicsLi2b

3、rary)，是目前比较完善的三维图形标准，它广泛适合于计算机系统环境下的三维图形应用程序设计接口，目前已成为开放式的国际三维图形程序标准。本系统中，我们从基本的点元素开始，在三维空间内生成实体，实现了数据的可视化和对实体的交互操作。在WindowsXP环境下，采用VisualC++与开放式三维图形编程标准OpenGL相结合，建立了一个与OpenGL的接口类即CSetGL类完成对OpenGL的初始化设置，在使用OpenGL进行渲染的时候，只需要遍历根据插补计算得到的刀位轨迹数据表，然后在图形显示类中调用OpenGL基本图元绘制函数和复杂三维曲线

4、/面绘制函数进行环境的几何建模；利用对话框来实现对毛坯形状、尺寸、材料的设置，以及对刀具的选择。CTransformation类中函数glScalef()、glRotatef()、gl2Translatef()实现实体的缩放、旋转、平移等操作，COpenGLContext类定义了实现OpenGL的绘图描述表和象素格式，矩阵元进出栈操作实现空间切换。2、系统总体结构设计与实现根据机床加工的特点和实际机床工作流程，该系统软件采用如图1所示结构，包括用户界面模块、程序编辑与处理模块、仿真显示模块。图1仿真系统总体结构2.1程序编辑与处理模块该模块用

5、于实现数控程序输入、显示修改及分析解释功能。程序的读取可以采用直接键盘手工输入和程序文件读入两种方式；代码解释和分析主要是分析程序的结构，通过对NC代码的理解、检查代码语法语意的正确性，经过译码、刀补计算、进给速度处理，以得到刀具中心轨迹和其它所需数据，为刀具路径建立数据表，作为仿真的驱动信息，用于模拟加工模块。该模块的具体实现是由NC程序的预处理和代码的解释两个大的过程来完成的。(1)预处理模块NC代码的预处理过程主要完成NC程序的读入以及对读入程序的词法、语法检查。目前国内外的数控装置几乎都采用可变程序段“字地址格式”，国际标准化组织制定

6、了字地址程序段格式ISO6983-1-1982标准，形式如下：N...G...X±...Y±...Z±...I±...J±...K±...M...S...T...F...数控程序是由这样一组字地址组成的指令集，根据数控程序的特点本系统存取、管理这些代码采用单向链表结构来实现。由于本系统数控源代码是以文本格式存储的，所以首先由C++提供的I/O流操作函数Ofstream，fstream，ifstream来实现对源代码的存取，由类ifstream读入每一程序行，将读入的程序行以字符串的格式存入text_list链表的text成员中，该链表的具体结

7、构为：structPro_text{CStringtext；intlengh；Protext3next；}；对数控程序代码和数控仿真目的分析可知，我们只需从数控程序中提炼与仿真系统运动部件有关的运动与状态信息，而对于那些与运动轴无关的代码，只要计算机能够识别它们并进行词法的检验就可以了。因此，遍历text_list链表对结构体中成员text进行分析，根据特定的算法，去除注释等不必要的信息，提取有用的代码信息即程序行中的指令值存入dictate_list链表。同时该过程还完成数控程序的词法和语法的检查，若有错误的信息将其存入指定的文件中。dic

8、tate_list链表的结构即：structCommand{intN；//行号CStringG；//G指令doubleX；//x坐标doubleZ；//z坐标dou