基于STEPNC的数控加工在线检测路径规划与仿真技术研究

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1、摘要为了在低成本、高生产率条件下保证产品质量，目前先进制造技术研究的关键技术之一就是在数控机床上对工件进行在线检测。当前数控系统所采用的数据接口标准是基于G代码(ISO6983)的。基于G代码的加工信息是单向的，数控系统只能按照加工程序控制数控机床的运动，检测结果不能直接反馈到数控系统中，编程人员也只能根据检测结果通过人工调整加工程序。为了提高CAD／CAPP／CAM／CNc之间的数据交换能力以及克服IS06983标准的缺点，1997年，欧、美等工业发达国家提出了一种新的数控接口标准STEP-NC。STEP-NC标

2、准是STEP标准向数控领域的拓展，目的是建立起一条贯穿产品设计与制造过程的信息高速公路。STEP—Nc标准第16部分ISO14649-16定义了STEP—Nc检测模型，利用此模型可以把检测工步和加工工步集成到一个加工程序当中，并一可把检测结果存储在数据模型之中，可以实现加工与检测的无缝双向连接。随着制造系统向集成化、智能化的方向发展，基于STEP-NC的数控NI在线检测技术必将有着广阔的发展前景。作为山东省自然科学基金项目《基于STEP-NC数控加工在线尺寸检测理论和关键技术研究》(项目号：Y2007F47)的一部

3、分，本课题主要实现了一个基于STEP—NC的数控加工在线检测路径规划与三维建模仿真系统。本文以Java及Java3D为开发平台，首先利用递归算法实现了STEP-NC程序信息提取，将提取的信息以信息树的形式进行了可视化显示；然后利用DE)(EL体造型技术实现了零件的三维建模显示；对STEP-NC特征根据检测要求进行了分类，方便了检测路径规划，后分析了测头参数确定、测量点分布以及避障原则，实现了特征内部元素的检测路径规划和基于遗传算法的特征间检测路径规划；最后用模拟测头对检测路径进行仿真，验证了检测路径规划的可行性。仿

4、真系统以图形化的方式再现了数控机床在线检测过程，可形象直观地对检测路径规划进行检查，提前发现检测程序中的错误，以避免在真实检测过程中对在线检测系统所造成的破坏，并为以后的现场应用打下基础。关键词：STEP-NC；三维建模；路径规划；检测；仿真ABSTRACT●—■■■奠—■——

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8、—鼍—■——皇置■——■■—置—■一mmm_Inordertoensurethequalityoftheproductinlowcostandhighproductivity,now

9、,thekeytechnologyofadvancedmanufacturingresearchistheCNCon-lineinspection．Nowadays，thedatainterfacestandardofCNCiSbasedonGcode(ISO6983)．ThedataflowofprocessingbasedonGcodeismonodirectionalandtheCNCCanonlycontrolthemotionliterallyaccordingtOthemachiningprogram，

10、therefore，theinspectionresultcannotfeedbacktOtheCNCsystemtimely．Theprogram-makerwillhavetoadjustthemachiningprogrambytheirhandsaccordingtotheinspectionresult．InordertoimprovetheinteractionbetweenCAD、CAPP、CAMandCNC，andovercomethedefectoftheIS06983，theindusriedc

11、ountriesputforwardSTEP-NC---anewstandardofCNCinterface．STEP—NCisanextensionofSTEPinthefieldofCNC，aimingtobuildaninformationhighwaybetweenproductdesignandmanufacturing．ThesixteenthpartoftheSTEP-NC(ISO14649—16)defmitestheinspectionmodelofSTEP-NC，throughwhichthew

12、orkingstepsofmachiningandinspectionCanintegratedintooneprogram．Theresultoftheinspectionwillbestoredinthedatamodeltofulfilltheseamlessbidirectionalconnectionbetweenmachiningandinspe