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带有控制面板的数控车床仿真系统研究与设计
【摘要】：
随着数控技术的快速发展和广泛应用,数控技术人员的教学培训需求越来越高。开发出具有较高真实感的数控加工仿真软件进行教学演示和培训,无疑是一种安全、节约、高效的方式。
本文以Visual C++ 6.0为软件的开发平台,采用面向对象的方法对数控车削加工仿真系统进行了总体分析和设计,依据模块化的设计思想,把数控车床的仿真分成操作面板、加工仿真环境、加工仿真过程和仿真结果检验四个子模块,分别对各个子模块进行设计,并给出各个子模块的入口和出口参数,使其成为一个完整的数控车削仿真系统。根据这种思想,本文探讨了加工环境的建模方法、数控程序译码过程、插补计算方法以及工件成形原理和过程等方面的内容。本文采用OpenGL技术,利用它提供的强大的三维图形编程功能,结合面向对象的建模方法,建立了加工仿真环境。
本文设计制作了实际的操作面板,提出了基于AT89C51单片机的数控车床面板智能处理单元,阐述了其工作原理和系统软硬件设计方法,并给出了操作面板的硬件原理图及软件流程图。该处理单元通过标准串口与数控系统交换信息,软硬件均可以可靠工作。文中还介绍了在VC++ 6.0开发平台上,运用MSComm控件实现串口通信的方法。
本系统界面友好,使用方便,具有可移植性和扩充性,符合数控加工的最新发展方向。
【关键词】：
【学位授予单位】：沈阳航空工业学院【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【分类号】：TG519.1【目录】：
Abstract7-11
第1章 绪论11-18
1.1 仿真技术概述11-13
1.1.1 计算机仿真技术11
1.1.2 数控仿真技术的概念和分类11-12
1.1.3 数控加工仿真研究的意义12-13
1.2 数控仿真技术的研究状况13-15
1.2.1 国外的数控加工仿真研究状况13-14
1.2.2 国内的数控加工仿真研究状况14-15
1.2.3 目前存在的问题15
1.3 论文选题背景和主要研究内容15-16
1.3.1 论文选题背景15-16
1.3.2 主要研究内容16
1.4 论文的组织结构16-18
第2章 数控车削仿真系统的总体设计18-26
2.1 系统的目标要求18
2.2 系统的开发平台18-19
2.2.1 面向对象的方法18-19
2.2.2 系统开发工具VC++ 6.019
2.2.3 MFC 的特点19
2.3 仿真系统的开发流程19-20
2.4 系统的整体结构20-26
2.4.1 模拟操作面板21-22
2.4.2 实际操作面板22-23
2.4.3 加工仿真环境23-24
2.4.4 加工仿真过程24-26
第3章 操作面板设计26-38
3.1 模拟操作面板设计26-30
3.1.1 操作面板设计方案选择26
3.1.2 操作面板设计实现26-27
3.1.3 操作面板功能按钮分析27
3.1.4 操作按钮功能实现27-29
3.1.5 窗体及控件间相互关系的协调29-30
3.2 实际操作面板的设计30-38
3.2.1 面板外观及尺寸设计30
3.2.2 处理单元工作原理30-31
3.2.3 硬件电路设计31-34
3.2.4 单片机程序设计34-35
3.2.5 上位机程序设计35-38
第4章 基于 OpenGL 的三维建模技术分析和研究38-53
4.1 系统开发的图形技术支撑——OpenGL38-41
4.1.1 OpenGL 的主要特点38
4.1.2 OpenGL 提供的基本功能38-39
4.1.3 OpenGL 的基本流程39-40
4.1.4 OpenGL 在MFC 中编程环境的建立40-41
4.2 三维几何建模方法41-45
4.2.1 线框建模法41
4.2.2 表面建模41
4.2.3 实体建模41-43
4.2.4 基于图像空间建模方法43-44
4.2.5 离散矢量建模方法44-45
4.3 数控仿真系统几何模型概述45-46
4.4 本系统的三维建模方法46-53
4.4.1 回转体三维模型的建立46-49
4.4.2 回转体三维模型的显示49-51
4.4.3 根据切削路径改变回转体模型的形状51-53
第5章 NC 代码译码53-69
5.1 数控程序的结构与格式53-55
5.1.1 数控加工程序的组成结构53
5.1.2 程序段格式53-54
5.1.3 程序段内各字的说明54-55
5.2 NC 代码的译码过程55-62
5.2.1 预处理56-57
5.2.2 词法分析57
5.2.3 语法分析57-59
5.2.4 解释模块59-62
5.3 插补计算方法62-69
5.3.1 直线插补63-65
5.3.2 圆弧插补65-69
第6章 数控车削加工仿真过程69-76
6.1 实时切削仿真过程69-70
6.2 碰撞干涉的检查70-72
6.3 数控车削加工仿真实例72-76
总结与展望76-78
附录Ⅰ部分程序清单78-91
参考文献91-93
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文94
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