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1 平行數(shù)字控制機床的制造業(yè)工序的運動仿真 以提高平行工作母機的研究狀態(tài)為目的 , 本文介紹一個 6－ 微軟 C++用編程接口功能處理三維圖形處理庫的方法來發(fā)展仿真軟件。數(shù)據(jù)流程被呈現(xiàn)。最后，一個奇數(shù)葉雙曲面體的仿真申請被運行在制造業(yè)的程序之前 ; 運動學仿真 展示蹤影計劃理論基礎(chǔ) 制造業(yè)指導的可行性。 關(guān)鍵詞：運動學仿真 , 平行數(shù)字控制機器 , 制造工序 , 運動軌跡 1 介紹 平行數(shù)字控制機床 , 也可稱為多軸數(shù)字控制機床，虛擬的機器工具和 平行的機械手 ,是以一個新穎的非線性工具為基礎(chǔ)的非線性斯圖爾特機制而且不同于傳統(tǒng)的線工具。在過去的十年里 , 工具已經(jīng)受到很多研究員的注意，并且它的發(fā)展和申請取得了很多進步 [1,2]. 在這期間，平行數(shù)字控制母機的運動學仿真系統(tǒng)也已經(jīng)被發(fā)展成實用的工具而且在平行數(shù)字控制機床的設(shè)計和研究中扮演一個很重要的角色。 運動學仿真現(xiàn)在已經(jīng)在工具設(shè)計的許多方面被應(yīng)用 ; 舉例來說 , 它有能探究空間目標而且搜尋終點的優(yōu)勢 ; 它也能檢測有效的計劃路徑。此外，能通過實時的碰撞校合和數(shù)字控制機床的干涉來確保整個生產(chǎn)單位的安全 [3]. 在仿真系統(tǒng)的發(fā)展上有許多文章。 大部份這些在一個現(xiàn)有的模擬制度上被很快地申請構(gòu)造 , 但是也帶來一些問題 : 極大的發(fā)展投資和不可實行的申請在自由的從計劃模擬的特征物體痕跡。在提及中與收據(jù)控制機器工具申請平行 , 本文介紹利用發(fā)展方法微軟 C++用編程接口功能處理三維圖形處理庫的方法來發(fā)展運動學仿真的發(fā)展方法。 2 一種 6－ 行數(shù)字控制機床的結(jié)構(gòu) 如圖 1 所示 , O－ ′－ X ′ Y ′ Z ′ 是移動平臺移動坐標。 依照相反的運動學的模型 : +j (1) 從移動坐標中心點到移動坐標起點的矢量。 從靜態(tài)坐標的起源點到連接處中央點的矢量。 也叫做方向余弦點矩陣。 在過去的十年里 , 斯圖爾特坐標的研究已經(jīng)受到很多的注意并且已經(jīng)應(yīng)用在像射擊模擬器這樣的廣泛的各式各樣的設(shè)備，平行的機械手操作者，工作母機被應(yīng)用 ,六個自由度坐標測量裝置。 在過去十年 , 臺研究有受到的很多注意和被申請了在 a 設(shè)備廣品種 , 譬如飛行防真器 , 平行的機器人操作器 , 機械工具 , 六程 度自由同等的測量設(shè)備。 以實際條件下，一種 6－ 行數(shù)字控制機床的結(jié)構(gòu)是基于斯圖爾特坐標而且有一些潛在的有利的指向。 譬如簡單的結(jié)構(gòu) , 更高的剛度 , 更重的裝貨能力 , 更加穩(wěn)定運動學物產(chǎn)。 2 圖 1 6構(gòu)和矢量描述。 一個 6－ 平行數(shù)字控制工具描繪略圖 b. 2. 總體連接 3 圖 2 模擬系統(tǒng)的主要界面 3 制造業(yè)模擬仿 真的重要性 6－ 行數(shù)字控制機床的運動被它自己結(jié)構(gòu)特性所限制 : 各條 支架 的長度限制姿勢和位置。 球形輔助大量的搖擺角度極限。 因此，平行工作母機的銳利工具一定被放置進特定的工作空間。 然而 , 當制造的時候從復雜的表面的部份釋放 , 它難以確定銳利的工具是否安全地放置進了工作空間，而且無論制造業(yè)的代碼是不是錯誤的 ,不完全的或不合理的。代碼確認 , 包括格式的檢查，整體的檢查 , 合理的檢查，而且在制造工序開始之前完成系統(tǒng)的仿真。 制造業(yè)程序被模擬保證數(shù)字控制程序無錯誤和有能力完成已定路線。 顯然地，所有這 些程序?qū)ζ叫袡C工具的產(chǎn)品的實際重要性。 4 仿真軟件設(shè)計的原則 仿真軟件依照 2000窗口下面的 C++開放式繪圖介面依照模組設(shè)計的原則。依照模組設(shè)計的原則 , 系統(tǒng)發(fā)展使用物體 保系統(tǒng)的安全性和再現(xiàn)性 ,所有的核心組件使用成份物體模型和數(shù)據(jù)在系統(tǒng)組件之間的溝通以那為基礎(chǔ)溝通成份口。 輸入來源計劃模擬的痕跡是銳利的工具姿勢文件 ,包括銳利工具的笛卡爾坐標點和銳利工具的正常矢量。依照一個線性模仿和時間直線性，模擬運行過程。在模擬程序不超越任何的被限制的情況的環(huán)境之下， 運動軌跡文件將會生產(chǎn)被實際使用需要的那些腿的延長量的文件。系統(tǒng)仿真界面的主要界面被顯示 ,如圖 2所示。 一些主要功能選項被列出 , 像是運動軌跡編程，仿真和延長支架 , 等等。主要的視野框架是一個三維的(3 并行機工具的堅固模型。 在主要視野框架的正確區(qū)域上 , 三個副框架從頂端到底部被放置 , 分別地用來觀察控制視覺的角度并且表示刀的姿勢位置的叁數(shù)和那些支架的延長量。 制造過程的模塊 仿真 系統(tǒng)被顯示在圖 3 。 二個核心模塊是蹤影計劃程序模塊和制造業(yè)處理仿真模塊。前者用軌跡追蹤歸檔來提出對 4 應(yīng)的切割工具位置文件 ; 后者輸入切割工具位置文件模仿制造過程。 圖 3 6械工具制造業(yè)結(jié)構(gòu)處理模仿系 當 動態(tài)仿真開始 初始化 , 文件格式模塊打開 追蹤， 計劃 文件并且核對文本 數(shù)據(jù) , 接著 配置系統(tǒng)數(shù)據(jù) ; 在檢查工具 根據(jù)數(shù)據(jù)的 有效性以后 , 系統(tǒng) 根據(jù)切削刀具軌跡路線 開始執(zhí)行 制造過程動態(tài)仿真 。在 這個過程 期間 , 系統(tǒng)只檢查 工作空間的安全性 。 只要存在約束條件 。 系統(tǒng)便會激活相應(yīng)的判斷功能并執(zhí)行相應(yīng)的行動 。于是自動發(fā)出警告來通知用戶發(fā)生了什么故障以及出現(xiàn)了什么錯誤。 為了模仿 實際 制造過程 , 一個真正 三維 對象的參量必須 和實際 對應(yīng)的機械加工刀具的參數(shù)一致。 所有這數(shù)據(jù)由系統(tǒng) 訪 問 并且 配置 在 參量配置模塊 中 。這 些 數(shù)據(jù)代表 6 實際尺寸 , 譬如 靜態(tài)工作臺上六個 連接中心的絕對坐標值 , 相對移動框架內(nèi)，動態(tài)工作臺上六點球體聯(lián)結(jié)中心的坐標值，支架的最初長度，刀柄的直徑和長度，球頭半徑等。 檢查模塊的作用是檢查 追蹤 數(shù)據(jù)的 可靠 性 ，并且 確定 切削刀具的位置是否在工作范圍內(nèi) 。切削點坐標和常矢量方向余弦之間的關(guān)系由方程 1決定。根據(jù)方程1可以計算移動工作臺的參數(shù)，包括六個球體聯(lián)結(jié)中心的坐標，之后計算六個支架的長度，圖 4顯示了數(shù)據(jù)流程圖。 加工過程仿 真模塊的 輸入源 是切削刀具追蹤文件。 這個文件包括 (X 、 Y 、Z) 位置點以及刀具切削 (a, b, c)的 信息 ,此處 X, Y, Z 是 切削刀具點的位置坐標， a, b, c 是可以以三種方向余弦表示的形式。系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)裝載到數(shù)據(jù)緩沖器，然后交換兩個緩沖器。這樣加工過程能夠動態(tài)的顯示出來。圖 5表示了動態(tài)仿真的數(shù)據(jù)流程圖。 5 圖 4數(shù)據(jù)流程圖 6 圖 5 動態(tài)仿真數(shù)據(jù)流程圖 控制文件 , 也 稱 做 實用 加工 制造 文件，是數(shù)控代碼的驅(qū)動文件，總之 ，追蹤文件是一個含有追蹤平面信息的臨時中轉(zhuǎn)文件。在檢查追蹤文件 后，能夠保證可靠性和正確性。完成動態(tài)仿真后，能夠證明追蹤銑削平面的合理性。然而，實際加工過程需要實用 加工控制文件。根據(jù)相應(yīng)的機床刀具的控制要求。文件格式 I/件和追蹤文件一致。圖 6顯示了 處是靜態(tài)參數(shù)。 圖 6 追蹤 計劃模塊是 加工 過程動態(tài)仿真的代碼模塊。選擇好實際零件表面后，模塊產(chǎn)生切削刀具追蹤計劃文件。設(shè)置步驟如下：選擇追蹤類型。輸入?yún)?shù)，設(shè)置追蹤順序，如此相應(yīng)的直線模式，邊界線模式等等。 設(shè)置追蹤順序 ，譬如，相應(yīng)的直線模式，邊界線模 式等等。 在所有必需的參數(shù)值 設(shè) 置 好后 ,模塊根據(jù)插補精度和方程式 1計算出特定表面的離散點坐標值。這些數(shù)據(jù)通過圖 7所示的特定的數(shù)據(jù)格式寫入追蹤文件。 7 圖 7 特定數(shù)據(jù)格式 5 單葉雙曲面仿真 單葉雙曲面是一種典型的復雜曲面。其方程是 1222222 ???2） 式中， 8,6,10 ??? 仿真步驟如下：設(shè)置追蹤類型，輸入所需參數(shù)，比如速度，插補周期，切削刀具刀柄長度。然后單擊追蹤、創(chuàng)造文件菜單 產(chǎn)生追蹤文件，如圖 9所示，在核實文 件可靠性后，單擊按鈕開始加工過程仿真。同時系統(tǒng)從緩沖器得到數(shù)據(jù)并顯示位置，狀態(tài)，支架的長度。如果追蹤文件有錯誤，系統(tǒng)會檢查錯誤，系統(tǒng)會檢查錯誤并顯示信息來告知錯誤類型和位置。 6 個結(jié)論 總之 , 由于非線性關(guān)系，相信加工工具的動態(tài)控制更加復雜，為了維護 加工過程的安全，在實際加工過程之前。測量與控制代碼必須由仿真系統(tǒng)檢查。而且，追蹤文件的合理性可由仿真系統(tǒng)證明出。 在加工過程中對單葉雙曲面應(yīng)用仿真使，如果追蹤文件會有錯誤，系統(tǒng)能夠發(fā)現(xiàn)錯誤以避免任何故障，這種應(yīng)用表明了仿真系統(tǒng)的實用價值。