文档介绍：西北工业大学硕士论文摘要
摘要
虚拟机床技术是世纪年代中后期随着虚拟制造发展而提出的一项新
技术,它是虚拟制造的支撑技术之一。它所具有的巨大经济效益及广阔的应用前
景,使其正日益成为国内外研究的热点之一。本文论述了基于三维图
形引擎实现机床几何建模和运动仿真的方法,本文所述方法可以实现任意数控机
床的几何建模和运动仿真。
虚拟机床所蕴含的内容十分丰富,几何建模和运动仿真是其最为基本的部
分,是实现虚拟机床全功能仿真的基础。本文运用面向对象建模技术建立了虚拟
机床各部件的三维模型,然后以构造的实体几何法构造出整个虚拟机
床几何模型。在几何模型的基础上,本文详细分析了五坐标加工中心的运动形式,
建立了虚拟机床的运动模型,运用基于线性插补的时间分割算法实现了对虚拟机
床的运动仿真。本文最后论述了真实感显示及虚拟漫游技术在虚拟机床中的运
用。
本文就虚拟机床的几何建模和运动仿真作了一些有益的尝试,基本构造出了
一个用于数控培训的仿真平台。当然,要实现虚拟机床的全功能仿真,还有大量
的工作要做,还有待人们作进一步的研究开发。
关键词虚拟机床几何建模运动仿真真实感显示虚拟漫游
西北工业大学硕卜论文

勿
西北工业大学硕卜论文
西北工业大学硕士论文第一章绪论
第一章绪论
虚拟制造的发展
自上个世纪年代以来,随着经济的发展和市场日趋饱和,全球制造企业
之间的竞争越来越激烈。决定制造企业全球竞争能力的主要指标是产品的开发
时间、质量、成本以及相应的服务,即
改进产品功能、提高产品质量、缩短开发时间、降低生产成本、完善售后服务
已成为制造业面临的共同任务。为适应市场瞬息多变的要求,多品种小批量的
生产逐渐成为主导生产形式,通过快速地、灵活地组织生产,以加快企业对市
场的响应速度,减少成本和生产周期。由此诞生了许多新的制造技术与制造系
统,如柔性制造系统、计算机集成制造系统智能制造系统
敏捷制造系统等。
然而,这些系统仍然存在着一些问题,主要有制造环境复杂,改变系统
投资较大、周期较长,且市场瞬息万变,在系统正式建立与运行之前,难以对
这些系统的效益和风险进行确实而有效的评估开发一个新产品,无法在投入
大量人力和经费之前,就确定其开发价值和对投产后所取得的效益及风险进行
准确而充分的评估不能在产品设计开发的各个阶段把握产品制造过程的实况,
不能确实而可行地协调设计与制造各阶段的关系,以寻求企业全局最优效益,
而不是各阶段的局部最优。
为了克服上述系统的弊端,随着计算机网络和虚拟现实等先进技术的进一
步发展,虚拟制造应运而生,它是信息技术和制造
科学相结合的产物,也是在激烈的市场竞争环境下产生的应对措施之一。虚拟
制造是敏捷制造的使能技术,是实际制造过程在计算机上的本质实现,即采用
计算机仿真与虚拟现实技术,在计算机上群组协同工作,实现产品的设计、工
艺规划、加工制造、性能分析、质量检验,以及企业各级过程的管理与控制等
产品制造的本质过程,以增强制造过程各级的决策与控制能力。其本质是以计
算机支持的仿真技木为前提,对设计、制造等生产过程进行统一建模,在产品
设计阶段,实时地、并行地模拟出产品未来制造全过程及其对产品设计的影响,
预测产品性能、产品制造技术、产品的可制造性,从而更有效、更经济地、柔
性灵活地组织生产,以达到产品的开发周期和成本的最小化,产品设计质量的
最优化,生产效率的最佳化。
广义的制造过程不仅包括了产品的设计、加工、装配,还包含了对企业生
西北工业大学硕卜论文第一章绪论
产活动的组织与控制。从这个观点出发,可以把虚拟制造划分为三类以设计
为中心的虚拟制造、以生产为中心的虚拟制造和以控制为中心的虚拟制造。
以设计为中心的虚拟制造强调以统一制造信息模型为基础,对数字化产
品模型进行仿真与分析、优化,进行产品的结构性能、运动学、动力学、热力
学方面的分析和可装配性分析,以获得对产品的设计评估与性能预测结果。
以生产为中心的虚拟制造是在企业资源的约束条件下,对企业的生产过
程进行仿真,对不同的加工过程及其组合进行优化。它对产品的“可生产性”进
行分析与评价,对制造资源和环境进行优化组合,通过提供精确的生产成本信
息对生产计划与调度进行合理化决策。
以控制为中心的虚拟制造是将仿真技术引入控制模型,提供模拟实际生
产过程的虚拟环境,使企业在考虑车间控制行为的基础上对制造过程进行优化
控制。
以上三种虚拟制造分别侧重于制造过程的不同方面但它们都以计算机建
模、仿真技术为一个重要