文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
金属板料成形3D虚拟仿真平台关键技术研究
姓名:彭良友
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:张李超
2011-01-11
华中科技大学硕士学位论文
摘要
随着金属板料成形的研究与应用不断深入和虚拟仿真技术的不断发展,对金属板
料成形工艺软件的模拟仿真系统也提出了更高的要求。本文对金属板料成形的三维
仿真进行了深入的研究与探讨,并针对无模成形与数控板料折弯等工艺开发了虚拟
仿真系统。
首先介绍了 OpenSceneGraph 三维图形引擎的体系架构,通过对场景图形概念的
分析,研究了如何使用该平台建立场景以及进行场景的控制管理。
针对金属板料成形设备以及工艺特点,本文提出基于拉伸体建模技术,通过二维
轮廓信息实现对大多数几何实体的抽象建模;通过逆波兰表达式计算实现造型数据
的简单参数化,使同一个拓扑几何模型可以生成一系列不同尺寸、规格的实体模型;
最后研究并实现了基于两视图切片算法的扩展拉伸体建模技术,使得系统可以支持
复杂的三维模型创建,扩展了模型覆盖域。
针对无模成形工艺的仿真需求,本文使用关键帧插值技术转换 G 代码文件,并
通过时间轴的控制实现了路径动画功能;同时基于图像空间离散法使用柱状 Voxel
体素建立毛坯模型,实现了高性能的碰撞检测算法。该无模成形仿真系统已在为日
本 Amino 公司无模成形工艺规划软件 AFS2 得到实际应用。
在华中数控的数控板料折弯仿真系统的开发过程中,首先使用变形体动画技术解
决了板料柔体的仿真功能,并使用 VBO(Vertex Buffer Objects,顶点缓存对象)优
化了其显示性能;根据数控系统的硬件抽象层建立运动动画管理器,实现了虚拟折
弯机与数控系统的连接;并通过折弯工序的研究,将板料柔体和折弯机的运动控制
同步,实现了连续的折弯仿真功能,该仿真平台同时也为模拟仿真折弯工艺中的展
开长度、回弹、减薄等特性提供了支持。

关键词:虚拟仿真;金属板料成形;无模成形;柔体折弯;拉伸体建模;OSG
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华中科技大学硕士学位论文
Abstract
With deepening development of sheet metal forming and virtual reality technology,
the original simulation system of sheet metal forming process software has been unable to
meet with the acquirements of practical application scenarios. Therefore, in this article the
stereo 3D simulation of sheet metal forming has been investigated thoroughly. And the
virtual simulation system has been developed for dieless NC process C bending.
This paper introduced the architecture of the three-dimensional graphics engine
OpenSceneGraph, and its characteristics were summarized. Through analysis of the
concept of scene graph, an effective way had been investigated to set up the scene as well
as control and manage it.
For sheet metal forming equipment and technological features, this paper presents a
way to realize the abstract modeling for most modeling geometric entities by the
information of two-dimensional contour, using modeling techniques which is based on the
stretched body; then calculated the data by use of the reverse polish notat