Aprendizaje CNC
1 Programación CNC y su desarrollo
La programación CNC es uno de los enlaces más efectivos en el sistema CAD/CAPP/CAM actual. Desempeña un papel importante en la realización de la automatización del diseño y el procesamiento. y mejorar el procesamiento. Desempeña un papel importante en la precisión y la calidad del procesamiento, acortando el ciclo de desarrollo del producto, etc. Tiene una gran cantidad de aplicaciones en campos como la industria de la aviación y la industria del automóvil. Debido a la fuerte demanda en la producción real, se han llevado a cabo investigaciones exhaustivas sobre la tecnología de programación CNC en el país y en el extranjero, y se han logrado resultados fructíferos. La siguiente es una introducción a la programación CNC y su desarrollo.
1.1 Conceptos básicos de programación CNC
La programación CNC es todo el proceso desde el dibujo de la pieza hasta la obtención de programas de mecanizado CNC. Su tarea principal es calcular el punto de ubicación del cortador (punto de ubicación del cortador denominado punto CL) en la pasada de mecanizado. El punto de posición de la herramienta generalmente se toma como el punto de intersección del eje de la herramienta y la superficie de la herramienta. En el mecanizado multieje, también se proporciona el vector del eje de la herramienta.
1.2 Descripción general del desarrollo de la tecnología de programación CNC
Para resolver el problema de programación en el mecanizado CNC, en la década de 1950, el MIT diseñó un lenguaje específicamente utilizado para la programación de mecanizado CNC de máquinas. piezas, denominada APT (herramienta programada automáticamente). Desde entonces, APT se ha desarrollado varias veces, formando sistemas como APTII, APTIII (para corte tridimensional), APT (mejora de algoritmos, agregando funciones de programación de procesamiento de superficies de múltiples coordenadas), APTAC (Advancedcontouring) (agregando un sistema de gestión de base de datos de corte). y APT/SS (SculpturedSurface) (función de programación de procesamiento de superficie de escultura agregada) y otras versiones avanzadas.
El uso del lenguaje APT para compilar programas CNC tiene las ventajas de programas concisos y control flexible del movimiento de la herramienta, lo que hace que la programación de mecanizado CNC desde el nivel de "lenguaje ensamblador" esté orientado a instrucciones de máquina herramienta hasta orientado a elementos geométricos. APT todavía tiene muchas ventajas Inconvenientes: al usar el lenguaje para definir la geometría de la pieza, es difícil describir formas geométricas complejas y carece de intuición geométrica; carece de visualización gráfica intuitiva de la forma de la pieza y la trayectoria del movimiento de la herramienta, y es difícil de métodos de verificación de la trayectoria de la herramienta; integrarse eficazmente con bases de datos CAD y sistemas CAPP Conexión no es fácil lograr un alto grado de automatización e integración;
En respuesta a las deficiencias del lenguaje APT, en 1978, la compañía francesa Dassault Aircraft Company comenzó a desarrollar un sistema que integraba diseño tridimensional, análisis y mecanizado NC, llamado CATIA. Pronto siguieron sistemas como EUCLID, UGII, INTERGRAPH, Pro/Engineering, MasterCAM y NPU/GNCP. Estos sistemas resolvieron eficazmente el problema del modelado geométrico, la visualización de la geometría de piezas, el diseño interactivo, la modificación y la generación de trayectorias de herramientas. y la verificación del proceso de corte han promovido el desarrollo de CAD y CAM en la dirección de la integración. En la década de 1980, basándose en el concepto de integración CAD/CAM, se formaron gradualmente los conceptos de Sistema de Fabricación Integrado por Computadora (CIMS) e Ingeniería Concurrente (CE). En la actualidad, para adaptarse a las necesidades del desarrollo de CIMS y CE, los sistemas de programación CNC se están desarrollando hacia la integración y la inteligencia.
En términos de integración, nos centramos en desarrollar sistemas de modelado de características paramétricas que cumplan con los estándares STEP (Estándar para el intercambio de datos de modelos de productos) Hasta ahora se ha realizado un trabajo fructífero, y así es. un tema candente en el desarrollo interno y externo; en términos de inteligencia, el trabajo acaba de comenzar y todavía tenemos que trabajar duro.
2 Estado actual de la investigación y el desarrollo de los métodos de generación de trayectorias de herramientas NC
El trabajo principal de la programación CNC es generar trayectorias de herramientas, luego discretizarlas en puntos de herramienta y generar programas de mecanizado CNC. mediante postprocesamiento. La siguiente es una introducción al método de generación de trayectorias de herramientas.
2.1 Método de generación de trayectorias de herramientas NC basado en puntos, líneas, superficies y cuerpos
La tecnología CAD comenzó a partir del dibujo bidimensional y pasó por las etapas de desarrollo de estructura alámbrica tridimensional, superficie y modelado de sólidos. Modelado de características paramétricas hasta ahora. En las etapas de dibujo bidimensional y estructura alámbrica tridimensional, el procesamiento CNC utiliza principalmente puntos y líneas como objetos impulsores, como el procesamiento de orificios, el procesamiento de contornos y el procesamiento de áreas planas. Este tipo de procesamiento requiere un alto nivel de operadores e interacciones complejas. Durante la etapa de desarrollo del modelado de superficies y sólidos apareció el procesamiento basado en sólidos. El objeto de procesamiento del procesamiento de entidades es una entidad (generalmente representada por una mezcla de CSG y BREP), que se obtiene mediante operaciones de conjunto (operaciones de unión, intersección, diferencia) de algunos vóxeles básicos. El mecanizado sólido no solo se puede utilizar para el mecanizado en desbaste y semiacabado de piezas, cortando grandes áreas y mejorando la eficiencia del mecanizado, sino que también se puede utilizar para la investigación y el desarrollo de sistemas de programación CNC basados en funciones, que es la base de las funciones. mecanizado.
El procesamiento de sólidos generalmente incluye dos tipos: procesamiento de contornos sólidos y procesamiento de áreas sólidas. El método de implementación del procesamiento de sólidos es el método de corte de capas (SLICE), que utiliza un conjunto de planos horizontales para cortar el sólido que se va a procesar y luego genera líneas equidistantes a partir de las líneas de intersección resultantes como ruta de la herramienta. Desde la perspectiva de las necesidades del sistema, este artículo implementa este tipo de procesamiento CNC basado en puntos, líneas, superficies y entidades en la plataforma de modelado geométrico ACIS.
2.2 Método de generación de trayectorias de herramientas NC basado en características
El modelado de características paramétricas se ha desarrollado durante un cierto período de tiempo, pero la investigación sobre métodos de generación de trayectorias de herramientas basadas en características apenas ha comenzado . El procesamiento de características permite a los programadores CNC ya no operar con información geométrica de bajo nivel (como puntos, líneas, superficies, entidades), sino realizar directamente la programación CNC en características que están en línea con los hábitos del personal técnico y de ingeniería, lo que mejora enormemente eficiencia de programación.
W.R.Mail y A.J.Mcleod proporcionaron un subsistema de generación de código NC basado en características en su investigación. El principio de funcionamiento de este sistema es: cada proceso de mecanizado de la pieza se puede considerar como un par para formar la suma. de los grupos de características de forma de la pieza a procesar. Luego, el procesamiento de la pieza se completa después de procesar por separado toda la característica de forma o el grupo de características de forma. El código NC para cada característica de forma o grupo de características de forma se puede generar automáticamente. El sistema desarrollado actualmente sólo es adecuado para el procesamiento de piezas 2,5D.
Lee y Chang desarrollaron un sistema que utiliza métodos de límites virtuales para generar automáticamente trayectorias de herramientas con características de superficie convexas de forma libre. El sistema funciona incrustando un bloque rectangular mínimo dentro de una superficie convexa de forma libre, de modo que la característica de la superficie convexa de forma libre se convierte en una característica cóncava. El bloque rectangular más pequeño combinado con el modelo del producto final constituye un modelo de producto indirecto llamado modelo virtual. El método de generación de trayectoria de herramienta se divide en tres pasos: (1) cortar características poliédricas; (2) cortar características de superficie de forma libre (3) cortar características de intersección;
JongYunJung estudió el problema de generación de trayectorias de herramientas sin corte basado en características. El artículo divide las trayectorias de mecanizado basadas en características en dos categorías: mecanizado de contornos y mecanizado de áreas interiores, y define las direcciones de corte de estos dos tipos de mecanizado. Al reducir la trayectoria de la herramienta de corte, se logra la optimización general de la trayectoria de la herramienta. El artículo se centra principalmente en varias características básicas (agujeros, huecos, escalones, ranuras), analiza las trayectorias típicas de las herramientas, la selección de herramientas y la secuencia de procesamiento de estas características básicas, y utiliza la tecnología IP (interprogramación) para evitar pasadas repetidas de herramientas para optimizar trayectorias de herramientas de corte. Además, JongYunJong también estudió la extracción de características de fabricación y herramientas basadas en características y rutas de herramientas en su tesis doctoral de 1991.
La base del procesamiento de características es el procesamiento de entidades y, por supuesto, también puede considerarse como un procesamiento de entidades más avanzado. Sin embargo, el procesamiento de características es diferente del procesamiento de entidades y el procesamiento de entidades tiene sus propias limitaciones.
Las principales diferencias entre el procesamiento de características y el procesamiento de entidades son las siguientes:
Conceptualmente, las características son elementos funcionales que forman partes, que se ajustan a los hábitos operativos del personal técnico y de ingeniería y son bien conocidos por los técnicos y de ingeniería. personal; las entidades son de bajo nivel El objeto geométrico es una geometría obtenida a través de una serie de operaciones booleanas, sin ninguna información semántica funcional, el procesamiento de la entidad es a menudo un procesamiento único de la parte completa (entidad). Pero, de hecho, es imposible procesar una pieza con una sola herramienta a la vez. Generalmente es necesario pasar por una serie de pasos, como mecanizado en desbaste, semiacabado y acabado. procesadas con diferentes herramientas; a veces una pieza requiere tanto torneado como fresado. Por lo tanto, el mecanizado sólido se utiliza principalmente para el mecanizado en desbaste y semiacabado de piezas. El procesamiento de funciones esencialmente resuelve los problemas anteriores; el procesamiento de funciones es más inteligente. Se pueden especificar ciertos métodos de procesamiento fijos para características específicas, especialmente aquellas características que se han especificado en el estándar STEP. Si desarrollamos métodos de procesamiento específicos para todas las características estándar, entonces se puede imaginar la conveniencia de procesar piezas hechas con características estándar. Si el sistema CAPP puede proporcionar las características de proceso correspondientes, entonces el sistema NCP puede reducir en gran medida la entrada interactiva y tener más inteligencia. Sin embargo, este procesamiento de entidades no se puede realizar;
El procesamiento de características favorece la integración integral de los sistemas CAD, CAPP, NCP y CNC, logrando el flujo bidireccional de información y sentando una buena base para CIMS. e incluso la ingeniería concurrente (CE) y el procesamiento físico son impotentes contra estos.
2.3 Análisis de los métodos de generación de trayectorias de herramientas NC en varios de los principales sistemas CAD/CAM actualmente en uso
La composición y funciones principales del CAM activo
Actualmente relativamente maduro CAM El sistema implementa principalmente la integración del sistema CAD/CAM en dos formas: sistemas CAD/CAM integrados (como UGII, Euclid, Pro/ENGINEER, etc.) y sistemas CAM relativamente independientes (como Mastercam, Surfcam, etc.). El primero obtiene modelos geométricos de productos directamente de los sistemas CAD en un formato de datos unificado internamente, mientras que el segundo obtiene principalmente modelos geométricos de productos de otros sistemas CAD a través de archivos neutrales. Sin embargo, no importa qué forma de sistema CAM sea, se compone de cinco módulos, a saber, el módulo de entrada de parámetros de proceso interactivo, el módulo de generación de trayectoria de herramienta, el módulo de edición de trayectoria de herramienta, el módulo de simulación dinámica de mecanizado tridimensional y el post -módulo de procesamiento. A continuación solo se analizarán los métodos de mecanizado NC de algunos sistemas CAD/CAM conocidos.
Análisis de los métodos de procesamiento UGII
En general, se cree que UGII es el mejor y más representativo software CNC de la industria. Su característica más distintiva es su potente método de generación de trayectorias de herramientas. Incluyendo torneado, fresado, corte de alambre y otros métodos de procesamiento completos. Entre ellos, el fresado tiene principalmente las siguientes funciones:
, PointtoPoint: procesamiento completo de varios orificios
, PanarMill: fresado plano. Incluyendo corte de línea unidireccional, corte de línea bidireccional, corte de anillo y procesamiento de contornos, etc.;
FixedContour: procesamiento de proyección fija de múltiples ejes. Utilice el método de proyección para controlar el movimiento de la herramienta en una sola superficie o en varias superficies. El movimiento de la herramienta se puede controlar mediante la trayectoria de la herramienta generada, una serie de puntos o un conjunto de curvas
, VariableContour; : procesamiento de proyección de eje variable;
, Parameterline: procesamiento de líneas isoparamétricas. Puede procesar una sola superficie curva o múltiples superficies curvas continuamente;
, ZigZagSurface: procesamiento de superficie de corte
, RoughtoDepth: procesamiento en bruto. Mecanizado de desbaste de la pieza en bruto a la profundidad especificada;
, CavityMill: procesamiento de cavidades en profundidad de varios niveles. Especialmente indicado para el mecanizado en desbaste de punzones y matrices cóncavas
, SequentialSurface: procesamiento de superficies curvas.
Proporciona el máximo control sobre el movimiento de la herramienta a lo largo de las líneas de la superficie de la pieza, la superficie guía y la superficie de inspección.
EDSUnigraphics también incluye una gran cantidad de otras funciones, que no se enumeran aquí.
Análisis del método de procesamiento STRATA
STRATA es un entorno de desarrollo de sistemas de programación CNC, que se basa en la plataforma de modelado geométrico ACIS.
Proporciona a los usuarios dos entornos de desarrollo de programación, a saber, la interfaz de lenguaje de comandos NC y la biblioteca de clases C de operación NC. Admite fresado, torneado y mecanizado NC de corte de alambre de tres ejes, y admite modelado de estructura alámbrica, superficie y geometría sólida. Su método de generación de trayectorias de herramientas NC se basa en modelos sólidos. Los métodos de procesamiento proporcionados por la biblioteca de clases de generación de trayectorias de herramientas NC basada en sólidos de STRATA incluyen:
ProfileToolpath: procesamiento de contornos
AreaClearToolpath: procesamiento de áreas planas; : Procesamiento de contorno sólido
SolidAreaClearToolpath: procesamiento de área de plano sólido
SolidFaceToolPath: procesamiento de superficie sólida
SolidSliceToolPath: procesamiento de plano de sección sólida
LanguagebasedToolpath: generación de rutas de herramientas basada en el lenguaje.
Otros software CAD/CAM, como Euclid, Cimitron, CV, CATIA, etc., tienen diferentes funciones NC, pero sus contenidos básicos son similares y no existe una diferencia esencial.
2.4 Principales problemas con los métodos de generación de trayectorias de herramientas en los sistemas CAM existentes
De acuerdo con los métodos de trabajo de los sistemas CAD/CAM tradicionales y los sistemas CNC, los sistemas CAM directa o indirectamente (a través de archivos neutrales) ) método para obtener el modelo de datos geométricos del producto del sistema CAD. El sistema CAM utiliza puntos, líneas, superficies o entidades en el modelo geométrico tridimensional como objetos impulsores para generar trayectorias de herramientas de mecanizado, que se procesan posteriormente en forma de archivos de posicionamiento de herramientas y se proporcionan a las máquinas herramienta CNC en forma de Códigos NC en todo el CAD /Existen los siguientes problemas durante el funcionamiento de los sistemas CAM y CNC:
El sistema CAM solo puede obtener la información geométrica de bajo nivel del producto del sistema CAD y no puede obtenerlo automáticamente. capturar la información de la forma geométrica del producto y las funciones de alto nivel del producto e información semántica. Por lo tanto, todo el proceso CAM debe completarse mediante interacción gráfica con la participación de ingenieros de fabricación experimentados. Por ejemplo: los ingenieros de fabricación deben seleccionar objetos de procesamiento (puntos, líneas, superficies o entidades), restricciones (sujeción, interferencia y colisión, etc.), herramientas y parámetros de procesamiento (dirección de corte, profundidad de corte, cantidad de avance, velocidad de avance, etc.) . El sistema general está menos automatizado.
La trayectoria de la herramienta generada por el sistema CAM también contiene solo información geométrica de bajo nivel (información de posicionamiento geométrico de líneas rectas y arcos) y una pequeña cantidad de información de control del proceso (como velocidad de avance, velocidad del husillo). , cambio de herramienta, etc.). Por lo tanto, el sistema CNC posterior no puede obtener requisitos de diseño de nivel superior (como tolerancias, acabado superficial, etc.), ni puede obtener parámetros del proceso de mecanizado relacionados con la generación de trayectorias de herramientas.
Los datos del producto entre los distintos módulos del sistema CAM no están unificados y cada módulo es relativamente independiente. Por ejemplo, el archivo de posicionamiento de la herramienta solo registra la trayectoria de la herramienta pero no los parámetros correspondientes del proceso de mecanizado. La simulación dinámica tridimensional solo registra la interferencia y colisión de la trayectoria de la herramienta, pero no registra los objetos de procesamiento que interfieren y chocan con ella. y los parámetros relacionados del proceso de mecanizado.
El sistema CAM es un sistema independiente. No existe un modelo de datos de producto unificado entre el sistema CAD y el sistema CAM. Incluso en un sistema CAD/CAM integrado, el intercambio de información es unidireccional y único.
El sistema CAM no puede comprender ni utilizar completamente toda la información sobre el producto en el sistema CAD, especialmente la información de características relacionadas con el procesamiento. De manera similar, el sistema CAD no puede obtener la información de los datos de procesamiento generados por el sistema CAM. Esto trae dificultades a la implementación de ingeniería concurrente.
3 Tecnología de simulación CNC
3.1 Concepto y aplicación de la simulación por ordenador
Desde el punto de vista de la ingeniería, la simulación consiste en estudiar mediante experimentos un modelo de sistema existente o sistemas planificados. Para analizar objetos dinámicos complejos, la simulación es un método eficaz que puede reducir los riesgos, acortar el ciclo de diseño y fabricación y ahorrar inversiones. La simulación por computadora es el proceso de realizar investigaciones experimentales en sistemas reales con la ayuda de computadoras y modelos de sistemas. Se desarrolla rápidamente con el desarrollo de la tecnología informática y desempeña un papel cada vez más importante en la simulación. El proceso de simulación por computadora se puede describir a través de tres actividades básicas entre los elementos que se muestran en la Figura 1:
La actividad de modelado se realiza a través de la observación o detección del sistema real, ignorando factores secundarios y variables indetectables. A partir de él se describe mediante métodos físicos o matemáticos la obtención de un modelo aproximado simplificado del sistema real. Debe haber similitud y correspondencia entre las funciones y parámetros del modelo aquí y el sistema real.
El modelo de simulación consiste en realizar cierto procesamiento algorítmico en el modelo matemático (modelo simplificado) del sistema para convertirlo en una forma adecuada (como convertir la integración numérica en un modelo de operación iterativo) y luego convertirse en aceptable para la computadora. El modelo de simulación es un modelo dos veces simplificado del sistema real.
El experimento de simulación se refiere al proceso de ejecutar el modelo de simulación del sistema en la computadora. La simulación es una tecnología que estudia sistemas reales a través de experimentos. A través de la tecnología de simulación, se puede aclarar la influencia de las variables estructurales internas y las condiciones ambientales del sistema.
La tendencia de desarrollo de la tecnología de simulación por ordenador se refleja principalmente en dos aspectos: la expansión de los campos de aplicación y la inteligencia de los ordenadores de simulación. La tecnología de simulación por computadora no solo continúa desarrollándose en los campos de tecnología de ingeniería tradicionales (aviación, aeroespacial, industria química, etc.), sino que también se expande a muchos campos ajenos a la ingeniería, como la socioeconomía y la biología. Además, tecnologías como el procesamiento paralelo y artificial. Inteligencia, bases de conocimiento y sistemas expertos. El desarrollo de la simulación por computadora está afectando el desarrollo de las computadoras de simulación.
La simulación de mecanizado CNC utiliza computadoras para simular el proceso de mecanizado real. Es una herramienta poderosa para verificar la confiabilidad de los programas de mecanizado CNC y predecir el proceso de corte, a fin de reducir el corte de prueba de las piezas de trabajo y mejorar la eficiencia de la producción. .
3.2 Estado de la investigación de la tecnología de simulación CNC
Las piezas procesadas por máquinas herramienta CNC se controlan mediante programas de instrucción CNC. Para garantizar la corrección de los programas CNC y evitar interferencias y colisiones durante el procesamiento, en la producción real, a menudo se utiliza el corte de prueba para la inspección. Sin embargo, este método requiere mucha mano de obra, es costoso, aumenta los costos de producción y aumenta el tiempo de procesamiento del producto y el ciclo de producción. Más tarde, se adoptó el método de visualización de trayectoria, es decir, usar un lápiz o bolígrafo en lugar de la herramienta, y usar una placa o papel de color en lugar de la pieza de trabajo para simular los gráficos bidimensionales de la trayectoria de movimiento de la herramienta (también puede mostrar una trayectoria de mecanizado de dos dimensiones y media), que tiene limitaciones considerables. Para el procesamiento tridimensional y multidimensional de piezas de trabajo, también se pueden utilizar materiales fáciles de cortar para reemplazar la pieza de trabajo (como parafina, madera, resina modificada y plástico, etc.) para verificar la trayectoria de corte del procesamiento. Sin embargo, el corte de prueba ocupará máquinas herramienta CNC y sitios de procesamiento. Con este fin, las personas han estado estudiando métodos de simulación por computadora que pueden reemplazar gradualmente el corte de prueba y han logrado avances importantes en el modelado, el cálculo de simulación y la visualización gráfica del entorno de corte de prueba. Actualmente, están trabajando para mejorar la precisión del modelo. y cálculo de simulación. Los gráficos mejorados y en tiempo real muestran realismo y otras direcciones.
A juzgar por las características del modelo del entorno de corte de prueba, la simulación actual del proceso de corte NC se divide en dos aspectos: simulación geométrica y simulación mecánica. La simulación geométrica no considera la influencia de los parámetros de corte, las fuerzas de corte y otros factores físicos, sino que solo simula el movimiento de la geometría de la pieza de trabajo de la herramienta para verificar la exactitud del programa NC. Puede reducir o eliminar problemas como daños en las máquinas herramienta, daños en los accesorios o roturas de las herramientas y el desguace de piezas causado por errores del programa; al mismo tiempo, puede reducir el tiempo desde el diseño del producto hasta la fabricación y reducir los costos de producción;
La simulación mecánica del proceso de corte pertenece a la categoría de simulación física. Predice el daño de la herramienta, la vibración de la herramienta y controla los parámetros de corte simulando las características mecánicas dinámicas del proceso de corte, optimizando así el proceso de corte.
El desarrollo de la tecnología de simulación geométrica se ha desarrollado con el desarrollo de la tecnología de modelado geométrico, incluida la visualización gráfica cualitativa y la verificación de interferencia cuantitativa. Los métodos utilizados actualmente incluyen el método de modelado de sólidos directo, el método basado en el espacio de imágenes y el método de intersección de vectores discretos.
3.3 Método de modelado sólido directo
Este método se refiere a la operación de diferencia booleana sólida de la envolvente formada por el movimiento del cuerpo de la pieza de trabajo y la herramienta. El cuerpo de la pieza de trabajo cambia con el proceso de corte. Se actualiza constantemente.
Sungurtekin y Velcker desarrollaron un sistema de simulación para fresadoras. El sistema utiliza el método CSG para registrar el modelo tridimensional del espacio en blanco. Utiliza algunas primitivas básicas como cuboides, cilindros, conos, etc., y operaciones de conjunto, especialmente operaciones de unión, para registrar el área escaneada por el espacio en blanco y. una serie de herramientas y luego Aplicar una operación de diferencia establecida para eliminar secuencialmente las áreas escaneadas del espacio en blanco. La denominada área de barrido se refiere al área recorrida por la herramienta de corte cuando se mueve a lo largo de una determinada trayectoria. La forma en blanco modificada se muestra después de escanear cada código NC.
El método del árbol conjunto de Kawashima et al. representa el área en blanco y de corte como un árbol conjunto (graftree), es decir, además de los nodos vacíos y llenos, los nodos límite también se utilizan como nodos de hoja. del octtree (punto octtree). Los nodos de límite contienen medios espacios y los objetos de los nodos se representan mediante operaciones CSG en estos medios espacios. El nivel de subdivisión del árbol de unión está determinado por el número de medios espacios permitidos por los nodos límite. La simulación de corte paso a paso se implementa utilizando operaciones diferentes entre la pieza en bruto y el área de corte. La visualización del espacio en blanco adopta el algoritmo de búfer de profundidad, que divide el espacio en blanco en polígonos para realizar la visualización del espacio en blanco.
El uso de métodos basados en modelado sólido para lograr la visualización en tiempo real de espacios en blanco continuamente actualizados lleva demasiado tiempo, por lo que se han propuesto algunos métodos basados en la observación.
3.4 Método basado en el espacio de la imagen
Este método utiliza el algoritmo de borrado del espacio de la imagen para implementar operaciones booleanas de entidad. VanHook utiliza el método de discretización del espacio de la imagen para realizar una simulación gráfica dinámica del proceso de mecanizado. Utilizó una idea de zbuffer similar al borrado de gráficos para diferenciar el espacio en blanco y la herramienta a lo largo de la línea de visión. En cada píxel de la pantalla, el espacio en blanco y la herramienta se representan como un cuboide a lo largo del eje z, lo que se denomina estructura Dexel. El proceso de cortar la pieza en bruto con la herramienta se simplifica a una operación booleana unidimensional a lo largo de la línea de visión, como se muestra en la Figura 3. El proceso de corte se convierte en una comparación de las dos estructuras Dexel:
CASO1 : Solo el espacio en blanco, muestra el espacio en blanco, rompe;
CASO2: El espacio en blanco está completamente detrás de la herramienta, muestra la herramienta, rompe;
CASO3: La herramienta corta el frente de la en blanco, actualiza la estructura dexel del espacio en blanco, muestra la herramienta, rompe;
CASO4: La herramienta corta el interior del espacio en blanco, elimina la estructura dexel del espacio en blanco, muestra la herramienta, rompe;
CASO5: La herramienta corta el interior del espacio en blanco, crea una nueva estructura dexel del espacio en blanco, muestra el espacio en blanco, rompe;
CASO6: La herramienta corta la parte posterior del espacio en blanco, actualiza la estructura dexel del espacio en blanco, muestra el espacio en blanco, romper;
CASO7: La herramienta está completamente detrás del espacio en blanco, muestra el espacio en blanco, romper;
CASO8: Solo herramienta, mostrar herramienta , romper.
Este método integra la operación booleana de la entidad y el proceso de visualización gráfica, de modo que la visualización gráfica de la simulación tenga un buen rendimiento en tiempo real.
Hsu y Yang propusieron un método eficaz de simulación en tiempo real para el fresado en tres ejes. Utilizan zmap como estructura de datos básica para registrar la altura del espacio en blanco en cada cuadrado de una cuadrícula bidimensional, es decir, el valor de la dirección z.
Esta estructura de datos solo es adecuada para la simulación de fresado de tres ejes en la dirección z del eje de la herramienta. Al cambiar el valor de profundidad en cada punto de movimiento de la herramienta para cada operación de fresado, es fácil actualizar el valor de zmap y actualizar la visualización gráfica de la pieza de trabajo.
3.5 Método de intersección de vectores discretos
Dado que la tecnología de modelado de sólidos existente no implica tolerancia ni representación de desplazamiento de superficie, y la operación booleana del espacio de píxeles no es precisa, la verificación de la simulación es difícil. Grandes limitaciones. Para ello, Chappel propuso un método de "vector puntual" basado en tecnología de superficies. Este método discretiza la superficie con cierta precisión y utiliza estos puntos discretos para representar la superficie. Tomando el vector normal de cada punto discreto como la dirección del vector del punto, la extensión se cruza con la superficie exterior de la pieza de trabajo. Al simular el proceso de corte de la herramienta, se calcula la distancia s desde cada punto discreto a la herramienta a lo largo del vector normal.
Sea sg y sm las desviaciones internas y externas del procesamiento de superficies curvas, respectivamente. Si sglt; S lt; SM, significa que el procesamiento está dentro del rango de error. ; sm significa corte perdido. Este método se divide en tres procesos: discretización de la superficie a cortar, ubicación del punto de detección e intersección entre el vector de puntos discretos y la entidad de la pieza de trabajo. El método de mapeo de imágenes se utiliza para mostrar el gráfico de error de mecanizado; el error de mecanizado en la superficie de la pieza se puede describir con precisión.
En general, la expresión del modelo geométrico en el método basado en modelado de sólidos es consistente con el proceso de mecanizado real, permitiendo comparar con precisión los resultados finales de la simulación con el producto diseñado; Los requisitos técnicos del modelado sólido son altos, la cantidad de cálculo es grande y es difícil de aplicar a la detección en tiempo real y la simulación dinámica en el entorno práctico informático actual. El método basado en el espacio de la imagen es mucho más rápido y puede lograr una simulación en tiempo real, pero debido a que los datos originales se han convertido en valores de píxeles, no es fácil realizar una detección precisa. El método de intersección de vectores discretos se basa en el tratamiento de la superficie de la pieza y puede describir con precisión el error de procesamiento de la superficie de la pieza. Se utiliza principalmente para la detección de errores en el procesamiento de superficies curvas.