数控加工中图形文件的研究与仿真

摘要

数控加工是用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法，而数字信息的来源就是图形文件。但是数控系统并不能直接执行图形文件，需要提取其中的图形信息并转换为机床的控制信息，从而驱动机床的工作。论文针对两种特定的组织结构不同的图形文件进行了研究和仿真，分别是用于电脑绣花机的刺绣花样文件和用于数控切割机的切割零件文件。论文的主要工作如下： （1）进行了主流格式花样文件相互转换方案的设计。主流花样文件的格式包括DSB、DST、DSZ三种，论文以三种格式花样文件的分析和对比为基础，参考田岛刺绣制版软件完成了方案的设计。利用仿真检验转换得到的花样文件，证明了方案的正确性。 （2）设计了NC代码编译器。编译器能读取由NC程序组成的切割零件文件，在NC规则制定的情况下对NC程序进行词法、语法分析，能在错误情况下进行出错处理，最后生成DMC运动控制器能识别的DMC控制指令。 （3）设计了编程轨迹绘制模块，内嵌NC代码编译器，以通过编译处理的NC程序为输入，能够实现零件轮廓的静态绘制。 （4）设计了刀具中心轨迹绘制模块，其中利用刀补子模块计算刀补转接点的坐标；将一种改进的时间分割插补算法用于插补子模块，计算插补中间点的坐标；最后利用轨迹绘制子模块顺序直线连接插补点，完成刀具中心轨迹的动态绘制。绘图显示结果达到预期目标。 论文通过上述工作，提取了两种图形文件中加工工件的图形信息，为相应数控机床的运行提供了指导；同时利用提取的图形信息对加工工件进行模拟仿真，为图形文件的正确性检验提供了帮助。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1论文的研究背景及意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2数控加工中图形文件的发展与现状

1.2.1数控技术的发展与现状

1.2.2图形文件的发展与现状

1.2.3数控加工编程技术的发展与现状

1.3课题研究主要内容及论文章节安排

2数控加工中图形文件及其开发环境概述

2.1绣花机电控系统中的刺绣花样文件

2.1.1电脑绣花机与绣花机电控系统

2.1.2刺绣制版系统Tajima DG／ML

2.1.3电脑绣花文件格式

2.1.4机器格式花样文件的结构

2.1.5刺绣花样文件的仿真思路

2.2切割机控制系统中的零件文件

2.2.1数控切割机与切割机控制系统

2.2.2 NC代码

2.2.3 NC程序的结构及特点

2.2.4 NC代码处理方法分析

2.3开发环境介绍

2.3.1开发工具Qt及其机制

2.3.2.NET Framework、Visual Studio与C#

2.5本章小结

3刺绣花样文件的研究与转换

3.1主流花样文件的代码分析

3.1.1文件头的分析与比较

3.1.2文件体的分析

3.1.3花样文件的补充说明

3.2主流花样文件的对比

3.2.1换色、剪线代码的对比

3.2.1最大针迹、跳针长度的对比

3.2.3花样颜色情况对比

3.3主流花样文件的仿真

3.3.1花样文件仿真流程

3.4.2花样显示关键技术

3.4机器格式花样文件的相互转换

3.4.1文件转换中针迹位移的处理

3.4.2文件转换中功能码的处理

3.4.3花样格式转换模块

3.5本章小结

4 NC代码编译器的研究与设计

4.1 NC代码的研究

4.1.1 NC代码程序字介绍

4.1.2正则表达式表示NC程序字

4.2 NC代码编译器的设计

4.2.1需求分析及总体设计

4.2.2 NC代码规则的订做

4.2.3程序读入

4.2.4词法分析

4.2.5语法分析

4.2.6加工信息提取

4.2.7模态指令的处理

4.2.8目标代码生成

4.3本章小结

5切割轨迹模拟仿真

5.1模拟仿真总体设计思路

5.1.1编程轨迹绘制模块

5.1.2刀具中心轨迹绘制模块

5.2刀具半径补偿模块

5.2.1问题的提出

5.2.2刀具半径补偿中的转接

5.2.3转接点、转接矢量的计算

5.2.4刀具半径补偿模块实现

5.3插补模块

5.3.1时间分割插补

5.3.2时间分割法直线插补

5.3.3时间分割法圆弧插补

5.3.4插补模块的实现

5.4轨迹绘制模块

5.4.1轨迹绘制模块设计

5.4.2 GDI+与绘图的实现

5.4.3双缓冲技术实现动态绘图的无闪烁

5.5切割轨迹模拟仿真实例

5.5.1系统界面组成

5.5.2仿真实例

5.6本章小结

6总结与展望

6.1论文总结

6.2论文展望

致 谢

参考文献