基于Open+Inventor的虚拟数控培训系统开发

万方数据

罗陆锋，孙爽，李国琴，等：基于ＯｐｅｎＩｎｖｅｎｔｏｒ的虚拟数控培训系统开发２００９，３０（１９）４５５９设刀具从点彳（蜀，ｒｏ，Ｚｏ）运动到点以咒，ＥＺ）直线运动，刀具

移动速度为Ｆ，设插补周期为Ｔ，则每个插补周期的给定步长

为ＡＬ＝ＦＴ。设点Ａ到点Ｅ的距离为Ｌ，Ｌ在ＸＹ平面内的投影

长度为ＬＩ’则有：

点Ａ到Ｅ的距离

Ｌ＝√（ｘ，－ＸｏＹ＋（Ｋ—ｙｏ）２＋（乙～乙）２（１）

直线在ＸＹ平面上的投影长度

Ｌ’２√仪一盂ＨＫ—Ｋ）２Ｑ）

图６虚拟数控培训的初级原型系统根据』Ｌ－ＦＴ，可以推出得知

ＡＸ：——』竺竺型—一（３）

√（．砭一．碥）２＋（Ｋ—Ｋ）２１。（乙～磊）２

同理可得

ＡＹ：——』丝垒垒—一“）

√陇一盥）ⅥＫ—Ｋ）２“乙一ｚｏＹ

由于４）（，么Ｙ，ＡＺ具有位置轮换性，可知

ＡＺ：——垒些至坠—一（５）

√Ｃｚ一蜀）２ＨＫ—Ｋ）２＋（乙一五）２

插补点的计算坐标为

ｚ：Ｘ，－。＋觚：Ｘ，－１４．；—』型垒型皇（６）

√（．砭一．碥）２＋（Ｋ—Ｋ）２＋（ｚ：一ｚ；）２ｚ：ｚ一。＋ＡＹ，；Ｅ一。＋—；：：：：竺兰！坚兰三兰！兰一（７）

√（五一．碥）２＋（Ｅ—ｒｏ）２＋（ｚ：一乙）２

ｚｆ：ＺＨ＋ＡＺ，：Ｚ；－１４…——丝竺兰堡一（８）’√ＣＫ一出）Ⅵｚ—Ｋ）２＋（ｚ一磊）２

部分功能的实现代码如下：

ＳｏＴｒａｎｓｌａｔｉｏｎ＊ｄｊＴｒａｎｓｌａｔｉｏｎ＝ｎｅｗＳｏＴｒａｎｓｌａｔｉｏｎ；／／定义平移属性

ＳｏＴｒａｎｓｆｏｒｍ‘ｉｎｉｔｉａｌＴｒａｎｓｆｏｌ－ｒｅ＝ｎｅｗＳｏＴｒａｎｓｆｏｒｍ；

ＳＯＣａｌｃｕｌａｔｏｒ＊ｃａｌｅＸＹＺ－－ｎｅｗＳｏＣａｌｅｕｌａｔｏｒ；／／＇ｌｔｔｌ建计算引擎ＳｏＴｉｍｅＣｏｕｎｔｃｒ＊ｔｈｅｔａＣｏｕｎｔｅｒ＝－ＳｏＴｉｍｅＣｏｕｎｔｅｒ；／／创建ｒｈｅａ－Ｃｏｕｎｔｅｒ对象

ｔｈｅｔａＣｏｕａｔｅｒ－＞ｍａｘ＝３６０；ＮｔｈｅｔａＣｏｕｎｔｅｒ参数初始化

ｔｈｅｔａＣｏｕｎｔｅｒ－＞ｓｔｅｐ司；

ｔｈｅｔａＣｏｕｎｔｅｒ－＞ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－－０．０７５；

ｅａｌｅＸＹＺ－＞ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ．ｓｅｔｌＶａｌｕｅ（１，“ｔｅ－－－ｎｃ＿ｘ”）；ＮＸ坐标值

ｅａｌｅＸＹＺ－＞ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ．ｓｅｔｌＶａｌｕｅ（２，“ｔｄ－－ｎｃ＿ｙ”）；／／Ｙ坐标值

ｃａｌｅＸＹＺ－＞ｃｘｐｒｅｓｓｉｏｎ．ｓｅｔｌＶａｌｕｅ（３，“ｔｅ铷ｃ－ｚ”）；／／Ｚ坐标值

ｃａｌｃＸＹＺ．＞ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ．ｓｅｔｌＶａｌｕｅ（４，“ｏＡ＝ｖｅｃ３ｆ（ｔｃ，ｔｄ，ｔｅ）”）；

／／设定ＳｏＭＦＶｅｅ３ｆ类型数值

ｄｊＴｒａｎｓｌａｔｉｏｎ－＞ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ．ｅｎｎｎｅｅｔＦｒｏｍ（＆ｃａｌｃＸＹＺ－＞ｏＡ）；

／／移动刀具至ｏＡ位置处

６系统实现

运用三维建模软件３ＤＭＡＸ、ＣＡＴＩＡ构建了虚拟数控加工环境和数控机床，再利用虚拟现实开发包ＯｐｅｎＩｎｖｅｎｔｏｒ结合ＶｉｓｕａｌＣＨ６．０高级编程语言在ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ系统下实现了虚拟数控培训的初步原型系统，如图６所示。系统具有友好的交互界面，用户对机床的操作过程始终保持在三维环境中进行，因而，系统的沉浸感强，可起到良好的培训效果。

７结束语

本文基于ＯｐｅｎＩｎｖｅｎｔｏｒ提出了一种数控培训系统的实现方案，对系统中虚拟加工场景的绘制及其模型优化、ＮＣ编译、加工行为仿真等几个关键技术展开了研究。最后开发出培训系统初步原型系统，该系统打破了传统数控仿真软件的操作界面，在立体投影环境中具有深度沉浸感，交互性强，其优点是成本低、效率高，可以解决因经费不足所不能开设的数控培训实验，同时可避免因操作不当造成的机床损坏和可能带来的人身伤害。但目前开发的虚拟数控机床种类不够全面，今后的主要工作将是不断扩充和完善培训系统的内容，使之早日实现产业化。

参考文献：

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