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《南京理工大学》 2007年
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网络化制造系统中虚拟加工若干关键技术研究

徐建国  
【摘要】: 随着知识经济和信息技术的发展,网络化制造得到广泛研究和应用并逐渐取代传统制造模式成为新一代的先进制造模式。在网络化制造模式下,由于产品开发活动分布于不同企业的不同部门,企业只有得到数字化仿真工具,特别是数字化加工过程仿真工具的支持,才能真正实现产品的快速设计和开发。虚拟加工是实际加工过程在不消耗能源和资源的计算机虚拟环境中的本质映射。它一方面使设计人员可以根据仿真结果评价设计零件的可加工性,另一方面也使得工艺人员能够在实际加工前检验数控工艺和数控程序的正确性,从而有力地支持网络化制造的异地产品协同开发。因此,研究网络化制造系统中虚拟加工关键技术具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文首先从虚拟加工的特点入手,在对虚拟加工系统进行需求分析的基础上,提出一种由界面层、功能层和数据层三个层次组成的虚拟加工系统体系结构,讨论了系统实现所需的关键技术,为论文的研究确定了方向。 虚拟加工环境模型是网络化制造系统数字模型的重要组成部分,是实现虚拟加工的基础。根据虚拟加工环境模型的功能需求分析,提出了由部件层、设备层和环境层组成的虚拟加工环境层次模型。部件模型由部件几何模型和部件物理属性仿真模型组成。部件几何模型又进一步分为显示几何模型和工程语义模型,它不依赖于具体商用CAD软件。设备模型由设备配置模型和设备行为控制模型组成,环境模型由环境配置模型和环境行为控制模型组成。此层次模型具有扩展性好、信息完备、支持重构等优点,为虚拟加工系统的实现提供了支持。 网络化制造系统中数控设备的分布性和多样性要求数控程序解析器具有通用性。通过对数控程序格式的分析,提出一个通用数控程序解析器的框架结构及其处理流程。基于调用堆栈对子程序进行检错和解析处理,高效地实现了数控程序段位置的跳转、子程序调用次数的控制以及调用现场的恢复。提出了用于对解析器进行功能扩展的数控系统定制方法,使用户可以方便快捷地建立新数控系统的规则。基于正则表达式对数控程序进行语法分析,实现简单,效率高。设计了支持通用数控程序解析的规则数据库表结构。 加工过程可视化仿真是虚拟加工的核心功能之一。提出了加工表面的细分方法和通用刀具廓形扫掠体表面方程的求解方法,在此基础上,提出了基于三角网格模型的优化仿真算法。为了提高虚拟加工可视化仿真的实时性,提出一个改进的区域划分算法,对三角面片区域判定、虚拟场景部件遍历及重绘区域判定三个方面的问题进行了深入探讨,并就区域粒度对算法性能的影响作了实验分析。 碰撞检测是全面验证数控工艺和数控程序所必需的另一关键技术。提出了一个面向虚拟加工的混合碰撞检测算法。算法由两部分组成,其一为物体空间的包围盒检测算法,其二为图像空间的碰撞检测算法。采用扫掠和裁剪算法进行物体空间的粗判断,用以快速排除未发生碰撞的物体对。继而采用图像空间算法精确检测物体对之间的相交状况。首先判断图形硬件是否支持可见性查询;如果支持,选用基于可见性查询的算法进行碰撞检测;否则,选用基于深度-模板测试的算法进行检测;以此兼顾算法的适应性和效率。对算法的性能作了实验分析,实验结果表明此算法显著提高了碰撞检测的效率。 基于网络化异地协同设计制造系统e-CWS,应用本文的研究成果,采用面向对象和组件化程序设计方法开发了一个虚拟加工原型系统VMS,并进行了虚拟加工可视化仿真的实例验证。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TH166

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 宿崇;虚拟磨削关键理论及其技术的研究[D];东北大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 赵德金;基于虚拟制造的金属板材成型加工仿真技术研究[D];南京理工大学;2012年
2 杜云汉;基于虚拟制造的焊接工艺计算机仿真技术研究[D];南京理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李学庆,孟祥旭,汪嘉业;基于Minkowski差构造技术的凸体碰撞检测算法[J];工程图学学报;2002年04期
2 柳卓之,李圣怡,王罗,唐罗生,魏桂林,刘西杰;虚拟加工过程的建模与仿真[J];国防科技大学学报;1998年04期
3 刘振宇,谭建荣,张树有;面向虚拟装配的产品层次信息表达研究[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年03期
4 沈春龙,张友良;三维虚拟加工环境及其关键技术的研究[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年10期
5 罗堃;三角片离散法实现数控铣床加工仿真[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年11期
6 余湛悦,周来水,张臣,庄海军,周儒荣;提高数控加工仿真速度和效果的关键技术研究[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年05期
7 唐杰,张福炎;一种任意网格模型的选择细化算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年01期
8 张得礼,周来水;三轴数控铣床系统图形的实时显示[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年09期
9 严隽琪,蒋祖华,马登哲;基于全息产品建模的虚拟加工[J];计算机集成制造系统-CIMS;2000年05期
10 范玉顺;网络化制造的内涵与关键技术问题[J];计算机集成制造系统-CIMS;2003年07期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 伍铁军;数控加工仿真关键技术研究与软件开发[D];南京航空航天大学;2001年
2 沈春龙;虚拟制造可视化环境及其过程管理的技术研究[D];南京理工大学;2002年
3 余湛悦;并行化数控编程和加工仿真关键技术的研究与实现[D];南京航空航天大学;2003年
4 刘远祥;虚拟加工过程建模及加速分析技术研究[D];南京理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张谞;可重构的虚拟加工环境技术研究[D];南京理工大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王季琨;传统制造技术与先进制造技术[J];安徽机电学院学报(自然科学版);1999年01期
2 李志辉,查建中,鄂明成,李英娜;虚拟制造开放式层次化体系结构的研究[J];北方交通大学学报;2003年01期
3 焦军强;;国内制造业发展与信息化[J];办公自动化;2008年12期
4 王涛;李宏才;闫清东;;车辆综合传动装置虚拟装配研究[J];车辆与动力技术;2009年04期
5 徐平,唐敦兵,林海凡,李东波;企业产品竞争力评价模型[J];兵工自动化;1999年04期
6 雷伟杰,蔡勇;基于分层次细节模型的场景快速绘制[J];兵工自动化;2004年05期
7 张训虎;朱辉;陈秋伟;;三维地理信息系统在城市规划领域应用研究[J];北京测绘;2012年03期
8 孙逊;诸雪征;余世魁;向章平;;喷火器仿真训练系统的设计与实现[J];北京工业大学学报;2009年10期
9 赵晓峰;赵正旭;周以齐;杨超英;;设备操作控制过程模型及其仿真环境的规范化研究[J];北京工业大学学报;2012年03期
10 段大高,杨庆东,王科社,刘国庆;虚拟环境下五轴加工中心的建模技术研究[J];北京机械工业学院学报;2001年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王翔;沈连婠;周自强;;光成型技术在网络化制造中的应用[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 冯奇斌;吕国强;;面向敏捷制造的分布式测量系统[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
3 张为民;来新泉;;SMT的虚拟制造及其关键技术[A];2003中国电子制造技术论坛暨展会暨第七届SMT、SMD技术研讨会论文集[C];2003年
4 杨雪春;;虚拟制造技术推动制造业创新[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
5 齐敏;郝重阳;佟明安;高晓滨;张先勇;淮永建;;碰撞检测理论与技术分析[A];中国体视学学会图像分析专业、中国体视学学会仿真与虚拟现实专业、中国航空学会信号与信息处理专业第一届联合学术会议论文集[C];2000年
6 龙鹏程;刘松林;吴宜灿;;基于行车的Fusion虚拟装配系统的设计研究[A];第十二届反应堆数值计算与粒子输运学术会议论文集[C];2008年
7 曾景华;高国清;;虚拟制造技术及应用[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
8 张晓伟;姚红良;李小彭;闻邦椿;;基于虚拟样机的桩机动态特性分析[A];首届泛珠三角先进制造技术论坛暨第八届粤港机电工程技术与应用研讨会论文专辑[C];2004年
9 卢桂萍;娄燕;刘力华;;镁合金挤压机虚拟加工仿真系统设计[A];首届珠中江科协论坛论文集[C];2011年
10 朱立达;朱春霞;蔡光起;;虚拟数控技术在车削加工过程中的研究[A];2006年全国电子机械和微波结构工艺学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡沙;面向服务的模具企业信息系统集成平台关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
2 徐文君;面向制造的网络服务质量相关理论和关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
3 赵晓峰;虚拟制造环境的信息规范及其Z描述研究[D];山东大学;2010年
4 李正军;林—浆—纸产业集群供应链协同管理研究[D];中南林业科技大学;2010年
5 孙卫红;基于知识的网络化制造工艺设计技术及其在机床装备制造中的应用[D];浙江大学;2010年
6 卢科青;逆向工程中多传感器集成的自由曲面数字化测量及其数据预处理方法研究[D];浙江大学;2010年
7 张秀芬;复杂产品可拆卸性分析与低碳结构进化设计技术研究[D];浙江大学;2011年
8 杨春丽;网络化协作条件下R&D动态联盟管理机制研究[D];吉林大学;2011年
9 于加晴;基于分解的设计过程重用方法研究[D];北京交通大学;2011年
10 韩豹;东北垄作株间机械除草关键部件研究与整机设计[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘飞;基于Pro/E的装配公差设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 贺平照;船舶传动系统网络化设计平台研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 缪儒欢;基于XNA的虚拟装配技术研究[D];大连理工大学;2010年
4 夏红霞;面向通用类机械产品虚拟装配的工程数据库管理系统研究[D];合肥工业大学;2010年
5 孔政伟;数控铣削物理仿真及优化系统研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
6 钟作良;T照明公司定制产品中的多项目进度管理[D];华南理工大学;2011年
7 黄福志;面向虚拟制造的车削加工仿真关键技术研究[D];长春工业大学;2010年
8 孙玲玲;基于QFD和DOE的产品优化设计研究[D];浙江大学;2011年
9 章璟;基于IEC61970标准的配电网模型研究[D];南昌大学;2010年
10 邢一思;虚拟手术仿真系统中碰撞检测的研究[D];南昌大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭晓光;郭东明;康仁科;金洙吉;;单晶硅纳米级磨削过程中磨粒磨损的分子动力学仿真[J];半导体学报;2008年06期
2 刘佳,卢晓煜;计算机辅助加工工件变形分析方法[J];北京理工大学学报;2002年06期
3 郭力;;钛合金材料超高速磨削湿式温度场的有限元仿真[J];湖南文理学院学报(自然科学版);2008年04期
4 王蕾,葛研军,巩亚东,王宛山;基于Web数控加工3D几何仿真技术[J];东北大学学报;2002年05期
5 高航,李剑;磨削温度场通式及其计算机仿真分析[J];东北大学学报;2004年06期
6 孙凌翔;李劲松;;数控等离子弧切割多参数的选择与优化控制[J];电焊机;2011年02期
7 聂所林,郭邦华;数控空气等离子弧切割技术及应用[J];电力机车与城轨车辆;2004年02期
8 卢碧红,葛研军,王启义;虚拟车削加工尺寸精度预报方法[J];大连铁道学院学报;2000年03期
9 许立,原彬,施志辉;数控车削加工仿真系统的研究与实现[J];大连铁道学院学报;2002年02期
10 黄辉;陈宇拓;;利用VisualC++为OpenGL设计交互界面[J];电脑知识与技术;2006年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 伍铁军;数控加工仿真关键技术研究与软件开发[D];南京航空航天大学;2001年
2 余湛悦;并行化数控编程和加工仿真关键技术的研究与实现[D];南京航空航天大学;2003年
3 陈勇;平面铣削加工过程虚拟仿真系统的开发及其应用研究[D];华侨大学;2004年
4 沙智华;基于拟实体数控车削加工仿真研究[D];大连交通大学;2005年
5 李清;虚拟数控铣床加工过程仿真系统及相关技术的研究[D];天津大学;2004年
6 熊越东;基于虚拟现实技术的螺旋锥齿轮CNC加工仿真理论与方法研究[D];天津大学;2005年
7 郭魂;航空多框整体结构件铣削变形机理与预测分析研究[D];南京航空航天大学;2005年
8 霍凤伟;硅片延性域磨削机理研究[D];大连理工大学;2006年
9 胡晓燕;计算流体力学中的SPH方法和MLSPH方法研究[D];中国工程物理研究院;2006年
10 范胜波;虚拟数控车削加工质量预测系统的研究[D];天津大学;2005年
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1 余勤科;虚拟数控系统关键技术研究[D];西安电子科技大学;2001年
2 陈建满;高速铣削表面形貌的仿真与实验研究[D];南京航空航天大学;2002年
3 余斌;基于OpenGL的数控加工仿真系统的研究与开发[D];四川大学;2002年
4 于会涛;虚拟制造技术分析及其环境的建立[D];西北工业大学;2002年
5 高彤;铣削加工表面形貌及端铣加工变形仿真研究[D];西北工业大学;2004年
6 朱兆民;等离子体弧变厚度切割工艺参数控制研究[D];大连理工大学;2004年
7 毛明辉;数控仿真建模及实现技术研究[D];南京理工大学;2004年
8 阎海鹏;高速铣削铝合金切削温度的研究[D];南京理工大学;2004年
9 王洪刚;虚拟数控机床仿真系统的研究[D];浙江大学;2004年
10 陈鉴;基于网络的数控仿真系统研究[D];东南大学;2004年
【二级引证文献】
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1 黄俊;刘小平;徐少平;;虚拟焊接仿真系统研究进展[J];计算机与现代化;2011年06期
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1 黄俊;具有力反馈的SMAW焊接仿真系统的设计与研究[D];南昌大学;2011年
2 赵德金;基于虚拟制造的金属板材成型加工仿真技术研究[D];南京理工大学;2012年
3 徐志鹏;脆硬材料超高速磨削仿真研究[D];东北大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王飞,杨湘龙,冯允成;虚拟现实仿真技术及在飞机装配中的应用[J];北京航空航天大学学报;2001年02期
2 宿红毅,战守义,陈谊;面向仿真的虚拟现实开发平台的设计[J];北京理工大学学报;2001年01期
3 陈谊,战守义,宿红毅;虚拟现实开发工具中几何对象的表示及存储[J];北京理工大学学报;2001年01期
4 林田,姜艳,张建立,俞研;基于虚拟环境的先进制造系统仿真技术[J];长春光学精密机械学院学报;1999年04期
5 王蕾,葛研军,巩亚东,王宛山;基于Web数控加工3D几何仿真技术[J];东北大学学报;2002年05期
6 陈以增,任朝辉,唐加福,任立义;基于QFD的产品多目标规划模型[J];东北大学学报;2003年01期
7 方自虎;宋启根;;两端支承圆柱壳有限条分析[J];东南大学学报;1993年04期
8 许琪楼,姜锐,唐国明;二邻边支承二邻边自由的矩形板弯曲统一求解方法[J];东南大学学报(自然科学版);2000年02期
9 梁宏宝,钟诗胜,王知行,闫继东,王庆娟;机械虚拟加工技术[J];大庆石油学院学报;2000年02期
10 周连有;悬臂板在局部荷载作用下弯矩计算的新方法[J];港工技术;1990年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 伍铁军;数控加工仿真关键技术研究与软件开发[D];南京航空航天大学;2001年
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1 王明红,裘建新,周炳海,陈慧芳;Web环境下面向网络化制造的机械产品设计技术[J];机械制造;2002年11期
2 罗天龙,孙克豪;虚拟设计与网络化制造研究综述[J];机械制造;2004年07期
3 贺文锐,何卫平;基于Web Services的网络化制造资源管理的关键技术研究[J];计算机集成制造系统-CIMS;2004年11期
4 任祖平;;网络化制造实验室建设探索[J];中国职业技术教育;2010年02期
5 黄国庆,蔡英,樊留群,张为民;数控机床的网络化[J];江南大学学报(自然科学版);2002年02期
6 刘天湖,陈新度,陈新,吴磊,曾伟燕;制造业信息集成策略[J];机电工程技术;2005年02期
7 董文辉,巩亚东,王宛山;基于遗传算法的网络化制造伙伴选择与优化[J];东北大学学报(自然科学版);2005年05期
8 蒋志峰,周晓军;基于网络化制造的虚拟仪器监测系统初探[J];机械制造;2002年11期
9 屈喜龙,孙林夫;遗传算法在制造资源优化配置中的实现[J];华侨大学学报(自然科学版);2005年01期
10 王萍,王金鹏,刘持平;网络化制造环境下基于XML的仓储管理关键技术研究及应用[J];贵州工业大学学报(自然科学版);2005年05期
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1 王翔;沈连婠;周自强;;光成型技术在网络化制造中的应用[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 李达;;速度解析器在轧钢传动系统中的应用[A];中国计量协会冶金分会2010年会论文集[C];2010年
3 王辉;丁明君;杨进;;正则表达式在企业信息管理开发中的应用[A];2010年MIS/S&A学术交流会议论文集(中国造船工程学会学术论文集)[C];2010年
4 殷强;鲜斌;张垚;于琰平;李浩涛;曾伟;;四旋翼无人机可视化仿真系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
5 李仲学;李翠平;赵文广;;采矿工程中的可视化仿真及虚拟现实[A];'2000系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2000年
6 赵道致;方淼;;网络化制造的关键——物流、信息流、资金流和知识流的集成[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
7 刘征;;通信协议机械证明的实现[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
8 董文莉;孟洛明;;XML网管接口一致性测试中XML解析器的开发[A];第六届全国计算机应用联合学术会议论文集[C];2002年
9 李大林;白萌;李英玉;;航天任务可视化仿真平台VisualSpace设计与分析[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年
10 张玮;杨作宾;全厚德;朱元昌;;武器随动系统动态特性的可视化仿真[A];'2000系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 北京市科学技术委员会 侯国光;发展网络化制造振兴北京制造业[N];科技日报;2003年
2 朱俊玄 商务印书馆;《语法分析讲稿》:方法与问题并重[N];中国社会科学报;2011年
3 本报记者 张承东;新北京 新制造[N];网络世界;2004年
4 北京北内制造业高新技术孵化基地有限公司总经理 朱士安;网络化制造模式探索[N];中国高新技术产业导报;2002年
5 柯云;面向网络化制造[N];科技日报;2003年
6 本报记者 王虹;网络化制造:打造全新生产模式[N];中国机电日报;2001年
7 北京市科委 侯国光 马滨;三个平台搭起网络化制造“骨架”[N];计算机世界;2004年
8 本报记者 宦建新 通讯员 何鑫炎 任渊硕;纺织企业走向“网络化制造”[N];科技日报;2005年
9 浙江大学 郑小林蔡铭 王正肖 陈德人 董金祥;网络化制造融合绍兴轻纺产业群[N];中国计算机报;2007年
10 佳师;思科“网络化制造”掀开大幕[N];中国电子报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐建国;网络化制造系统中虚拟加工若干关键技术研究[D];南京理工大学;2007年
2 孙卫红;基于知识的网络化制造工艺设计技术及其在机床装备制造中的应用[D];浙江大学;2010年
3 闫伟国;网络化制造模式下DNC关键技术研究[D];大连理工大学;2003年
4 张亚玲;网络化制造中的信息安全理论与技术研究[D];西安理工大学;2008年
5 刘怀亮;基于Web Services的网络化制造若干关键技术研究[D];西安电子科技大学;2003年
6 徐向纮;网络化制造的若干理论与方法研究[D];浙江大学;2002年
7 罗书强;网络化制造模式下质量决策支持系统的研究[D];重庆大学;2003年
8 袁庆霓;基于网络化制造环境的制造资源共享服务语义关键技术研究[D];西南交通大学;2010年
9 尹勇;物理隔离理论与系统的研究及其在网络化制造中的实践[D];华中科技大学;2004年
10 史琦;网络化制造中面向过程的系统建模及关键技术研究[D];西北工业大学;2003年
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1 岳珂;基于自动机的嵌入式HTML解析器的设计与实现[D];重庆大学;2008年
2 郭邦财;基于DOM/AST技术的C语言解析器设计[D];武汉理工大学;2011年
3 郑修予;网络化CAD平台研究及纹织CAD服务的设计与实现[D];浙江大学;2005年
4 郭晓宁;平面连杆机构自动分析的可视化仿真[D];西安理工大学;2000年
5 贺歆;弹目遭遇动态可视化仿真研究[D];南京理工大学;2004年
6 毛师彬;飞机鲁棒控制器设计及可视化仿真[D];西北工业大学;2005年
7 杨小勇;基于可视化仿真的MC-CDMA系统若干关键技术研究[D];北京工业大学;2002年
8 万洪莉;基于Web服务的EAI在网络化制造中的应用[D];沈阳工业大学;2004年
9 高二峰;潜油电泵机组通过水平井弯曲段可视化仿真[D];中国石油大学;2011年
10 陈宇;基于CSCW的区域性网络化制造平台关键技术研究[D];华中科技大学;2004年
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