[發(fā)明專利]一種VR場景中銑刀切削毛坯時模型的實時修改方法

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• 申請日: 2019-02-15
• 公開（公告）號: CN109814489A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設計）人: 劉勝;于興雷;張?zhí)m勇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于機械加工制造領域，具體涉及一種VR場景中銑刀切削毛坯時模型的實時修改方法，包括以下步驟：定義用來衡量仿真精度的系統(tǒng)誤差為δ；確定軌跡面上的修改點；計算典型刀型A修改點的深度；計算典型刀型B修改點的深度；計算典型刀型C修改點的深度。本發(fā)明對實體修改的速度與加工代碼的多少無關；計算過程穩(wěn)定可靠；計算結果的顯示與觀察方式和視線方向無關，在修改過程中或修改結束之后可以實時縮放、旋轉、平移；能夠顯示整個真實的切削過程并對加工結果進行誤差測量。

技術領域

本發(fā)明屬于機械加工制造領域，具體涉及一種VR場景中銑刀切削毛坯時模型的實時修改方法。

背景技術

在虛擬現(xiàn)實場景制作過程中，建立三維模型是最基本的一步，而實際應用的虛擬場景中的三維模型往往都是由三角拓撲面組成的靜態(tài)網(wǎng)格體，不能隨著用戶需求而實時地改變模型的形狀。尤其是在數(shù)控加工過程中，如何實時表達刀具對零件修改的過程，也就是如何實現(xiàn)對實體模型的實時修改成為虛擬現(xiàn)實場景構建的一個難點。

傳統(tǒng)的方法一是采取線框方法，這種方法只能用于校驗數(shù)控代碼有無明顯錯誤，不能顯示整個真實的切削過程并對加工結果進行誤差測量；二是采用布爾實體造型技術，這種方法對待加工毛坯和刀具均采用標準的數(shù)學模型表示，但也存在一些問題：對于復雜零件等待時間和數(shù)據(jù)量大大增加，求交過程和離散顯示過程所消耗的時間將降低其實時性能，并且求交過程中計算穩(wěn)定性將影響整個仿真過程；三是采用視向離散法，這種方法可以達到很好的顯示效果和實時性能，但其加工結果不具有連續(xù)性。

為了實現(xiàn)數(shù)控加工過程中銑刀實時修改模型的精度，并且保證觀察者在虛擬現(xiàn)實場景中可以自由實現(xiàn)銑刀的加速、減速、暫停和旋轉等動作，一種可行的方法是研究一種精度高、可以實時修改實體模型的技術。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于虛擬現(xiàn)實場景構建中，數(shù)控加工中銑刀切削毛坯時三維模型的實時修改方法。

一種VR場景中銑刀切削毛坯時模型的實時修改方法，包括以下步驟：

(1)定義用來衡量仿真精度的系統(tǒng)誤差為δ；

(2)確定軌跡面上的修改點；

(3)計算典型刀型A修改點的深度；

(4)計算典型刀型B修改點的深度；

(5)計算典型刀型C修改點的深度。

所述定義用來衡量仿真精度的系統(tǒng)誤差為δ，包括：

系統(tǒng)誤差為：

其中，a×b為毛坯表面尺寸，m×n為網(wǎng)格劃分。

所述確定軌跡面上的修改點，包括：

對任意節(jié)點P(x，y)，滿足以下條件之一則為修改點：

(1)-R≤y≤R and-L≤x≤L

(2)-R≤y≤R and|PS|≤R

(3)-R≤y≤R and|PE|≤R

其中S是銑刀起點在X-Y平面上的投影，E是銑刀終點在X-Y平面上的投影，S與E之間的距離為2L，S與E的中點是原點。

所述計算典型刀型A修改點的深度，包括：

設P(x,y,z)是一個修改點，它的x，y坐標是已知的，柱面SE的方程為

其中，X(x,y,z)是任意一點，是平行于SE的單位向量；

將P代入后可以得到P在圓柱面上的坐標P(x,y,z)；

線SE的參數(shù)方程為：中t是參數(shù)；