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研究生:陳易鋟
研究生(外文):Yi-Chien Chen
論文名稱:虛擬三軸銑削綜合加工機之開發與教學輔助應用之研究
論文名稱(外文):Research on the Development of a Virtual Three-Axis Milling Machining Center and the Assistance in NC Lecture
指導教授:高永洲高永洲引用關係
指導教授(外文):Yung-Chou Kao
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:機械與精密工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:97
中文關鍵詞:虛擬實境數控工具機虛擬控制器教學輔助
外文關鍵詞:Virtual RealityCNC MachineVirtual ControllerTeaching Assistance
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虛擬實境的應用在各領域都可見到相關實例,軟硬體的快速發展更使虛擬實境發揮其強大的影響力,本文針對三軸數控工具機的模擬,應用虛擬實境技術,整合虛擬控制器的開發與虛擬場景的建立,提出虛擬工具機之建構流程,以三軸加工中心機為實作對象,結合數控程式解譯模組完成程式控制模擬與座標轉換,並包含手動控制、工件尋邊與自動換刀系統的模擬,配合即時刀具路徑顯示與物件碰撞偵測,可做為實際加工前的檢查與驗證。另外也結合聲音效果與環境材質貼圖,以提升系統的擬真度。由於數控機具昂貴,國內的教學單位普遍有設備不足的問題,本研究所開發的虛擬工具機可作為數值控制控課程的教學輔助工具,所開發的系統已實際在CAD/CAM課程中測試與展示,並由學生實作上機加工流程並驗證程式,虛擬工具機的應用對於數控教學也提供了另一個思考的方向。
The application of virtual reality had been implemented in many fields due to the drastic development of hardware and software resulting in great impact on the digital world. A virtual CNC system has been proposed in this thesis where a physical three-axis machining center has been simulated in the virtual space by VR software and the concept about the integration of virtual controller and virtual machine tool has been implemented. An NC parser has been integrated to help numerical control and coordinate shift of the virtual CNC. The manual control, edge finding of the workpiece, and the automatic tool changing system has been implemented; the functions of real-time toolpath drawing and objects collision detection have also been accomplished to assist the inspection and verification before real machining. Besides, the incorporation of “sound” effect and the environment texture have made the virtual machine looks more vivid. Since the CNC machine is expensive, it’s insufficient in domestic education organization. The virtual system developed in this thesis has been tested in a CAD/CAM class demonstrating to be a supporting tool in NC lecture, especially in the instruction, operation training, and NC programming. This is to say, the application of virtual CNC machine offers another way to teach NC course.
第一章 導論
1.1 前言
1.2 研究動機與目的
1.3 研究方法與論文架構
第二章 文獻回顧與探討
2.1 虛擬實境之教學應用
2.2 數位化NC教學
2.3 虛擬工具機之發展
第三章 相關技術探討
3.1 虛擬實境
3.2 虛擬實境應用軟體與周邊設備
3.3 3D顯示技術
3.3.1 OpenGL
3.3.2 Direct3D
3.3.3 OpenGL與Direct3D之比較
3.3.4 網路3D顯示技術
第四章 虛擬工具機之發展與實作
4.1 真實工具機
4.1.1 三軸工具機結構與模組
4.1.2 數控工具機操作流程
4.1.3 教學與實務
4.2虛擬工具機之開發
4.2.1 系統架構
4.2.2 系統開發流程
4.3 虛擬控制器
4.3.1 NC解譯動態函式庫
4.3.2 座標轉換
4.3.3 換刀系統
4.3.4 工具機三軸運動控制
4.3.5 手動三軸運動控制與主軸轉速控制
4.3.6 即時刀具路徑
4.4 尋邊與高度量測
4.5 控制器介面與功能
4.6 虛擬控制器與虛擬工具機之整合
4.6.1 工具機模型與虛擬場景
4.6.2 工具機座標系統
4.6.3 虛擬場景之座標顯示
4.6.4 虛擬控制器與工具機之連結
4.7小結
第五章 系統測試與教學輔助
5.1 手動操作模式
5.1.1 原點復歸
5.1.2 快速移動、JOG、手輪與寸動
5.1.3 主軸轉速控制
5.2 NC控制模式
5.2.1 自動執行與手動編輯
5.2.2 單節執行
5.3 尋邊與高度量測
5.3.1 X軸與Y軸尋邊
5.3.2 高度量測
5.4 座標系統設定
5.4.1 G92
5.4.2 G54~G59
5.5 程式碼測試
5.5.1 G00、G01
5.5.2 G02、G03
5.5.3 G28、G29
5.5.4 M機能
5.5.5 固定循環
5.5.6 刀長補正
5.5.7 冷卻液
5.6 教學實務
5.6.1 案例一
5.6.2 案例二
第六章 結果與討論
6.1 NC程式
6.2 教學應用
6.3 小結
第七章 結論與未來展望
7.1 結論與貢獻
7.2 未來展望
參考文獻
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