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研究生:張銘彰
研究生(外文):Ming-Chang Chang
論文名稱:應用OpenGL 發展虛擬 HH 型HT 型TT 型五軸銑床加工機動作模擬系統
論文名稱(外文):Development of OpenGL-based Virtual HH, HT, TT Five-axis Milling Machine Motion Simulation System
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
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:87
中文關鍵詞:虛擬工具機工具機模擬機械定義檔五軸加工機
外文關鍵詞:virtual machinemachine simulationmachine definition fileHead-HeadHead-TableTable-TableOpenGLfive axis machine
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五軸銑床加工機為三個直線軸加上兩個旋轉軸,與主軸關聯的旋轉軸稱為Head,與主軸不關聯的旋轉軸稱為Table,故五軸銑床加工機的基本構型可分為Head-Head(HH)、Head-Table(HT)與Table-Table(TT)三種。本研究以CAD輸出STL檔案來建立3D模型檔,應用OpenGL為3D模型顯示應用介面(display API),以機械定義檔(Machine Definition File)定義虛擬五軸銑床各軸相對位置關係及方向,運用鏈結串列資料結構( data structure of link)及堆疊資料結構( data structure of stack)來記錄各軸相對位置關係及方向,對應OpenGL的轉換矩陣,達到自動組裝虛擬五軸銑床加工機構型的目的。
輔以NC程式直譯器(NC program interpreter)解讀NC程式和插補運算器(interpolation)計算各軸運動方向速度與位置,配合C#建立的視窗化使用者界面(Windowing User interface)定義操作面板,建立可執行NC程式及手動控制的HH型、HT型、TT型( Table and Table type) 虛擬五軸銑床。
Five axis milling machine is the milling machine which combines three linear axes with two rotary axes. The rotary axes that is attached to the spindle is called “Head”, the rotary axes that is not attached to the spindle is called “Table”. Use this definition, the five axis machine can be defined to have three different types, Head-Head (HH) type, Head-Table (HT) type and Table-Table type (TT). This research uses CAD software to export 3D model files of virtual five axis milling machine components in STL format and then import to OpenGL application for display. The “Machine definition file” is designed and used to define each axis’s relationship with regard to position and direction. The data structure “link” and “stack” be used to build each axis’s relation. With the data structure and transform matrix in OpenGL, the virtual five axis milling machine components can be assembled and moved.
The NC program interpreter and interpolation which is developed in C#, is used to calculate each axis speed and position. Virtual operation control which is created by Microsoft C# is used to operate this virtual five axis milling machine. This virtual five axis milling machine can be operated and NC program can be executed to simulate machine motion.
中文摘要.....................................i
Abstract....................................ii
誌謝........................................iii
總目錄.......................................iv
圖目錄.......................................vi
表目錄.......................................ix
一、緒論......................................1
1-1前言......................................1
1-2研究目的與動機..............................2
1-3研究方法與步驟..............................2
二、文獻探討..................................6
三、虛擬軟體應用技術探討.......................13
3-1 EON.....................................13
3-2 Virtools................................14
3-3 WorldToolKit(WTK).......................15
四、3D顯示技術探討............................16
4-1 3D圖學..................................16
4-1-1 直角座標系統...........................16
4-1-2 向量..................................18
4-1-3 矩陣..................................19
4-2 3D API.................................24
4-2-1 OpenGL...............................24
4-2-2 Direct 3D............................35
4-2-3 XNA..................................36
五、虛擬工具機建構...........................38
5-1 3D模型建構..............................40
5-2 STL檔格式說明...........................46
5-3 機械定義檔..............................47
5-4 元件樹與OpenGL..........................50
5-5 刀具路徑檔..............................54
5-6 插補運算................................55
六、系統測試與驗證............................57
6-1 系統測試方法.............................57
6-2 NC程式驗證..............................59
七、結果與討論...............................63
八、結論與未來展望............................65
8-1 結論與貢獻................ ..............65
8-2 未來展望.................................66
九、參考文獻..................................69
附錄一 C#及CSGL函數庫繪出有邊線之立方體程式.....72
附錄二 CSGL版權宣告..........................77
附錄三 各型五軸加工機機械定義檔.................78
作者簡歷.....................................87
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