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研究生:廖家偉
研究生(外文):Jia-Wei Liao
論文名稱:具備可更換模組之虛擬小型五軸加工機模擬系統之研發
論文名稱(外文):Development of a Virtual Small Five-axis Machining Center Simulation System with Switchable Modular Components
指導教授:高永洲高永洲引用關係
指導教授(外文):Youn-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:101
語文別:中文
中文關鍵詞:虛擬實境虛擬工具機虛擬操作面板人機介面五軸加工機
外文關鍵詞:Virtual realityVirtual machine toolVirtual operation panelHuman-machine interfacefive-axis machine tool.
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現今傳統的三軸工具機與三軸加工已相當的普遍,技術也相當的成熟,在加工技術上已達到一定的水準,精密機械應用於精密加工乃是國內經濟重點發展之一,現在有越來越多的廠商紛紛投入研發與推廣五軸工具機的行列,然而五軸機因構造與控制複雜、精密度高,價格方面更是相當昂貴,一般人並不一定能夠負擔此成本,也因為上述種種原因,讓許多的有意願的人們望之卻步。有鑑於此,本研究開發出一套虛擬小型五軸機操作模擬系統,可作為推廣與學習五軸工具機的系統。
本研究為一可切換模組式之工具機操作模擬系統,使用Microsoft Visual C# 2010進行開發,虛擬機台的部份則是使用EON studio虛擬實境軟體去模擬,也因此系統虛擬機台模組運行在虛擬實境中,所以可避免使用者因操作錯誤或觀念不正確而造成機台毀損或撞刀等等的錯誤,且此系統加入碰撞檢測功能,讓使用者在操作時可知道是否有發生碰撞的情形,對於操作上能更加明瞭其正確性;另外在此系統中加入多家廠牌的虛擬控制器面板,像是LNC(寶元) 、FANUC(發那科) 、MITSUBISHI(三菱)和HEIDENHAIN(海德漢)…等等,讓使用者可自由選擇不同的控制器;本系統也有加入控制虛擬機台與真實機台的模組,可依使用者所需去選擇,使用者可先用虛擬機台去跑過加工程式,確認加工無誤後再切換至控制真實機台模組進行實際加工;而此系統部份為虛擬的模擬系統,所以只要在數位教學平臺或教室上安裝此系統,便可以讓許多的人操作與學習,可大大的減少成本,並提高學習的效率。
With the matured application of three-axis machine tool and three-axis machining, precision machining has been paid more and more attention on the adoption of five-axis machine tool by the industries. However, five-axis machine operation is more complex, easier to collide, and more expensive resulting in some invisible barriers for its adoption. Therefore, this research focused on the development of an easy to understand and easy to use virtual reality based five-axis machine tool simulation system according to a physical small five-axis machine so as to ease entering barrier of the five-axis machine tool adoption. This development could be used to assist learning and training processes for a novice in familiarizing the operation of a five-axis machine tool.
The developed system is characterized with switchable modules allowing users to select preferred virtual reality five-axis machine, virtual CNC controller human machine interface (HMI), and virtual operation panel. The Microsoft Visual C# was adopted for this development and the virtual reality machine tool was constructed through the synergy of Solidworks and a virtual reality software EON Studio. The implemented CNC HMIs include LNC, FANUC, MITSUBISHI, and HEIDENHAIN. The full machine motion simulation and the collision detection function are supported in this system for a written five-axis NC program. This means that a novice of five-axis machine learner could use the developed system to ease the learning curve with a safer, more economic, and more effective learning environment.
中文摘要 i
Abstract ii
誌 謝 ………………………………………………………………………………iii
目 錄 ………………………………………………………………………………iv
圖目錄 ………………………………………………………………………………vi
表目錄 ………………………………………………………………………………ix
中英文名詞對照表 x
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 研究方法與論文架構 3
1.3.1 研究方法 3
1.3.2 論文架構 4
第二章 文獻回顧與探討 5
2.1 五軸工具機相關研究 5
2.2 虛擬工具機相關技術 6
2.3 虛擬實境技術於教育訓練與其他相關應用 8
2.4 控制器人機介面 10
第三章 相關技術探討 11
3.1 Microsoft Visual C# 2010 11
3.2 虛擬實境 12
3.3 虛擬實境相關軟體 13
3.4 Adobe PHOTOSHOP 15
3.5 COREL PhotoImpact 16
第四章 系統開發與實作 17
4.1 五軸機常用構型 17
4.2 HT型真實小型五軸加工機 18
4.2.1 機台簡介 18
4.2.3 LNC-M8000 控制器 21
4.3 HT型虛擬小型五軸加工機 23
4.3.1 建立虛擬實境環境 23
4.3.2 機台結構階層關係設定 24
4.3.3 座標位置設定 25
4.4 虛擬控制器之建構 28
4.5 系統整合 33
4.5.1 啟始視窗 33
4.5.2 控制虛擬機台模組 34
4.5.3 控制真實機台模組 39
第5章 系統測試 42
5.1 控制虛擬機台模組 42
5.1.1 手動操作模式 43
5.1.2 座標系統與偏移位置設定 49
5.1.3 碰撞偵測功能 51
5.1.4 執行NC程式 53
5.2 控制實際機台模組 56
5.2.1 手動操作模式 63
5.2.2 工件座標系統設定 66
5.2.3 執行NC程式 67
第六章 結果與討論 69
第七章 結論與未來展望 71
7.1 結論與貢獻 71
7.2 未來展望 72
參考文獻 73
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[35] http://lnctechnology.weebly.com/lnc-m8000-series.html
[36] LNC系統升級說明文件
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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