基于VB的數(shù)控圖形仿真系統(tǒng)開發(fā).doc

基于VB的數(shù)控圖形仿真系統(tǒng)開發(fā)來源：無線測溫 數(shù)控機床的應(yīng)用越來越廣泛，數(shù)控加工的整個過程是通過NC加工程序來控制的。無論手工編程或是自動編程所得到的程序都會存在一定的錯誤，傳統(tǒng)方法常采用試切法來驗證程序是否正確。若能對NC程序進(jìn)行仿真，在計算機屏幕上以圖形方式模擬NC加工過程，查出程序中的錯誤并加以修改，可以節(jié)省大量費用和時間。因此，采用NC圖形仿真系統(tǒng)進(jìn)行NC代碼效驗，提高了編程效率。1 開發(fā)平臺1 操作系統(tǒng)本系統(tǒng)在PC機上運行，選用當(dāng)今流行的Windows98或與之兼容的WindowsNT作為軟件開發(fā)和運行的操作系統(tǒng)。2 開發(fā)工具本軟件采用Microsoft公司的通用軟件開發(fā)平臺Visual Basic，該軟件支持可視化編程和面向?qū)ο蠹夹g(shù)。2 界面設(shè)計界面是用戶與應(yīng)用程序進(jìn)行交互時的可視部分，在VB程序設(shè)計中，利用窗體設(shè)計器進(jìn)行窗體設(shè)計可以得到很好的界面。NC圖形仿真系統(tǒng)的界面主要包括：標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、NC程序編輯區(qū)和繪圖區(qū)，可分別通過VB程序中的菜單編輯器，Toolbar與Imagelist控件、Richtextbox等控件進(jìn)行創(chuàng)建，繪圖區(qū)用picture-scale()函數(shù)建立。 2 菜單介紹。菜單項“文件”主要包括打開、創(chuàng)建、保存、另存、打印子菜單，完成對NC加工程序的輸入及輸出?！熬庉嫛敝饕ㄐ薷?、刪除、插入、列表等，可對NC加工程序進(jìn)行編輯。點擊“運行”菜單，出現(xiàn)對話框，詢問控制機型及圖形輸出是工件輪廓還是刀心軌跡(同時輸入刀具半徑)，點擊確定后便在繪圖區(qū)繪圖。菜單項“設(shè)置”主要包括字體、顏色設(shè)置，用于NC程序字體選擇及輪廓圖形、刀心軌跡的區(qū)分。菜單項“查看”則主要包括放大、縮小，可對圖形中的細(xì)節(jié)進(jìn)行查看。2 工具欄。工具欄給用戶提供了一個直觀的圖形界面，用戶可通過它直接使用應(yīng)用程序中最常見的功能和命令。3 圖形仿真程序總體設(shè)計NC加工程序通過“文件”菜單輸入到計算機后，經(jīng)過編輯即可選擇運行：在有關(guān)信息輸入后，進(jìn)入圖形仿真程序。其主流程如圖1所示。 圖1 圖形仿真程序總體設(shè)計流程圖 圖2 NC程序信息處理流程圖4 關(guān)鍵技術(shù)的處理2 NC程序信息識別 本模塊通過對NC程序的第一次預(yù)處理，取得NC程序中的各種信息，其處理流程如圖2所示。方法是逐條查找程序段中的各個字地址位置，并取出其后的數(shù)字，賦給相應(yīng)的數(shù)組單元。為了便于處理，采用多個一維數(shù)組：而對于多組G指令的NC程序，要采用二維數(shù)組G(N，4)。在處理完一條程序段后，要對有續(xù)效性的指令進(jìn)行處理，如G、F、M、S等指令，方法是：具有續(xù)效性的，若在本程序段末出現(xiàn)，則令其等于上段相應(yīng)指令。2 刀心軌跡計算 編程員在編制NC程序時，若按輪廓編程，則在仿真前要進(jìn)行刀具中心軌跡的計算，以實現(xiàn)刀具半徑的自動補償。系統(tǒng)在提取NC程序信息后，已將輪廓信息，存放在有關(guān)數(shù)組中，刀心軌跡的計算需根據(jù)工件輪廓數(shù)據(jù)、刀具半徑、刀偏信息及控制機的刀補形式(B刀補、C刀補)進(jìn)行詳細(xì)計算。刀具補償過程分為刀補建立、刀補進(jìn)行、刀補撤消3個步驟。下面以C刀補為例介紹刀心軌跡的計算方法。 2 刀補建立 刀補建立過程中的刀具中心運動軌跡由切入程序段形成。切入程序段是由起刀點到切入零件輪廓并形成刀具半徑補償?shù)某绦蚨?，該程序段只能是直線段。切入程序段的拐角過渡軌跡(下程序段為直線)如圖3所示。其中，O表示起刀點，S表示切入程序段刀具中心軌跡終點，A表示程序軌跡的轉(zhuǎn)折點。建立刀補的計算公式為左刀補：Xr=-rY，Yr=rX (X2+Y2)(X2+Y2)右刀補：Xr=rY，Yr=-rX (X2+Y2)(X2+Y2)Xr=rY(X2+Y2)，Yr=-rX(X2+Y2)其中Xr，Yr為直線刀偏分量。先按照公式求出Xr、Yr，再根據(jù)A點的坐標(biāo)即可求出S點的坐標(biāo)。下程序段為圓弧的刀偏分量Xr，Yr的計算公式，類似于直線的。 圖3 直線段的拐角過渡軌跡2 刀補注銷 刀補注銷與刀補建立類似，刀具中心的運動軌跡由刀具注銷程序段形成，注銷程序段也只能是直線。其是刀補建立的逆過程。2 刀補進(jìn)行 轉(zhuǎn)接類型及判別。一般數(shù)控機床的控制裝置所能控制的輪廓軌跡包括直線和圓弧，對于這種數(shù)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)接方式只有以下四種轉(zhuǎn)接方式：直線接直線，直線接圓弧，圓弧接直線，圓弧接圓弧。若相臨程序段的下段編程矢量與X軸正向的夾角為a2，本段編程矢量與X軸正向的夾角為a2，兩者之差為矢量夾角a。根據(jù)a 角的正弦值和余弦值以及刀補信息(G41/G42)可將過渡形式分為縮短型、伸長型、插入型等三種形式。 圖4 直線接直線轉(zhuǎn)接點的計算轉(zhuǎn)接點的計算。轉(zhuǎn)接點的計算一般有兩種方法：一種是解聯(lián)立方程組，一種是利用平面解析幾何求解。本系統(tǒng)采用矢量求解，如圖4，目的是避開復(fù)雜的求解和唯一解的判別過程，并簡化了計算，直接由本程序段的起點和終點計算，只求出矢量端點而非求出整個矢量，因此，該方法更為簡單。圖4所示為縮短型直線接直線，轉(zhuǎn)接交點在第一象限左刀補的情況。利用幾何方法可算出無論A點在哪一個象限，對于左刀補，AC 在X，Y 軸上的投影ACX，ACY均為： ACX=-rsina1+sina2，ACY=rcosa1+cosa2 1+cosa1+cosa對于右刀補只須把刀具半徑取負(fù)值即可。本程序段刀心軌跡為SC，則C點的坐標(biāo)值為