[发明专利]一种基于OpenGL的圆柱形工件螺旋加工截面廓形计算方法

权利要求书

1.一种基于OpenGL的圆柱形工件螺旋加工截面廓形计算方法，其特征在于，包括，

步骤1，在模型空间建立圆柱形工件的模型坐标系，形成刀具扫掠体与工件轴截面的三维几何体，并进行工件设计参数的初始设置；

步骤2，基于计算机图形学渲染机制，将模型空间中刀具扫掠体与工件轴截面的三维几何体按照视景体和视口的方式进行组织，实现垂直于工件轴截面的正交渲染；基于计算机渲染中的Z-buff，通过OpenGL的深度测试和模板测试设置条件组合，对刀具扫掠体与工件轴截面的交点进行标识；

步骤3，通过标识建立OpenGL中视景体像素点索引与模型空间之间点的映射关系，将刀具扫掠体与工件轴截面的交点进行提取，并转换到模型空间，进行无效点的剔除，得到最终的轴截面加工廓形；

步骤1具体包括如下步骤，

步骤1.1，在模型空间中，按照刀具相对于工件的螺旋运动，构建n个密化的刀具空间离散几何体，以此近似等效刀具的空间扫掠体；其中，起始位置和终止位置的刀具几何体S_c,1和S_c,n完全位于工件轴截面S_w的两侧；

步骤1.2，在模型空间中建立工件轴截面，并选择工件轴截面的局部矩形区域K；所述的局部矩形区域K包含完整的轴截面加工廓形，由其模型坐标系中的左下角坐标[x_s,y_s]和右上角的坐标[x_e,y_e]确定；

步骤2具体包括如下步骤，

步骤2.1，设定局部矩形区域K在x轴和y轴方向渲染的像素点个数Nx和Ny，并建立计算使用的二维整数数组Buf1[Nx][Ny]和Buf2[Nx][Ny]；

步骤2.2，配置好OpenGL的基本环境；

步骤2.3，设置渲染视角与工件的回转轴线Z轴平行，

步骤2.4，设置渲染视景体为正交视图，指定视景体的底面对应局部矩形区域K，深度方向[Z_near,Z_far]包含完整的刀具空间离散扫掠体和工件轴截面；

步骤2.5，进行第一阶段渲染，沿工件轴向，显示工件轴截面与刀具扫掠体大于工件轴截面的视体部分；

步骤2.6，进行第二阶段渲染，沿工件轴向，显示工件轴截面与刀具扫掠体小于工件轴截面的视体部分；

步骤2.7，将第一阶段渲染和第二阶段渲染的计算结果通过OpenGL的深度测试和模板测试存储在数组Buf1和Buf2中，对刀具扫掠体与工件轴截面的交点进行标识。

2.根据权利要求1所述的一种基于OpenGL的圆柱形工件螺旋加工截面廓形计算方法，其特征在于，步骤2.3中，通过OpenGL中的函数glLookAt()，实现渲染视角与工件的回转轴线Z轴平行设置。

3.根据权利要求1所述的一种基于OpenGL的圆柱形工件螺旋加工截面廓形计算方法，其特征在于，步骤2.4中，通过OpenGL中的函数glOrtho(x_s,x_e,y_s,y_e,Z_near,Z_fa)实现渲染视景体的正交视图设置。

4.根据权利要求1所述的一种基于OpenGL的圆柱形工件螺旋加工截面廓形计算方法，其特征在于，步骤2.5和步骤2.6通过将对应的渲染步骤以OpenGL的程序语言进行程序块封装，分别在OpenGL中进行存储、调用和执行。

5.根据权利要求1所述的一种基于OpenGL的圆柱形工件螺旋加工截面廓形计算方法，其特征在于，步骤3具体包括如下步骤，

步骤3.1，识别Buf1和Buf2中数值同时大于1的元素，得到其对应的索引(I，J)，然后按照下式通过索引(I，J)计算出模型空间中工件轴截面上的离散点(x_I，y_J)；

步骤3.2，按照下式剔除步骤3.1中得到的离散点中所有位于工件外径R_w上及之外的点，仅保留工件轴截面内的廓形点，工件轴截面的廓形点计算完成，得到圆柱形工件的螺旋加工廓形；