[发明专利]面向加工实时监控的切削仿真实现方法

权利要求书

1.一种面向加工实时监控的切削仿真实现方法，其特征在于，首先对刀具建立刀具的几何仿真模型，同时对工件建立工件的DEXEL改进模型，然后使用刀具的几何仿真模型和工件的DEXEL改进模型进行切削仿真运算，并得到更新后的工件的DEXEL改进模型，最后将其构造为三角面片显示模型，实现实时显示，其中：刀具的几何仿真模型，指由已知刀具的初始几何模型和刀具位姿的实时传感信息运算得到的近似替代刀具的包络体的刀具实时仿真模型的集合；工件DEXEL改进模型，通过DEXEL改进模型的预处理得到。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的预处理，具体包括以下步骤：

1)在工件的坐标系内，构造工件的AABB包围盒；

2)构造包围盒内分别沿X、Y、Z三个轴向的直线段组群，该直线段组群由包围盒截取DEXEL射线组群得到；

3)构造二叉树结构存储有效线段：对3D包围盒的XOY面进行二叉空间分割，构造时按照XOY面上的X向和Y向进行二分法取直线，该直线段与2D包围盒XOY面上的二叉分割树对应；

4)构造有效线段：取每末层小包围盒的中心点，作为生成射线在XOY面上的坐标，代表工件一段实体的有效线段是由生成射线与工件面片组群求交后得到的线段；每条生成线对应0条或多条有效线段。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的有效线段，采用二叉树存储模型存储。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的构造二叉树结构存储有效线段，具体的过程包括：

第1步：确定最终分割尺度，即未来相邻生成线之间的间距值δ；

第2步：对于包围盒的XY-Zmin面，校验X向长度和Y向长度，对较长的一个进行一次分割，校验分割后获得小包围盒边长，并当两个边长都小于分割尺度值δ时停止分割，最后将多个2D包围盒按照层次组成2D包围盒二叉树模型。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的切削仿真运算，具体过程包括：

a)在工件坐标系内，构造刀具的AABB包围盒；

b)计算两个包围盒的重叠区域，通过二叉树存储结构进行搜索，确定重叠区域内的三个坐标轴方向的有效线段组群；

c)用刀具的几何仿真模型对重叠区域内的工件的每个有效线段做布尔差运算；

d)更新二叉树存储模型，存储布尔差运算后的有效线段组群。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述的更新二叉树存储模型，具体过程包括：

第一步：末层包围盒处理，具体为：

1.1)对于一个最末层小包围盒，取中心点，作为生成线的第一点，在对应的XY-Zmin面上取第二点，这两点构成一条包围盒生成线；

1.2)计算包围盒生成线与工件面片组群的交线段，若交线段存在，则索引在生成线中；若交线不存在，则删除该包围盒；

1.3)重复步骤1.1和步骤1.2，处理最末层所有小包围盒；

第二步：包围盒层次树二次处理，具体为：

2.1)从次最末层包围盒开始当任一包围盒的左右孩子结点均不存在，则删除该包围盒；

2.2)向上跳一层，再重复步骤2.1，直到更新完全部层次树，最终得到切削后的二叉树模型。

7.一种实现上述任一权利要求所述方法的系统，其特征在于，包括：用户界面模块、应用场景模块、设备管理模块和通讯中心模块，其中：用户界面模块与通信中心模块相连并传输系统本身的设置信息和仿真功能的调用信息，应用场景模块与通信中心模块相连并传输刀具和工件的模型调用和仿真运算数据信息，设备管理模块与通信中心模块相连并传输传感设备采集的刀具的实时位姿信息。