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南京航空航天大学 硕士学位论文STEP-NC程序解释器的研究与开发 别:硕士 专业:航空宇航制造工程 指导教师:周来水 20090101 南京航空航天大学硕士学位论文 摘 要 国际标准化组织最近制定了新的 CAD/CAM 与 CNC 系统进行数据交换的标准--STEP-NCISO14649,用以取代沿用已久的 GampM 代码。
STEP-NC 是 STEP 标准在 CNC 领域的延伸,在STEP 的基础上将产品的设计信息和制造信息联系起来,实现了 CAD、CAM、CNC 之间数据的双向传输,极大方便了系统间的信息交换和共享。
研究基于 STEP-NC 的数控系统对构建新一代的智能化、集成化、网络化数控系统具有重要意义。
本文在深入研究 STEP-NC 标准体系的基础上,围绕 STEP-NC 程序解释器的设计与开发开展了以下工作: 深入分析 STEP-NC 数据结构和文件结构,提出 STEP-NC 程序解释器的系统总体结构,建立了 EXPRESS 语言到 C语言的映射规则,读入 STEP-NC 文件,利用语法检查模块检查文件的合法性,提取文件信息建立以特征类为核心的类库,将 EXPRESS 语言描述的实体和属性映射为类库中对应的对象及其成员,给出坐标系变换的方法,根据加工策略规划刀具路径。
使用 OpenGL 技术实现基于 STEP-NC 的三维加工过程的动态显示,模拟真实情况下的加工过程。
动态显示模块能够根据程序解释器规划的刀具路径显示加工过程,反映实际的加工结果。
验证路径规划的正确性,防止路径规划中的失误,避免实际加工中出现的刀具碰撞、干涉等问题。
在 Visual C环境下,结合 OpenGL 图形函数库开发 STEP-NC 程序解释器及其加工动态显示系统,实现各功能模块,并运用一个实例的仿真结果对比分析验证了系统的正确性。
关键词:STEP-NC,数控系统,程序解释器,加工仿真 i STEP-NC 程序解释器的研究与开发 Abstract International Standard Organization ISO establishes the new data exchange standard betweenCAD/CAM and CNC systems—STEP-NC ISO14649 which is used to replace GampM code.STEP-NC Standard for the Exchange Product Model Data is a STEP expansion in the field of CNC.It relates design information and manufacturing information of the products based on STEP andrealizes the bidirectional information transfer between CAD、CAM and CNC systems which is agreat convenience to information communication and sharing among systems. Studying NC systemsbased on STEP-NC has the important effecting for new generation NC system which is intelligentizedintegrated and networked. Based on STEP-NC standard system some work about research and development of STEP-NCprogram interpreter has been done in this paper: STEP-NC data organization and file format are deeply analyzed. System structure of STEP-NCprogram interpreter is proposed. Mapping regulation from EXPRESS language to C language isgiven. The system reads the STEP-NC file and checks file validity through syntax checking moduleand distill file information to establish class warehouse which takes feature classes as the core thengive the method of coordinate system transformation and plan the tool path according to machiningstrategy. Three-dimension dynamic machining display is realized by using OpenGL technology tosimulate real machining process. Machining display module could display machining processaccording to tool path planed by program interpreter and reflect actual machining result which coulddemonstrate correctness of tool path to avoid failure in the practical machining. STEP-NC program interpreter and its machining display system are developed in the Visual Cenvironment combined with OpenGL graphics library. Function modules are realized and an instanceis applied to comparing and analyzing system’s correctness. Key Words: STEP-NC NC system program interpreter machining simulationii STEP-NC 程序解释器的研究与开发 图清单图 1.1 传统数控系统从 CAM 到 CNC 的流程 ....................................................................................... 2图 2.1 STEP 体系的三层次结构 .............................................................................................................. 9图 2.2 STEP-NC 与 STEP 的关系 ........................................................................................................ 11图 2.3 用 EXPRESS-G 表示的 STEP-NC 的数据模型 ..................................................................... 12图 2.4 STEP-NC 特征的数据模型 ......................................................................................................... 12图 2.5 可执行对象的结构 ....................................................................................................................... 14图 2.6 STEP-NC 操作的数据模型 ......................................................................................................... 15图 2.7 机加工操作的数据类型 ............................................................................................................... 16图 2.8 STEP-NC 程序文件结构 ............................................................................................................. 18图 3.1 解释器的工作流程图.................................................................................................................... 23图 3.2 文件读取及语法检查流程图 ....................................................................................................... 26图 3.3 语句存储结构示意图.................................................................................................................... 28图 3.4 圆孔模型 ........................................................................................................................................ 31图 3.5 STEP-NC 中主要实体之间的逻辑关系 .................................................................................... 33图 3.6 程序树形结构显示模块流程图 ................................................................................................... 35图 3.7 四个坐标系之间的关系 ............................................................................................................... 36图 3.8 加工策略的刀具轨迹示意图 ..................................
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