摘要　在數(shù)控加工圖形仿真驗(yàn)證中，傳統(tǒng)的圖像空間離散方法提供的觀察分析手段較少，限制了它的應(yīng)用；而物體空間方法計(jì)算量大，不具有實(shí)時(shí)性。介紹一種在基本圖像空間離散法的基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法作了改進(jìn)的方法，一方面不會(huì)失去仿真實(shí)時(shí)性，另一方面為用戶(hù)提供了更多且方便有效的分析觀察手段，且具有物體空間方法的優(yōu)點(diǎn)。
　　關(guān)鍵詞　數(shù)控　CAD/CAM　NC驗(yàn)證　NC仿真

　

　　使用計(jì)算機(jī)模擬數(shù)控加工，對(duì)NC程序的運(yùn)行進(jìn)行圖形仿真，以此檢驗(yàn)NC程序和加工方法的正確性，是一個(gè)非常有益的嘗試。但是，仿真技術(shù)涉及大量的計(jì)算，效率低、耗時(shí)多，不能用于實(shí)際生產(chǎn)中。離散的方法能使計(jì)算量大大降低，在物體空間離散毛坯和刀具能獲得毛坯切削后的精確表示，有利于對(duì)切削結(jié)果進(jìn)行有效的觀察分析，更適用于NC程序的驗(yàn)證［1～3］；Van Hook［4～6］采用圖像空間離散法實(shí)現(xiàn)了加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)圖形仿真，他使用Zbuffer消隱思想，將實(shí)體按圖像空間的像素(pixel)離散，將計(jì)算簡(jiǎn)化為視線(xiàn)方向上的一維布爾運(yùn)算，較好地解決了實(shí)時(shí)性的問(wèn)題。

　　但是，傳統(tǒng)的圖像空間離散方法不能提供有效方便的觀察分析手段，限制了它的應(yīng)用。筆者根據(jù)Van Hook圖像空間法的思想，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法作了改進(jìn)，使得在不失去仿真實(shí)時(shí)性的前提下，為用戶(hù)提供了更多、更方便有效的分析觀察手段，而這些手段原本具有物體空間方法的特點(diǎn)。

1　Van Hook算法的基本思想

　　　　圖像空間方法使用類(lèi)似圖形消隱的Zbuffer思想，將工件和刀具按屏幕的像素離散為Zbuffer結(jié)構(gòu)。切削過(guò)程簡(jiǎn)化為沿視線(xiàn)方向上的一維布爾運(yùn)算。本法將實(shí)體布爾運(yùn)算和圖形顯示過(guò)程合為一體，使圖形仿真有很高的實(shí)時(shí)性。

1.1　Zbuffer方法

圖1　Zbuffer方法說(shuō)明

　　見(jiàn)圖1，視線(xiàn)方向與屏幕垂直，沿視線(xiàn)方向?qū)⒚骱偷毒唠x散，在每一個(gè)屏幕像素上，刀具和毛坯表示為一個(gè)長(zhǎng)方體，稱(chēng)為Dexel結(jié)構(gòu)(即Zbuffer結(jié)構(gòu))。刀具和毛坯之關(guān)系有7種，此時(shí)，刀具切削毛坯的過(guò)程就變?yōu)閮商譊exel結(jié)構(gòu)的比較問(wèn)題，具體的運(yùn)算過(guò)程用以下的算法說(shuō)明：
CASE 1：只有刀具，顯示刀具；break；
CASE 2：毛坯遮擋刀具，顯示毛坯；break；
CASE 3：刀具切削毛坯的后部，顯示毛坯；break；
CASE 4：刀具切削毛坯的內(nèi)部，顯示毛坯；break；
CASE 5：刀具切削毛坯的前部，顯示刀具；break；
CASE 6：刀具遮擋毛坯，顯示刀具；break；