Open Inventor在鈑金CAD/CAM系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：介紹了 Open Inventor 在鈑金CAD / CAM軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)中的實(shí)現(xiàn)方式，以及軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的一些關(guān)鍵技術(shù)，主要解決鈑金的展開設(shè)計(jì)、優(yōu)化排樣、數(shù)控加工仿真等問題。

隨著信息工業(yè)的發(fā)展，鈑金零件的設(shè)計(jì)、制造也發(fā)生著變革。但目前鈑金零件設(shè)計(jì)和制造在很大程度上還要依靠工藝設(shè)計(jì)人員手工完成。由于手工勞動的多樣性和低效率，很難實(shí)現(xiàn)鈑金工藝過程的標(biāo)準(zhǔn)化、高效和優(yōu)化，難以滿足新產(chǎn)品更新?lián)Q代周期日益縮短的要求。根據(jù)自身需求，開發(fā)鈑金 CAD / CAM 集成軟件系統(tǒng)已成為一個急需解決的問題。本文主要介紹 Open Inventor 在軟件系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方式及一些關(guān)鍵技術(shù)。

一、 Open Inventor 簡介

用戶在使用 CAD / CAM 軟件 系統(tǒng)時要進(jìn)行大量的人機(jī)對話，而人機(jī)對話的介質(zhì)是圖形，所以選擇一個合適的圖形開發(fā)工具至關(guān)重要。本文選擇的圖形開發(fā)工具是來自 Mercury 的 Open Inventor 。 Open Inventor 是在 Open   GL 的基礎(chǔ)上開發(fā)的一個圖形工具庫，具有全面強(qiáng)大的組件用于快速產(chǎn)品開發(fā)，從而幫助用戶縮短開發(fā)周期，優(yōu)化開發(fā)成本與資源，給用戶帶來更大的開發(fā)效率。

Open Inventor 是一個面向?qū)ο蟮母咝У娜S圖形制作系統(tǒng)，它還提供了多種文件格式接口的方法，用戶可以用這些方法讀入或輸出圖形對象。 Open Inventor 把圖形對象的信息和對圖形對象的操作封裝在一起。這樣，用戶很容易對創(chuàng)建的圖形對象實(shí)現(xiàn)改變顏色、大小、紋理、移動位置、變換視角、動畫、鼠標(biāo)選取、高亮度顯示等一系列操作。

二、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)

1 ．圖形處理

圖形處理主要工作是將輸入的鈑金圖形展開放樣，為后面的排樣和加工仿真做準(zhǔn)備。三維圖形的形成是由一個二維截面在一定的軌跡上運(yùn)動得到的。根據(jù)這樣的原理將復(fù)雜的鈑金圖形分割成若干筒單形體，讀取每個分割體的數(shù)據(jù)，包括截面數(shù)據(jù)、相應(yīng)的軌跡數(shù)據(jù)和分割體之闖的拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)分別記錄。展開放樣就是求軌跡的實(shí)長，實(shí)長求得后再根據(jù)記錄的截面數(shù)據(jù)，使用 Open Inventor 中的 SoExtrusion0 生成分割體的展開圖，再依據(jù)拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)將分割體的展開圖平鋪在同一平面上，形成原有鈑金圖形的展開圖。

圖 1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2 ．排樣處理

鈑金的排樣下料算法為割料問題 (Cutting   Stock   Problem ， CSP) ，即怎樣在一個或者多個矩形上不重疊地排放不同形狀的平面圖形使得這些圖形的面積利用率最高，該問題屬于 NP 一完全問題，也是 NP 一難問題，找到最優(yōu)解非常困難，主要采用近似算法解決一些問題。

目前常見的近似算法有遺傳算法、螞蟻算法、模擬退火算法、貪心算法等。這些算法較復(fù)雜，用常規(guī)方法編寫效率低，為此可借助 Matlab 強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算功能，與 V C ++ 混合編程。通過 Maflab 編譯器將其 m 文件轉(zhuǎn)換成 C / C++ 代碼文件并生成必要的庫后再通過 VC++ 編譯器生成可獨(dú)立執(zhí)行的應(yīng)用程序，這種方式可直接調(diào)用其中的庫函數(shù)生成并發(fā)布不必依賴 Matlab 的可執(zhí)行文件。

3 ．仿真加工模塊

仿真加工主要分為加工過程模擬和 NC 指令輸出。加工過程是去除材料的過程，運(yùn)用布爾運(yùn)算的減運(yùn)算，使用 Open Inventor 中的 So   Timer   Sensor () 設(shè)置時間函數(shù)，在每一個時間周期內(nèi)完成一次布爾減運(yùn)算，布爾運(yùn)算可使用 So   Bool   Operation() ，每個動作連在一起就形成了整個加工過程。輸出的 NC 代碼要符合數(shù)控機(jī)床中數(shù)控系統(tǒng)要求才能進(jìn)行加工，不同的數(shù)控系統(tǒng)對 NC 代碼編寫要求也不同，而刀具軌跡是相同的，為此設(shè)置后置處理程序讀取刀具軌跡數(shù)據(jù)，再根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)要求轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的 NC 代碼。

三、結(jié)束語

在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，該系統(tǒng)提高了設(shè)計(jì)效率、優(yōu)化了排樣下料以及增強(qiáng)了產(chǎn)品制造的可預(yù)見性，縮短了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的周期，對于推廣產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造及提高產(chǎn)品的市場的競爭力，具有重要的實(shí)際意義和使用價值。并且其它軟件平臺 ( 如 Pro / e) 可導(dǎo)入系統(tǒng)輸出的圖形文件進(jìn)行其他分析，系統(tǒng)生成的 NC 代碼可輸入相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控 加工。本文章來自御云鈑金軟件，更多詳細(xì)信息請點(diǎn)擊： www.bjmes.cn