利用OpenGL实现数控系统加工过程三维动态仿真.pdf

第 1期 组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 NO．1 2012年 1月 M odularM achineTool AutomaticM anufacturingTechnique Jan．2012 文章编号：1001—2265(2012)ol一0062—04 利用 OpenGL实现数控系统加工过程的三维动态仿真 李琳茹，游林儒 ，刘少君 (华南理工大学 自动化科学与工程 学院，广州 510640) 摘要：为了提高机床数控 系统加工的预见性和安全性 ，数控 系统 需要在控制界面上对加 工过程进行 三维实时显示。通过利用 OpenGL和 Tcl／Tk的接 口模块进行程序连接 ，然后对 NC代码进行模型解 析并实现加工轨迹跟踪，构建 出一个基于Linux操作环境的数控 系统加 工过程 的三维显示模块 该 模块能够生成平滑逼真的动画效果 ，并支持 多种 图形操作控制。 关键词 ：OpenGL；数控 系统 ；NC代码 ；三维显示 中图分类号 ：TH162；TP393 文献标识码 ：A To Implem ent3D Dynam icSimulationofCNC M achiningProcesswithOpenGL LILin—ru，YOULin—ru，LIUShao—jun (Collegeofautomationscienceandengineering，South ChinaUniversityofTechnology，Guangzhou 510640，China) Abstract：The3D real—timedisplayofprocessing needstobeimplementedon controlinterfaceto im— proveforeseeabilityandsecurityofmachinenumericalcontrolsystem．A 3D displaymoduleofCNC pro— cessingbasedonLinux isbuiltwiththelinkingmoduleofOpenGL andTcl／TkandmodelanalysisofNC codetorealizeprocessingtrajectorytrackingThemoduleaccomplishessmoothingandlifelikeanimation effectand supportsvariousgraphic． Keywords：OpenGL；CNC ；NC code；3D display 的实现、图形界面、任务规划层 、运动控制层 、硬件抽 0 引言 象层 (HAL)和驱动层等模块 的设计 。具体 的软件结 目前 ，数控 系统 已经在工业上各个领域 中得 到 构图如图 1所示 。 广泛的应用，随着零件制造复杂程度的提高和数控 加工技术的发展 ，数控加工程序的复杂性越来越 高， 因此 ，对数控加工程序准确性的实时监测的需求也 越来越突出…。数控加工图形仿真技术利用计算机 图形显示来监视实 际加工过程 ，是验证数控加工程 序正确性的有力工具之一。相 比传 统数控 系统而 言 ，该技术 的应用使得加工进程更直观、更方便 ，提 高了生产效率。 OpenGL是个专业的图形程序接 口，是一个功能 强大，调用方便的底层 图形库。它是个与硬件无关 图 1 系统软件 结构 图 的软件接 口，可以在不同的平台之间进行移植 。 RTAI是一个独立的系统内核，并且接管了系统的 所有硬件资源。RTAI在运行实时应用的同时又可以 1 目标数控系统的结构分析