基于云计算技术的数控车床仿真系统设计与研究.pdf

摘要

随着计算机技术的不断革新和工业转型的迫切需求，智能、高效的工业软件正

逐步成为推动制造业发展的新动力。数控仿真系统作为机床行业的重要组成部分，

在高等教育和制造业中的应用日益普及。然而，传统的数控仿真系统常常受限于高

硬件配置要求、复杂的安装流程、昂贵的版权费用、以及数据处理速度缓慢等问题。

为了解决这些难题，本研究旨在开发一种基于云计算技术的数控机床仿真系统，利

用云计算技术提升系统的易用性和数据处理能力。

首先，对现有的数控仿真系统进行了分析和研究，明确了系统的需求和功能设

计。通过结合虚拟现实开发引擎和三维建模工具，并在此技术结合的基础上，充分

利用云计算技术的高性能计算和远程交互特性，提出了一种基于云计算技术的数

控机床仿真系统的组织架构。该系统运用B/S模式进行开发，采用模块化设计的

思想。

其次，对数控仿真系统中的碰撞检测、NC代码编译、切削过程动态仿真等关

键技术进行研究。借助PhysX物理引擎，采用了包围盒碰撞检测算法和网格碰撞

检测算法，分别解决了数控车床运动部件和静止部件之间的碰撞，以及刀具和工件

的动态切削碰撞问题。同时，利用.NETFramework中的Regex类作为正则表达式

的匹配技术，有效解决了数控代码编译中的代码格式化、词法分析、语法分析和编

译计算等问题。此外，基于预制体实例化技术，设计并实现了工件模型的动态生成

和切除。在数控车床三维模型的搭建方面，按照真实尺寸和结构1:1比例还原建立

了BRT5085数控车床，并根据后续仿真需求，对模型进行预处理，以及通过C#语

言开发了数控车床的若干功能，包括虚拟数控面板交互功能、部件运动控制功能等。

同时，根据加工环境背景，建立了虚拟实验室及若干辅助机床的三维模型。

最后，成功搭建了一个开放式的云仿真平台。该平台借助云计算技术中的云服

务器和容器，分别解决了系统硬件配置问题、存储问题以及系统封装问题。该平台

支持多人同时访问域名在线使用，提升了系统的便捷性。同时，通过阶梯轴工件加

工实例进行系统测试，结果表明该系统在云平台中正常运行，具有免安装性和远程

交互性。

关键词：仿真系统，云计算技术，B/S模式，远程交互，数控机床，Unity3D

DesignandresearchofCNClathesimulationsystembasedon

cloudcomputingtechnology

Abstract

Withthecontinuousinnovationofcomputertechnologyandtheurgentneedfor

industrialtransformation,intelligentandefficientindustrialsoftwareisgradually

becominganewdrivingforceforthedevelopmentofthemanufacturingindustry.Asan

importantpartofthemachinetoolindustry,CNCsimulationsystemisincreasingly

popularinhighereducationandmanufacturing.However,traditionalCNCsimulation

systemsareoftenlimitedbyhighhardwarerequirements,complexinstallationprocesses,

expensivecopyrightfees,andslowdataprocessingspeed.Inordertosolvethese

problems,thisstudyaimstodevelopaCNCmachinetoolsimulationsystembasedon

cloudcomputingtechnology,andusecloudcomputingtechno