محاكاة مكونات معالجة الطحن باستخدام الحاسب الآلي

1. مقدمة
الواقع الافتراضي, كتقنية جديدة عالية التقنية, تم استخدامه على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل الطيران, الفضاء الجوي, والتصنيع. أحد التطبيقات المهمة لهذه التكنولوجيا هو محاكاة بعض الظواهر في الصناعة التحويلية. الأكثر شيوعًا هو محاكاة عملية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. في الوقت الحالي, تم استخدام تقنية المحاكاة القائمة على النمذجة السطحية والنمذجة الصلبة على نطاق واسع في محاكاة CNC, وهناك أيضًا خوارزميات جيدة لمحاكاة المعالجة أحادية الجانب لآلات الطحن CNC ثلاثية المحاور.
تقترح هذه الورقة نوعا جديدا من خوارزمية التعديل في الوقت الحقيقي للنموذج الصلب, والتي يمكن أن تحل مشكلة تحقيق التصنيع متعدد الوجوه لآلة الطحن CNC, وقد تم تطبيق هذه الخوارزمية بشكل جيد في برنامج محاكاة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. ستتناول هذه المقالة الأفكار المحددة لخوارزمية المعالجة متعددة الأوجه والمعالجة الواقعية للرسومات, وإعطاء وصف رسومي محدد.

2. مميزات خوارزمية البرمجة CNC وخطوات تنفيذها:
2.1 مميزات الخوارزمية في برمجة CNC
تستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي شبكات المصفوفة لبناء سطح قطعة العمل المعالجة, ويعرض شكل الكائن المعالج عن طريق تعديل عمق العقدة التي يمررها قاطع الطحن في الوقت المناسب. في نفس الوقت, يمكن لهذه الخوارزمية أيضًا تحقيق التسارع بسهولة, التباطؤ والتوقف المؤقت لقاطع الطحن, بالإضافة إلى التكبير/التصغير والتدوير في الوقت الفعلي لقطعة العمل المعالجة, تزويد المستخدمين بزوايا رؤية وطرق مراقبة مختلفة.
فيما يلي الميزات الرئيسية لخوارزمية التعديل في الوقت الفعلي لنموذج الكيان الذي اقترحناه:
1) سرعة التعديل للكيان لا علاقة لها بعدد أكواد المعالجة.
2) عملية الحساب مستقرة وموثوقة.
3) إن عرض نتائج حسابات البرمجة ليس له علاقة بطريقة المراقبة واتجاه خط البصر. يمكنه التكبير, قم بالتدوير والتحريك في الوقت الفعلي أثناء التعديل أو بعده.

استخدم شبكة مصفوفة لتمثيل سطح الجزء الفارغ

2.2 تعريف هيكل خوارزمية البرمجة
تتحرك آلة الطحن CNC ثلاثية المحاور على المحور X, والمحور, والمحور Z. الفراغ المعالج بشكل عام هو مكعبة. في عملية المحاكاة الحاسوبية, نختار قاطع الطحن المسطح الأكثر استخدامًا. يتم تمثيل سطح الفراغ على شكل شبكة مصفوفة m×n كما هو موضح في الشكل 1. كل تقاطع يسمى عقدة. لكل عقدة, يتم إصلاح إحداثيات نقطة السطح العلوي النسبية, وما يتغير هو عمقها وطريقة الرسم. في عملية المحاكاة, يتم تغيير عمق العقدة باستمرار للتعبير عن الوضع الفعلي للفراغ الذي تتم معالجته. زيادة كثافة شبكة المصفوفة عن طريق زيادة m و n, وبالتالي تحسين دقة المحاكاة.

استخدم أولاً القائمة المرتبطة ذات الصلة لحفظ نقطة إسقاط السكين والسمات المرتبطة بها. استخدم مصفوفة ثنائية الأبعاد لتسجيل جميع النقاط ذات الصلة على كل سطح ومعلومات القائمة المرتبطة المقابلة لكل نقطة. تُستخدم هذه القائمة لتخزين نقطة البداية لهذا الفراغ, معالجة عمودية جميع النقاط على خط مستقيم إلى السطح. تسجل العقد الموجودة في القائمة المرتبطة إحداثيات نقاط المعالجة.

الإسقاط على مستوى Y-Z لسطح المسار

2.3 خطوات الخوارزمية:
الخطوة 1: تهيئة, قراءة في برنامج CNC, سمات الفراغ المراد معالجته والمعلومات ذات الصلة حول الأداة ونقطة إسقاط الأداة, بما في ذلك اختيار السطح المراد معالجته.
الخطوة 2: وفقا لمعلومات التهيئة, تشغيل خوارزمية أخذ النقاط, سجل تلك النقاط التي تمت معالجتها وتلك النقاط التي لم تتم معالجتها, إنه, اختيار العقدة.
في الحساب بواسطة الكمبيوتر, قطع قاطع الطحن مسافة مستقيمة. فقط تلك العقد الموجودة على سطح المسار يجب أن تأخذ بعين الاعتبار تعديل عمقها, ونسمي هذه النقاط بالنقاط المعدلة. إذا تم تحديد سطح المعالجة كـ ZOY, يسير قاطع الطحن المسطح عبر خط مستقيم, وإسقاط سطح مساره على المستوى X-Y عبارة عن مساحة مكونة من مستطيل ونصف دائرتين. من أجل تبسيط الحساب, يمكننا تحريك نظام الإحداثيات كما هو موضح في الشكل 2:

المقطع الطولي لسطح المسار لقاطع الطحن المسطح

حيث S هو إسقاط نقطة البداية لقاطع الطحن على المستوى Z-Y, E هو إسقاط نقطة نهاية قاطع الطحن على المستوى Z-Y, المسافة بين S و E هي 2L, والأصل هو منتصف S وE. لأي عقدة P(ذ, ض) الذي يستوفي أحد الشروط التالية, تصبح نقطة التعديل:
أنا. -ر<= ض <=R و-L<= ص <= ل
II.-ر<= ض <= ر و | ملاحظة|<= ر
III.-ر<= ض <= ر و | بي|<= ر
بصورة مماثلة, إذا اخترت معالجة الأسطح الأخرى, الطريقة مشابهة, إلا أنه تم تغيير الإحداثيات المقابلة.
الخطوة 3: تعديل حساب عمق النقطة
يحتوي سطح المسار لقاطع الطحن ذو القاع المسطح على مثل هذه الخاصية: إذا تم تحديد سطح المعالجة كـ XOY, المستوى z=Z0 سيكون سطحًا نصف قطره R (كما هو مبين في الشكل 3). لنفترض أن الزاوية بين مستوى SE وXY هي أ, ونقطة التعديل هي P(س,ذ,ض),

عرض الطحن على جانبي الجزء

ثم أنا. إذا كانت المسافة الأفقية بين P و S أقل من R, يجب أن يكون عمق P هو نفس عمق S.
ثانيا. إذا كانت المسافة الأفقية بين P و S لا تقل عن R, ثم يمكن الحصول على العمق Z لـ P بالمعادلة |(ملاحظة:)-(Z-Z)/سنان|= ر.
بصورة مماثلة, إذا اخترت معالجة الأسطح الأخرى, الطريقة مشابهة, إلا أنه تم تغيير الإحداثيات المقابلة.
الخطوة 4: قم بتوصيل الفاصل الزمني المعالج في كل صف وعمود على سطح الجزء, والحد الأقصى لعمق المعالجة المقابل في الفاصل الزمني, على التوالي في شكل قائمة مرتبطة بالصف وقائمة مرتبطة بالعمود. وقم بتسجيل أقصى عمق يتوافق مع الفاصل الزمني في الصف (أو العمود) في العقدة الرئيسية للقائمة المرتبطة المقابلة.

قائمة مرتبطة لتصميم تنسيق التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

كما هو مبين في الشكل 4, لأي وجه, الصف م: على افتراض أنه في هذا الصف, الحد الأقصى للعمق بين datal و data2 هو h1, الحد الأقصى للعمق بين data3 وdata4 هو h2, و h1>h2, سيتم إنشاء القائمة المرتبطة التالية:

إنشاء القائمة المرتبطة ديناميكي, وسيتم تعديله بشكل مستمر مع تقدم المعالجة. ثم قم بعمل جدول تجزئة لكل سطح لتسجيل جميع النقاط ذات الصلة على كل سطح والقائمة المرتبطة بمعلومات نقطة العمق المقابلة لكل نقطة.
الخطوة5: يتم تحقيق رسم الأجزاء.
تنقسم العملية إلى قسمين: السطح الخارجي غير المعالج لجزء الطلاء والسطح المغلف الذي يتكون بعد معالجة اللوحة. عندما تتم معالجة الأجزاء, يجب جمع نقاط الحدود الجانبية لسطح المغلف بشكل مستمر. في هذا الوقت, يتم استخدام معلومات جدول التجزئة المقابلة لكل وجه. عند الرسم, وفقا لمعالجة الأسطح المختلفة, وينبغي تحويل الإحداثيات لجعلها تظهر في نفس المساحة.
2.4 معالجة واقعية:
أدوات تنفيذ هذه الخوارزمية هي VC++6.0 وOpenGL. شبكة المصفوفة تبني فقط “بناء” من الكائن. إذا كنت تريد جعل الأشياء واقعية على الكمبيوتر, عليك أن تنظر في معالجة الضوء. لكل عقدة, تحديد ناقل عادي لذلك. عن طريق تعديل قيمة المتجه العادي مع تعديل عمق العقدة, يمكن إضافة معالجة الضوء إلى المحاكاة.
في المثال الموضح في الشكل 5, حجم الفراغ هو 300 مم × 300 مم × 200 مم, وشبكة المصفوفة هي 256 × 256. قطعتان من قطع الطحن المسطحة بأقطار مختلفة (أقطار: 14ملم و6 ملم) يستخدم. النتيجة بعد معالجة الفراغات من الأسطح المختلفة.

التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ثلاثي الجوانب للأجزاء

3 خاتمة
في محاكاة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي, بالإضافة إلى متطلبات دقة المحاكاة, يجب التحكم في عملية التصنيع في أي وقت. في طريقة هذه المقالة, يمكن أن يؤدي تغيير كثافة شبكة المصفوفة إلى تحسين دقة المحاكاة. للاحتياجات العامة, شبكة كثافة 512╳512 كافية. حيث يتم استخدام شبكة المصفوفة لتمثيل قطعة العمل المعالجة, أصبحت عمليات التكبير/التصغير والتدوير لقطعة الشغل بسيطة للغاية, وهو أمر مفيد للمستخدم أن يلاحظه بعناية. تم تطبيق هذه الخوارزمية عمليًا وحققت نتائج جيدة.