一種車床模擬系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種車床模擬系統(tǒng)，尤其是一種計算機(jī)虛擬仿真車床運動系統(tǒng)。它包括車床模擬器操縱裝置、傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計算機(jī)等，傳感器安裝在車床模擬器操縱裝置的溜板箱導(dǎo)軌、刀架的縱向移動導(dǎo)軌、尾座的移動導(dǎo)軌、主軸調(diào)速手柄、正反轉(zhuǎn)手柄和進(jìn)給運動的調(diào)速手柄上，傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計算機(jī)的串口相連。傳感器檢測車床模擬器操縱裝置運動信號，將這些信號傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并按照通信協(xié)議將信號送給計算機(jī)，計算機(jī)調(diào)用機(jī)床動力學(xué)模型，實現(xiàn)車削場景的仿真。它可模擬車床的設(shè)計、使用與性能測試，縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)成本。
【專利說明】一種車床模擬系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車床模擬系統(tǒng)，尤其是一種計算機(jī)虛擬仿真車床運動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，機(jī)床、汽車、醫(yī)學(xué)、航空航天等行業(yè)一直迫切希望能夠有一個集成環(huán)境來完成實物系統(tǒng)的實時仿真，并且可以通過一個便捷的GUI界面進(jìn)行仿真過程的實時交互與仿真結(jié)果的實時觀測。
[0003]鑒于以上需求，一些模擬系統(tǒng)相繼出現(xiàn)，利用其可視化仿真系統(tǒng)的虛擬化特點，來模擬車床的設(shè)計、使用與性能測試，可以大大縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)成本，因此研制開發(fā)可視化的車床仿真系統(tǒng)可填補(bǔ)該領(lǐng)域空白，具有迫切性和重大的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于針對上述技術(shù)之不足，提供一種車床模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過計算機(jī)產(chǎn)生車床工作時的虛擬場景、音響效果和運動仿真，使操作者沉浸在虛擬操作環(huán)境中，根據(jù)虛擬環(huán)境提供的視覺、聽覺、觸覺感受，構(gòu)想實際操作動作，體驗、認(rèn)識和學(xué)習(xí)現(xiàn)實世界中的車床操作，具有節(jié)能、安全、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種車床模擬系統(tǒng)，其特征在于:包括車床模擬器操縱裝置、傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計算機(jī)等，傳感器分別安裝在車床模擬器操縱裝置的溜板箱導(dǎo)軌、刀架的縱向移動導(dǎo)軌、尾座的移動導(dǎo)軌、主軸調(diào)速手柄、正反轉(zhuǎn)手柄和進(jìn)給運動的調(diào)速手柄上，傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計算機(jī)的串口相連。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:通過傳感器(直線位移傳感器、角度位移傳感器和霍爾傳感器)可以檢測車床模擬器操縱裝置的溜板箱導(dǎo)軌、刀架的縱向移動導(dǎo)軌、尾座的移動導(dǎo)軌的直線位移，主軸調(diào)速手柄和進(jìn)給運動的調(diào)速手柄的角度位移，正反轉(zhuǎn)手柄的不同位置信號，并將這些信號傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、處理運算，并按照通信協(xié)議將信號送給計算機(jī)，計算機(jī)調(diào)用車床動力學(xué)模型和前一時刻車床模擬器運動姿態(tài)，計算得到虛擬機(jī)床在三維場景中的當(dāng)前運動姿態(tài)，同時將機(jī)床模擬器的速度、位移、正反轉(zhuǎn)、聲效和視景中切削過程產(chǎn)生切屑等數(shù)據(jù)傳給信息處理與控制電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，輸出對應(yīng)控制量來控制模擬器操縱裝置的相應(yīng)動作，并調(diào)用視景系統(tǒng)中視景處理模塊，生成當(dāng)前時刻的視景，通過顯示器將視景畫面實時地展現(xiàn)出來，實現(xiàn)車削場景的仿真。同時，調(diào)用聲響合成模塊，合成當(dāng)前操作視景中反應(yīng)切削力大小的運動聲響，通過音箱播放出來。操作完畢后，可通過打印機(jī)打印出車床運動的有關(guān)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]下面結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步對本發(fā)明說明。
[0008]附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖?！揪唧w實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0010]如圖所示，一種車床模擬系統(tǒng)，它包括車床模擬器操縱裝置、傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計算機(jī)等，傳感器安裝在車床模擬器操縱裝置的溜板箱導(dǎo)軌、刀架的縱向移動導(dǎo)軌、尾座的移動導(dǎo)軌、主軸調(diào)速手柄、正反轉(zhuǎn)手柄和進(jìn)給運動的調(diào)速手柄上，傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計算機(jī)的串口相連。傳感器(直線位移傳感器、角度位移傳感器和霍爾傳感器)可以檢測車床模擬器操縱裝置的溜板箱導(dǎo)軌、刀架的縱向移動導(dǎo)軌、尾座的移動導(dǎo)軌的直線位移，主軸調(diào)速手柄和進(jìn)給運動的調(diào)速手柄的角度位移，正反轉(zhuǎn)手柄的不同位置信號，并將這些信號傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、處理運算，并按照通信協(xié)議將信號送給計算機(jī)，計算機(jī)調(diào)用車床動力學(xué)模型和前一時刻車床模擬器運動姿態(tài)，計算得到虛擬機(jī)床在三維場景中的當(dāng)前運動姿態(tài)，同時將機(jī)床模擬器的速度、位移、正反轉(zhuǎn)、聲效和視景中切削過程產(chǎn)生切屑等數(shù)據(jù)傳給信息處理與控制電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，輸出對應(yīng)控制量來控制模擬器操縱裝置的相應(yīng)動作，并調(diào)用視景系統(tǒng)中視景處理模塊，生成當(dāng)前時刻的視景，通過顯示器將視景畫面實時地展現(xiàn)出來，實現(xiàn)車削場景的仿真。同時，調(diào)用聲響合成模塊，合成當(dāng)前操作視景中反應(yīng)切削力大小的運動聲響，通過音箱播放出來；操作完畢后，可通過打印機(jī)打印出車床運動的有關(guān)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1.一種車床模擬系統(tǒng)，其特征在于:包括車床模擬器操縱裝置、傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計算機(jī)等，傳感器安裝在車床模擬器操縱裝置的溜板箱導(dǎo)軌、刀架的縱向移動導(dǎo)軌、尾座的移動導(dǎo)軌、主軸調(diào)速手柄、正反轉(zhuǎn)手柄和進(jìn)給運動的調(diào)速手柄上，傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計算機(jī)的串口相連。
【文檔編號】G06F9/455GK103793262SQ201410022769
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】付宏鴿, 趙偉行, 馬亞冰, 孫成芃, 劉宏宇 申請人:北華航天工業(yè)學(xué)院