计算机集成制造系统与仿真技术

计算机集成制造系统(CIMS)是一种综合自动化制造系统,美国、日本、西欧、苏联都把CIMS作为自动化技术的前沿方向,是今后十年的一个战略目标。各发达国家在发展CIMS的过程中己充分认识到为了实现CIMS必须采用先进的计算机仿真技术,为此专门召集了国际学术会议,并发表了大量论文,开发了不少直接面向制造系统仿真的软件。本文将着重介绍仿真在CIMS中的地位及在实现CIMS的各个阶段中的仿真模型及仿真内容,并就发展CIMS仿真软件进行一些讨论。     

基于ObjectARX的车铣复合数控机床虚拟加工仿真研究

以优化产品的制造工艺过程、保证产品的制造质量、制造周期为目标的虚拟加工技术通过对以真实加工条件为依据的加工过程进行实时动态模拟,检验产品的可制造性、加工方法和工艺的合理性.针对由两个回转运动构成的新型多功能车铣复合数控机床,应用AutoCAD二次开发工具ObjectARX,根据机床切削加工的数学模型、插补算法及运动控制原理,研究开发了的加工仿真软件系统,实现了AutoCAD造型与CNC仿真的有机结合,完成高效NC代码驱动的实时加工过程仿真.     

行车操作人员培训计算机仿真系统

本文以某钢铁厂项目《行车操作人员培训计算机仿真系统》为背景，结合我国职业培训的特点，自行开发研制、设计和实现了合小型行车实体、运用多媒体技术和三维实时动画仿真相结合的计算机仿真系统。     

虚拟座舱实时视景仿真系统的设计与实现

本文首先阐述了虚拟现实技术在虚拟座舱视景仿真领域的应用，并通过三维可视数据库对物体及地形场景进行了建模，然后利用实时开发应用程序对场景动画进行驱动，最后实现了虚拟座舱的实时视景仿真系统。该系统可以完全满足虚拟座舱实时性的要求，为研究座舱仿真系统的视景实时生成问题提出了新的解决方案。     

并联机床虚拟样机建模与加工过程动力学仿真

为了实现并联机床性能的真实预测,确保加工过程的安全性,提出了基于Adams的并联机床加工过程的动力学仿真方法。在包括螺旋副在内的仿真模型的各个运动关节加载了摩擦力,实现了仿真模型与实际机床的高度仿真;根据NC文件和切削参数,建立并联机床加工过程的切削力模型和运动控制模型,实现了机床加工零件全过程的动力学仿真。对5-UPS/PRPU并联机床的加工过程进行了仿真分析,仿真结果准确的预测了实际加工中可能出现的问题。该方法简单、准确、可靠、实用性强。     

基于MATRIXx的分布式仿真通讯研究

在分布式仿真系统的架构上分析了网络通讯在分布式仿真系统中的重要性。以冷轧仿真为例,讨论了仿真系统中各个功能模块之间的数据通讯问题,仿真平台采用基于CORBA的Plug&Sim通讯,访问后台数据库采用了开放式数据库访问接口ODBC技术,仿真平台和轧制过程动画显示之间采用了套接字通讯技术,多种通讯机制的配合使用成功解决了多功能模块之间数据的实时传输问题。     

飞行操作人员培训计算机仿真系统

本文以某钢铁厂项目《行车操作人员培训计算机仿真系统》为背景，结合我国职业培训的特点，自行开发研制，设计和实现了含小型行车实体，运用多媒体技术笔三维实时动画仿真相结合的计算机仿真系统。     

城市交通系统的动画仿真模型研究

动画技术在仿真中的应用是近年来系统仿真领域的发展方向之一。而城市交通系统是一个规模庞大、路网稠密、干扰多、随机性能强的大系统。因而将动画技术应用于辽杂的交通模型其意义是显著的。本文提出了城市交通系统的动画仿真模型的设计方案──区域网络分页设计思想，实现了两个交叉口的动画仿真，为最终建立通用的城市交通动画仿真模型打下了基础，计算机仿真试验结果证实了模型的有效性。     

CIMS并行智能实时动画仿真

本文介绍一个ＣＩＭＳ并行智能实时动画仿真软件的设计与实现，提出了建立并行智能仿真模型、进行并行智能任务规划、以三维实时图形再现ＣＩＭＳ各工作单元工作过程的算法和思想。完成的一个制造加工系统已在Ｓｕｎ工作站上用Ｃ语言实现，取得了个人满意的仿真结果。     

基于微型核的双星编队实时仿真系统

为了测试微型核的实时软/硬件性能,利用两个微型核原理样机及dSAPCE实时仿真器构建了双星编队实时仿真验证系统。在实时系统构建的过程中,分别解决了两个微型核之间的时间同步、dSAPCE与微型核原理样机CAN总线双向数据转换以及dSAPCE实时串口数据如何驱动STK场景实时动画显示等问题。利用建立的实时仿真系统,进行了双星编队姿态协同控制算法仿真,仿真结果表明基于微型核的双星编队实时仿真验证系统的软/硬件的正确性。     

柔性制造仿真系统中机器三维可视化建模

采用面向对象的分析方法，针对制造系统虚拟仿真动态建模的实际需求，通过对三维可视化仿真建模技术的研究。提出了柔性制造系统中机器仿真建模的三个层次。即几何建模，运动建模和仿真建模，并重点描述了机器几何模型中节点的层次结构和运动模型的动画实现方法等关键技术，最后给出了机器仿真模型在离散事件仿真中的基本处理算法。     

通用虚拟现实软件开发平台的研究及其应用

针对快速构建虚拟现实应用系统的需要，开发出全集成化，功能完备且性能先进的通用虚拟现实软件开发平台VRMagic。该平台采用模块化设计，模块之间通过统一的数据结构相互通讯。基于WTK的三维虚拟演播室子系统是该平台的核心模块，它通过解析仿真描述文件产生虚拟场景，具有六自由度漫游、实时交互，实时视频合成与GIF动画等功能，同时支持立体眼镜、V8头盔、CyberGlove数据手套与多种定位与跟踪设备。通过将生物大分干三维结构信息转化为仿真描速文件，可利用访平台实现生物大分于三维空间结构及其动态演化过程的虚拟现实显示。     

舰载导弹内弹道运动建模及仿真

本文介绍了建立以舰载导弹作为研究对象,把舰艇在海上的摇荡运动描述为随时间不规则变化的振荡运动,同时考虑船速、风速、推力偏心等其他一些因素的影响,利用ＭＦＣ和ＯｐｅｎＧＬ 三维图形库,在微机上实现交互式实时控制,同时显示直观的实时多媒体动画的仿真系统     

货台空投系统的三维动画仿真

提出了基于DirectX的货台空投系统三维动画仿真软件的设计思想和实现方法,将空投系统仿真与计算机三维动画实现技术相结合,设计开发了多级多伞货台空投系统的三维动画仿真软件。具备数据管理与分析、系统动力学计算、降落伞动力学计算、关键计算参数的实时查询、空投过程三维动画演示、货台出机安全性分析等功能。应用本软件对实际空投过程进行了仿真,精度和效果均与试验录像基本吻合。还可以用于各种其他类型的货台空投系统以及伞兵或运动员跳伞训练系统的仿真和设计分析。     

保税港区运作系统规划的VR仿真建模与实现

保税港区的交通过程与港区内外的物流过程、海关监管过程有极强的关联性。针对现行VR仿真系统的演示功能强而业务分析功能弱的问题,提出了一种将其与流程分析仿真系统相结合的方法以提高VR系统展示效果的可信度。交通过程VR仿真模型采用UC-win/Road仿真软件开发,物流作业过程模型采用ARENA仿真软件开发,通过开发数据接口实现两种相异仿真系统的集成。实际案例应用表明,该系统即具有逼真的方案演示效果又具有较高的业务分析信赖度。     

基于粒子系统的实时瀑布模拟

提出以线元为基本造型单位并基于动力学原理模拟瀑布的运动轨迹，结合层次包围盒和聚类树技术加速粒子的碰撞检测，并采用逐渐淡化融合的方法模拟水花的消失过程。实验证明该算法模拟瀑布的运动和外观效果真实，在普通的PC平台上利用标准图形系统即可获得实时的绘制速度。     

基于VR的三维数控加工环境及其关键技术研究

在研究虚拟制造技术的基础上,提出了基于VR的虚拟数控加工环境,设计出面向通用化的NC代码翻译器。阐述了虚拟加工环境的工作流程、基于层次关系的虚拟加工框架技术、NC代码翻译器的设计方法、基于毛坯表面模型的三角片构建算法等关键技术。该系统能够实时地反映零件虚拟模型的加工成形过程,并进行可加工性分析。     

虚拟轴机床数控加工过程的计算机模拟

分析了最新研制的5-UPS-PRPU并联虚拟轴机床机构的特点,建立了虚拟轴机床的三维实体模型,并得到了并联机构的运动学逆解表达式;介绍了基于三维CAD软件SolidWorks2000,通过OLE接口技术开发虚拟轴机床数控加工过程计算机模拟系统的方法。实例表明,该方法简单、可靠;开发的仿真系统完全满足了实际的需求。