摘要　在數(shù)控加工圖形仿真驗(yàn)證中，傳統(tǒng)的圖像空間離散方法提供的觀察分析手段較少，限制了它的應(yīng)用；而物體空間方法計(jì)算量大，不具有實(shí)時性。介紹一種在基本圖像空間離散法的基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法作了改進(jìn)的方法，一方面不會失去仿真實(shí)時性，另一方面為用戶提供了更多且方便有效的分析觀察手段，且具有物體空間方法的優(yōu)點(diǎn)。
　　關(guān)鍵詞　數(shù)控　CAD/CAM　NC驗(yàn)證　NC仿真

　

　　使用計(jì)算機(jī)模擬數(shù)控加工，對NC程序的運(yùn)行進(jìn)行圖形仿真，以此檢驗(yàn)NC程序和加工方法的正確性，是一個非常有益的嘗試。但是，仿真技術(shù)涉及大量的計(jì)算，效率低、耗時多，不能用于實(shí)際生產(chǎn)中。離散的方法能使計(jì)算量大大降低，在物體空間離散毛坯和刀具能獲得毛坯切削后的精確表示，有利于對切削結(jié)果進(jìn)行有效的觀察分析，更適用于NC程序的驗(yàn)證［1～3］；Van Hook［4～6］采用圖像空間離散法實(shí)現(xiàn)了加工過程的動態(tài)圖形仿真，他使用Zbuffer消隱思想，將實(shí)體按圖像空間的像素(pixel)離散，將計(jì)算簡化為視線方向上的一維布爾運(yùn)算，較好地解決了實(shí)時性的問題。

　　但是，傳統(tǒng)的圖像空間離散方法不能提供有效方便的觀察分析手段，限制了它的應(yīng)用。筆者根據(jù)Van Hook圖像空間法的思想，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法作了改進(jìn)，使得在不失去仿真實(shí)時性的前提下，為用戶提供了更多、更方便有效的分析觀察手段，而這些手段原本具有物體空間方法的特點(diǎn)。

1　Van Hook算法的基本思想

　　　　圖像空間方法使用類似圖形消隱的Zbuffer思想，將工件和刀具按屏幕的像素離散為Zbuffer結(jié)構(gòu)。切削過程簡化為沿視線方向上的一維布爾運(yùn)算。本法將實(shí)體布爾運(yùn)算和圖形顯示過程合為一體，使圖形仿真有很高的實(shí)時性。

1.1　Zbuffer方法

圖1　Zbuffer方法說明

　　見圖1，視線方向與屏幕垂直，沿視線方向?qū)⒚骱偷毒唠x散，在每一個屏幕像素上，刀具和毛坯表示為一個長方體，稱為Dexel結(jié)構(gòu)(即Zbuffer結(jié)構(gòu))。刀具和毛坯之關(guān)系有7種，此時，刀具切削毛坯的過程就變?yōu)閮商譊exel結(jié)構(gòu)的比較問題，具體的運(yùn)算過程用以下的算法說明：
CASE 1：只有刀具，顯示刀具；break；
CASE 2：毛坯遮擋刀具，顯示毛坯；break；
CASE 3：刀具切削毛坯的后部，顯示毛坯；break；
CASE 4：刀具切削毛坯的內(nèi)部，顯示毛坯；break；
CASE 5：刀具切削毛坯的前部，顯示刀具；break；
CASE 6：刀具遮擋毛坯，顯示刀具；break；