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研究生: 梅可人
Mei, Ko-Jen
論文名稱: 虛擬多軸銑床組裝與後處理程式整合之研究
Studies on Virtual Multi-Axis Milling Machine Construction and Postprocessor Program Integration
指導教授: 李榮顯
Lee, Rong-shean
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 87
中文關鍵詞: 工具機資料庫虛擬工具機泛用型後處理多軸工具機
外文關鍵詞: Virtual Machine Tool, Multi-Axis Machine Tool, Machine Tool Database, Universal Post Processor
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  • 多軸銑床於須加工複雜曲面且高精度之製造產業,如航太、模具產業,皆扮演重要的角色。然而由於價格昂貴,製造廠商使用CAM軟體模擬加工過程的需求亦提高,因此應用虛擬實境技術於多軸虛擬工具機加工模擬系統發展上,已逐漸形成一專門研究領域。
    本論文利用關聯式資料庫記錄工具機運動矩陣如各軸之相對位置與運動方向,並採用Broyden數值分析方法求解多軸工具機之運動參數方程式,整合建構流程使得從組裝到加工模擬之位置控制及後處理皆為一般化,不同的工具機構形不須以解析法重新推導後處理。並以虛擬實境技術建構可重組式虛擬工具機提供機台模擬與驗證的功能。
    最後以兩種不同構形五軸工具機為例,透過所提出之一般化方法完成建構流程並以Vericut商用軟體驗證本論文的泛用型後處理程式的正確性及運動模擬系統。

    Multi-axis machine tool acts an important role in manufacture, such as aerospace and mold industries that need producing surface with high complexity and precision. Due to high cost of multi-axis machine tool, demand for using CAM software to simulate machining process increases, the development of a multi-axis virtual machine tool simulation system by virtual reality technology has gradually formed a special research area.
    This paper proposed a relational machine tool database and used Broyden’s numerical analysis method for solving the algorithm of post processor. It integrates the virtual machine tool construction and post processor without computing analytical solution for different configuration machine tool. Virtual environment technology is used for constructing reconfigured virtual machine tool and performing the verification for the post processor.
    Two Five-axis virtual machine tools with different configuration were constructed based on the developed methodology in this research. Verification for post processing was carried out by a commercial software Vericut.

    摘要 2 Abstract 3 圖目錄 6 表目錄 7 1. 緒論 8 1.1. 概述 8 1.2. 文獻回顧 9 1.2.1. 機構模擬系統 9 1.2.2. 後處理程式 9 1.2.3. 虛擬實境與虛擬製造 12 1.3. 研究目的與範疇 13 1.3.1. 泛用型工具機組裝資料庫及模擬系統 13 1.3.2. 泛用型後處理系統 13 1.4. 研究方法 14 1.4.1. 泛用型工具機組裝資料庫及模擬系統 14 1.4.2. 泛用型後處理器 14 1.4.3. 研究流程 14 2. 背景知識 17 2.1. 機構拓樸矩陣 17 2.2. 座標系統與座標轉換矩陣 17 2.2.1. 基本座標轉換之轉換矩陣 17 2.2.2. 繞任意軸旋轉之轉換矩陣 21 2.3. CNC工具機構形標準 22 2.4. 工具機構形碼與形狀創成函數 23 2.5. 可擴展標示語言 25 2.6. Broyden數值分析方法 26 3. 泛用型工具機組裝資料庫 及模擬系統 27 3.1. 概說 27 3.2. 泛用型機構資料庫需求分析 及關聯式模型圖 28 3.3. 建構虛擬工具機資訊檔 及XML之應用 32 3.3.1. 虛擬工具機資料庫模版之建構 32 3.3.2. XML工具機資訊檔 34 3.4. 物件導向式工具機組裝 與運動模擬系統設計 36 4. 後處理器 及虛擬工具機組裝系統之整合 40 4.1. 後處理程式概述 40 4.1.1. 工具機加工之幾何描述 41 4.1.2. 逆向運動學 43 4.2. 應用數值分析於後處理 43 4.2.1. 應用數值分析於後處理程式流程 及數值分析之起動值選取方法 44 4.2.2. 數值解後處理奇異點 45 4.2.3. 後處理多項式求解演算法 46 4.2.4. 後處理演算法數值分析求解之限制 50 4.3. 案例解析 50 4.4. 系統整合 54 5. 結果與討論 55 5.1. 泛用型組裝系統 55 5.1.1. 虛擬工具機樣版實現XML檔案定義 55 5.1.2. 快速組裝系統 58 5.2. 泛用型後處理系統驗證 62 6. 結論與建議 65 6.1. 結論 65 6.2. 建議 66 參考文獻 67 附錄 70

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    校外:2009-07-17公開
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