对工件的加工进行仿真制造技术

提供了一种用于对利用切削工具的工件的加工进行仿真的计算机实现方法，所述切削工具具有至少一个切削部分和至少一个非切削部分。所述方法包括：提供(S10)表示工件的深度元素的集合，切削工具的轨迹，以及每一个都表示切削工具的相应的切削部分或者非切削部分的网格的集合并且随后，方法包括针对每个深度元素，针对每个网格计算(S20)描述时间(h,t)图的所有折线的末端点；以及基于所有折线的集合的下包络，沿深度元素来对切削工具与工件之间的冲突进行测试(S30)。这样的方法改进了对工件的加工的仿真。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机程序和系统领域，并且更具体地，涉及用于对工件的加工进行仿真的方法、系统和程序。
技术介绍
市场上提供了大量的用于对象的设计、工程和制造的系统和程序。CAD是计算机辅助设计的首字母缩略词，例如，其与用于设计对象的软件解决方案有关。CAE是计算机辅助工程设计的首字母缩略词，例如，其与用于对未来产品的物理行为进行仿真的软件解决方案有关。CAM是计算机辅助制造的首字母缩略词，例如，其与用于定义制造过程和操作的软件解决方案有关。在这样的计算机辅助设计系统中，图形化用户界面在如技术效率的方面起着重要的作用。这些技术可以嵌入在产品生命周期管理(PLM)系统内。PLM指的是商业策略，其帮助公司在扩展公司的概念上针对产品从概念到生命终点的开发而共享产品数据、应用通用过程、以及生命施加公司知识。。由DASSAULTSYSTEMES(商标CATIA、ENOVIA和DELMIA下)提供的PLM解决方案提供了对产品工程知识进行组织的工程中心、对制造工程知识进行管理的制造中心以及使得企业能够整合并且连接到与工程中心和制造中心两者的企业中心。该系统作为整体交付了开放对象模型，所述开放对象模型链接产品、过程、资源，以使得能够进行动态的、基于知识的产品创造以及驱动优化的产品定义、制造准备、生产和服务的决策支持。这些系统中的一些允许利用深度元素的集合的建模体积的表示。多篇文章或专利文献特别提出了将深度元素表示用于加工仿真或交互式造型(sculpting)。这样的文献的示例是：-Computer-AidedDesignandApplications,2009中，XiaoboPeng和WeihanZhang的名为“AVirtualSculptingSystemBasedonTripleDexelModelswithHaptics”的论文；-Proceedingsofthe21stannualconferenceonComputergraphicsandinteractivetechniques,1994中，YunchingHuang和JamesH.Oliver的名为“NCMillingErrorAssessmentandToolPathCorrection”的论文；-SM'03ProceedingsoftheeighthACMsymposiumonSolidmodelingandapplications中，HeinrichMuller、TobiasSurmann、MarcStautner、FrankAlbersmann、KlausWeinert的名为“OnlineSculptingandVisualizationofMulti-DexelVolumes”的论文；-VirtualandPhysicalPrototyping,2006中，YongfuRen、SusanaK.Lai-Yuen以及Yuan-ShinLee的名为“Virtualprototypingandmanufacturingplanningbyusingtri-dexelmodelsandhapticforcefeedback”的论文；-TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,1995中，SabineStifter的名为“SimulationofNCmachiningbasedonthedexelmodel:Acriticalanalysis”的论文；-ComputerGraphicsInternational,1998.Proceedings中，Konig,A.H.和Groller,E.的名为“RealtimesimulationandvisualizationofNCmillingprocessesforinhomogeneousmaterialsonlow-endgraphicshardware”的论文；-美国专利No.5,710,709；以及-美国专利No.7,747,418。GPGPU(图形处理单元上的通用计算)是使用图形处理单元(GPU)的技术，所述图形处理单元通常仅处理计算机图形的计算，以执行传统上由中央处理单元(CPU)处理的应用程序中的计算。一些论文考虑将现代图形处理单元(GPU)的计算能力用于深度元素表示。这些论文使用了与特定的存储模型相关联的LDNI(分层的标准深度图像)算法。这样的论文的示例是：-CCP:94:ProceedingsOfTheSeventhInternationalConferenceOnEngineeringComputationalTechnology中，B.Tukora和T.Szalay的名为“GPGPU-basedMaterialRemovalSimulationandCuttingForceEstimation”的论文；-ProceedingsofASMEinternationaldesignengineeringtechnicalconferences.Brooklyn(NY)中，CharlieC.L.Wang和YongChen的名为“LayeredDepth-NormalImages:aSparseImplicitRepresentationofSolidModels”的论文。一般而言，用于冲突检测的算法可以描述例如n个移动体情况下的冲突。对于多边形表示而言，很多冲突检测方法基于诸如二元空间划分(BinarySpacePartition)或定向边界体(orientedboundingvolume)等传统的的几何对象。存在用于由CSG表示的固体的多个算法。CSG结构描述作为简单图元上执行的一系列布尔运算的结果的3D封闭实体。最后，可以通过参数方程或隐式方程来表示固体。这些表示已经产生了很多用于测试表面之间的相交，由此来检测冲突的算法。可以将这些方案归为几组，例如，分析方法、网格方法、追踪方法、隐式方程。论文的示例是：-Proc.ofIMAConferenceonMathematicsofSurfaces,1998中，Lin,M.和Gottschalk,S.的“Collisiondetectionbetweengeometricmodels:Asurvey”；-JournalofHuazhongUniversityofScienceandTechnology中，ZhangQin、HuangKun、LiGuangming的“Improvementofcollision-detectionalgorithmbasedonO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对利用切削工具的工件的加工进行仿真的计算机实现的方法，所述切削工具具有至少一个切削部分和至少一个非切削部分，其中，所述方法包括：·提供(S10)：‑表示所述工件的深度元素的集合，每个深度元素包括表示线与所述工件之间的相交的至少一个线段的集合，‑所述切削工具的轨迹，所述切削工具的轨迹是刚性运动，以及‑网格(M)的集合，每个网格表示所述切削工具的相应的切削部分或者非切削部分；以及之后，针对每个深度元素(D)：·针对每个网格(M)，根据所述切削工具的轨迹，计算(S20)所有折线(L1,L2,L3)的末端点，所述末端点将所述深度元素(D)的线与所述网格之间的相交的时间(t)描述为相交的高度(h)的函数；以及·沿所述深度元素来测试(S30)所述切削工具与所述工件的冲突，其中，所述测试包括针对与属于所有网格的所有折线的集合的下包络的位置相对应的高度的值，所述位置所属的折线与非切削部分相关联，确定所述高度的值是否属于所述深度元素的线段。

【技术特征摘要】
2014.12.31 EP 14307225.41.一种用于对利用切削工具的工件的加工进行仿真的计算机实现的方法，所述切削工
具具有至少一个切削部分和至少一个非切削部分，其中，所述方法包括：
·提供(S10)：
-表示所述工件的深度元素的集合，每个深度元素包括表示线与所述工件之间的相交
的至少一个线段的集合，
-所述切削工具的轨迹，所述切削工具的轨迹是刚性运动，以及
-网格(M)的集合，每个网格表示所述切削工具的相应的切削部分或者非切削部分；
以及之后，针对每个深度元素(D)：
·针对每个网格(M)，根据所述切削工具的轨迹，计算(S20)所有折线(L1,L2,L3)的末端
点，所述末端点将所述深度元素(D)的线与所述网格之间的相交的时间(t)描述为相交的高
度(h)的函数；以及
·沿所述深度元素来测试(S30)所述切削工具与所述工件的冲突，其中，所述测试包括
针对与属于所有网格的所有折线的集合的下包络的位置相对应的高度的值，所述位置所属
的折线与非切削部分相关联，确定所述高度的值是否属于所述深度元素的线段。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，计算(S20)所述所有折线(L1，L2，L3)的末端点包
括，针对每个网格(M)以及，针对相应的折线的每个末端点：
·基于与所述相应的折线相关联的所述网格的所有面，根据所述切削工具的轨迹来确
定(S282)由所述网格的面扫掠的体积(S(τ))的边界面，所述边界面与所述深度元素的线的
相交与所述末端点相对应；以及
·基于所述深度元素的线与确定的边界面之间的相交来计算(S284)时间和高度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，计算(S20)所述所有折线(L1，
L2，L3)的末端点还包括，针对每个网格(M)：
·确定(S22)所述网格(M)的能够看见的部分(M+)，所述能够看见的部分是所述网格的
指向所述切削工具的轨迹的部分；
·根据所述切削工具的轨迹，计算(S24)由所述能够看见的部分扫掠的体积(S(M+))的
边界以及随后
·针对相应的折线的每个末端点，对由所述网格的面扫掠的体积(S(τ))的边界面的确
定(S282)进行迭代(S28)，所述边...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·蒙塔纳，R·诺森佐，
申请(专利权)人：达索系统公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR