[发明专利]一种基于Unity3D的机床动态切削模拟系统及模拟方法

说明书

本发明提出了一种基于Unity3D的机床动态切削模拟系统及模拟方法，包括切削机床总装，及上位机，以及三维模型，所述切削机床总装包括旋转夹头组件，顶尖组件以及切削刀组件，还包括与旋转夹头组件对应设置的旋转夹头组件调速组件，所述旋转夹头组件调速组件包括若干调速开关，所述调速开关通讯连接上位机，上位机根据调速开关信号，确定三维模型中对应旋转夹头组件的动作；本申请解决了在纯软件实验做完实验后无法进行真实的调试，从没接触过任硬件设备的虚幻感；同时又避免了纯硬件模拟实验现像的不直观问题；避免了纯硬件真实模型实验机构成本高、易损坏、不直观、存在安全事故等问题。做到了虚拟与现实的完美结合。

技术领域

本发明属于实训系统技术领域，特别是指一种基于Unity3D的机床动态切削模拟系统及模拟方法。

背景技术

数控车床切削实训设备主要用于职业学校、职业教育培训机构的教学使用，数控车床切削实训设备一般都具有数控系统、伺服单元、逻辑控制、低压电器等实体单元，这种实体实训设备存在占用的体积大、成本高、易损坏、不直观、存在安全事故等问题；还包括纯软件实训装置，纯软件实训装置存在的缺陷在于做完实验后无法进行真实的调试，存在没接触过任硬件设备的虚幻感；因此，如何将实体设备与虚拟模拟模型结合起来，是一个亟待解决的问题；

对于模拟车床仿真系统来讲，动态仿真主要包含两个方面：一个方面是运动部件的运动仿真，主要是机床的主轴，刀架，尾座之间的运动关系，运动形式包括主轴的旋转、调速，刀架的平移、自动进给以及尾座的平移。另一个方面主要是动态的切削过程动画，物料的成型。这类动画涉及到实时的切削效果显示，并且要和实际的加工系统相似度保持一致，实时性较高；因此，若要实现实体机床切削实训设备与虚拟三维实训模型的结合，以上几个方面是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提出一种基于Unity3D的机床动态切削模拟系统及模拟方法，解决了现有技术中上述背景技术中存在的缺陷。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于Unity3D的机床动态切削模拟系统，包括切削机床总装，及上位机，以及三维模型，所述切削机床总装包括旋转夹头组件，顶尖组件以及切削刀组件，还包括与旋转夹头组件对应设置的旋转夹头组件调速组件，所述旋转夹头组件调速组件包括若干调速开关，所述调速开关通讯连接上位机，上位机根据调速开关信号，确定三维模型中对应旋转夹头组件的动作；

还包括与顶尖组件对应的顶尖组件左右调节组件，所述顶尖组件左右调节组件包括第一旋转手轮，所述第一旋转手轮连接第一编码器，第一编码器连接数据采集板卡，数据采集板卡将采集到的数据通过串口传递到所述上位机；所述上位机将数据剖析确定三维模型中对应顶尖组件的动作；

还包括与切削刀组件对应的切削刀组件前后调节组件，切削刀组件左右粗调组件以及切削刀组件左右细调组件；

其中，切削刀组件前后调节组件包括第二旋转手轮，所述第二旋转手轮连接第二编码器；所述切削刀组件左右粗调组件包括第三旋转手轮，所述第三旋转手轮连接第三编码器；所述第二编码器、第三编码器连接数据采集板卡，数据采集板卡将采集到的数据通过串口传递到所述上位机；所述上位机将数据剖析确定三维模型中对应切削刀组件前后调节组件及切削刀组件左右粗调组件的动作；

切削刀组件左右细调组件包括第四旋转手轮；所述第四旋转手轮通讯连接所述上位机，上位机根据调速开关信号，确定三维模型中对应切削刀组件左右细调组件的动作。

优选的，切削刀组件包括一旋转轴本体，所述旋转轴本体上固定有刀架安装架，所述旋转轴本体的顶端上设置有旋转手柄；所述刀具安装架包括上压板和下压板，包括四刀具，四所述刀具固定在所述上压板和下压板之间，且刀具的刀头分别朝向左右前后四个方向；还包括切削刀组件安装板，所述切削刀组件安装板上设置有三传感器；所述下压板的底面四个端角上设置有不同规则排列的感应件；转动旋转手柄时，通过识别不同规则排列的感应件判断当前使用的刀具。