現(xiàn)有的仿真系統(tǒng)多是借助于通用CAD軟件如I2DEAS、Pro/ Engineer、UG、ADAMS数芝、SolidWorks、Auto2 CAD等建立仿真試驗(yàn)平臺伪给，也就是通過已有的成型軟件進(jìn)行二次開發(fā)改宅。這種方法具有容易實(shí)現(xiàn)機(jī)床建模、仿真效果較好等優(yōu)勢盲如，但是進(jìn)行二次開發(fā)必須先購買這些通用軟件姓迅，而這些軟件有時(shí)難以滿足特殊的復(fù)雜軌跡的仿真要求，難以實(shí)現(xiàn)仿真的控制與人機(jī)交互俊马，且所有的仿真都不能脫離這些系統(tǒng)丁存，很難集成到機(jī)床控制系統(tǒng)中，因此具有一定的局限性潭袱。

　　并聯(lián)機(jī)器人或并聯(lián)機(jī)床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜柱嫌，其工作空間多為不規(guī)則的三維空間锋恬，且在操作空間的位移和工作空間的位姿變化是非線性的屯换。通過對并聯(lián)機(jī)床進(jìn)行實(shí)體建模和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，利用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)模擬機(jī)床加工過程与学，可以提前發(fā)現(xiàn)機(jī)床設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)尺寸不合理帶來的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的干涉問題彤悔，驗(yàn)證機(jī)床加工軌跡規(guī)劃結(jié)果的正確性，防止出現(xiàn)碰撞或機(jī)床本身無法實(shí)現(xiàn)的加工區(qū)域索守，避免造成機(jī)床損壞晕窑。

　　本文以Windows2000為開發(fā)平臺，采用Visual C ++及三維圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)接口OpenGL工具開發(fā)了并聯(lián)機(jī)床的仿真軟件卵佛，利用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)杨赤，通過動(dòng)畫形式形象、直觀地模擬并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程奥憎，對機(jī)床結(jié)構(gòu)翔实，運(yùn)動(dòng)原理等進(jìn)行了形象說明，三維機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真與真實(shí)機(jī)床基本相同，為新型五自由度并聯(lián)機(jī)床的順利研制提供了可靠保證燥纹。

　　2．計(jì)算機(jī)仿真工具

　　OpenGL OpenGL是一個(gè)三維的計(jì)算機(jī)圖形與模型庫<5>邪笆，即開放性圖形庫（Open Graphic Library）。由于OpenGL在三維真實(shí)感圖形制作中的優(yōu)秀性能捍椎，使它成為新一代工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的三維計(jì)算機(jī)圖形軟件接口熏尉。

　　OpenGL的圖形庫除了提供基本的幾何要素（點(diǎn)、線飞熙、多邊形）的繪制函數(shù)外潜路，也提供了繪制規(guī)則的二次曲面（如球、錐巢季、多面體等）以及復(fù)雜曲線曲面（如Bezi2 er 魔呈，Nurbs等）的繪制函數(shù)，在此基礎(chǔ)上可以搭建起復(fù)雜的三維模型沾谓，并可以設(shè)置光照模型及材質(zhì)屬性以生成更逼真的圖像委造。OpenGL帶有圖形消隱功能，利用Z緩存（Z2buffer）技術(shù)進(jìn)行深度測試均驶，實(shí)現(xiàn)曲面消隱昏兆，增強(qiáng)圖形的真實(shí)感。此外OpenGL還具有顏色妇穴、位圖爬虱、紋理、混合腾它、反走樣等一系列特殊處理功能跑筝，使仿真環(huán)境更真實(shí)。OpenGL的應(yīng)用使仿真系統(tǒng)的編程量減少瞒滴，開發(fā)者無須掌握大量的圖形學(xué)知識曲梗，而可以集中精力研究困難的算法問題，減少了開發(fā)工作量妓忍。

　　此外虏两，OpenGL與硬件無關(guān)，可以在不同的硬件平臺上得到實(shí)現(xiàn)世剖，可以方便地將應(yīng)用程序移植到不同的操作系統(tǒng)中充贿。由于它是一個(gè)應(yīng)用程序接口- 3D API ，因而可以通過程序調(diào)用OpenGL 菲贝，將仿真系統(tǒng)集成到控制系統(tǒng)中差炮，實(shí)現(xiàn)對機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真的實(shí)時(shí)控制，提高系統(tǒng)的交互性與可操作性威跟。

　　3．并聯(lián)機(jī)床特點(diǎn)與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型

　　并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型是其實(shí)體建模和運(yùn)動(dòng)仿真的基礎(chǔ)戴砍，因此需要進(jìn)行具體分析拇支。

　　五自由度并聯(lián)機(jī)床特點(diǎn)

　　五自由度并聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)所示，由定平臺低白、動(dòng)平臺以及連接定平臺與動(dòng)平臺的分支等組成唬爹。其特點(diǎn)在于：定平臺通過五個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的驅(qū)動(dòng)分支UPS（虎克鉸―移動(dòng)副―球副）分支以及一個(gè)約束分支PRPU（移動(dòng)副―轉(zhuǎn)動(dòng)副―移動(dòng)副―虎克鉸）分支與動(dòng)平臺相連接。該機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)三維移動(dòng)和兩維轉(zhuǎn)動(dòng)酣夫，具有剛度重量比大押赋、結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)態(tài)性能好和工作空間較大等優(yōu)點(diǎn)若又，并且運(yùn)動(dòng)學(xué)反解十分簡單仙冕，使控制算法易于實(shí)現(xiàn)。

　　機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型

　　在上下平臺分別建立坐標(biāo)系秩彤，定坐標(biāo)系{ A }固定于定平臺上叔扼，動(dòng)坐標(biāo)系{ B }建立在動(dòng)平臺上。五自由度并聯(lián)機(jī)床運(yùn)動(dòng)包括五個(gè)驅(qū)動(dòng)分支驅(qū)動(dòng)機(jī)床動(dòng)平臺的運(yùn)動(dòng)和約束分支的隨動(dòng)漫雷。動(dòng)平臺相對于定平臺的位姿參數(shù)表示為（A X BO瓜富，A Y BO，A Z BO降盹，α与柑，β） ，其中{ B }的原點(diǎn)O B在{ A }中的位置坐標(biāo)表示為A P BO = < A X BO蓄坏，A Y BO价捧，A Z BO > T，{ B }相對于{ A }的姿態(tài)歐拉角為（α涡戳，β）结蟋。

　　由機(jī)床的實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸，可求得五個(gè)驅(qū)動(dòng)分支的桿長l i（ i = 1 渔彰， 2 嵌屎，…， 5）為l i = f i（A X BO绎疟，A Y BO咒舰，A Z BO蘸暮，α曼砾，β； W 懊据， r A跑著， r B，θ接纽，<）（1）式中W 门幌， r A贝渣，r B，θ熏盲，<為機(jī)床的結(jié)構(gòu)參數(shù)确告。

　　用D― H坐標(biāo)對中間約束分支PRPU分支進(jìn)行分析（變量d 1、a 2券雕、θ2遇患、θ3、θ4為各個(gè)運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)參數(shù)雕擂，常量a 4為機(jī)構(gòu)參數(shù)） 啡邑，可得到中間分支的運(yùn)動(dòng)模型為d 1 = A Z BO + a 4 sβa 2 =（A X BO - a 4 cacβ）2 + （A Y BO - a 4 sacβ）2θ2 = arctan A Y BO - a 4 sacβA X BO - a 4 cacβθ3 =α-θ2θ4 = -β（2）由動(dòng)平臺的位姿參數(shù)，可以確定機(jī)床各個(gè)分支的運(yùn)動(dòng)情況井赌，利用這些數(shù)學(xué)模型來驅(qū)動(dòng)各個(gè)分支聯(lián)動(dòng)谤逼，就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真。

　　4．并聯(lián)機(jī)床模型構(gòu)造

　　通過以上對并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析仇穗，即可根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)參數(shù)建立機(jī)床的模型流部。建模時(shí)首先對機(jī)床部件根據(jù)其主要形體特征進(jìn)行簡化式造型，然后把這些部件組裝成整機(jī)纹坐。五自由度并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)包括的固定部件為床身和工作臺贵涵，運(yùn)動(dòng)部件為動(dòng)平臺、五個(gè)驅(qū)動(dòng)分支和一個(gè)約束分支恰画。由于在運(yùn)動(dòng)仿真過程中宾茂，固定部件是靜止不動(dòng)的，而運(yùn)動(dòng)部件按規(guī)劃的位姿和速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)拴还，因此二者在模型構(gòu)造時(shí)需要采用不同的方法跨晴，以便提高機(jī)床仿真的效果。

　　OpenGL繪制的所有復(fù)雜三維物體都是由一定數(shù)量的基本圖形元素構(gòu)成的症影。根據(jù)并聯(lián)機(jī)床的結(jié)構(gòu)尺寸曹是，可計(jì)算出其主要部件在空間的相對位置，再通過OpenGL圖形函數(shù)庫提供的基本建模功能垦亲，利用矩陣堆棧技術(shù)清晰地表達(dá)出各個(gè)構(gòu)件的相對位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)的層次關(guān)系房睁，從而搭建出并聯(lián)機(jī)床的實(shí)體模型。

　　機(jī)床固定部件模型構(gòu)造機(jī)床固定部件是靜止不動(dòng)的常迹，在機(jī)床運(yùn)動(dòng)過程中侈吨，這類部件不再進(jìn)行刷新，可以減少仿真顯示的數(shù)據(jù)量奖卒，提高顯示速度均膛。床身構(gòu)件多采用立方體和圓柱體等規(guī)則的二次曲面構(gòu)造，底座和立柱采用長方體模型淘巩，直接利用OpenGL中的函數(shù)構(gòu)造服英；床身的上平臺結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜努儒，由于OpenGL很難實(shí)現(xiàn)實(shí)體的布爾差運(yùn)算，因此可由多個(gè)簡單的規(guī)則形體組合而成探橱，且利用復(fù)雜多邊形的鑲嵌技術(shù)來實(shí)現(xiàn)上平臺的建模申屹。同樣，機(jī)床工作臺上的T型槽也可由多個(gè)長方體組合簡化而成隧膏。

　　機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件模型構(gòu)造運(yùn)動(dòng)部件在機(jī)床運(yùn)動(dòng)過程中需要實(shí)時(shí)刷新独柑，因此可通過輸入?yún)?shù)進(jìn)行建模。在機(jī)床運(yùn)動(dòng)過程中私植，利用參數(shù)變化來確定運(yùn)動(dòng)對象在空間的幾何位置忌栅，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的位置變化如旋轉(zhuǎn)和平移等運(yùn)動(dòng)。動(dòng)平臺可簡化為一臺錐體曲稼，上面安裝的電主軸和銑刀都由圓柱體構(gòu)造而成索绪。驅(qū)動(dòng)分支本身由擺動(dòng)桿和伸縮桿組成，其中擺動(dòng)桿由空心圓柱體構(gòu)造贫悄，伸縮桿由實(shí)心圓柱體構(gòu)造瑞驱；擺動(dòng)桿通過虎克鉸與床身上平臺連接，虎克鉸由圓柱體和空心橢圓柱組合而成窄坦；伸縮桿通過球鉸和動(dòng)平臺相連唤反，球鉸簡化為球體。約束分支中第一個(gè)移動(dòng)副構(gòu)件為滑動(dòng)塊鸭津，由長方體組合而成旧搔，轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)件由立方體、實(shí)心圓柱體和空心圓柱體組合而成沫跨，第二個(gè)移動(dòng)副構(gòu)件由實(shí)心圓柱體構(gòu)成仿扩，虎克鉸采用圓柱體和空心橢圓柱組合而成。

　　5．并聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)

　　經(jīng)過對并聯(lián)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析祖销，建立了機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型种鳖，可以掌握并聯(lián)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。并聯(lián)機(jī)床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真就是根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型夕荆，利用OpenGL提供的模型在空間中進(jìn)行各種矩陣變換如旋轉(zhuǎn)變換哈滥、平移變換、縮放變換等實(shí)現(xiàn)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)仿真添毒。在并聯(lián)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的過程中喷总，各個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)不是孤立的，而是與其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)有一定關(guān)聯(lián)典义，因此需保證各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)一致洽腊。

　　構(gòu)件運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真主要是通過加工過程的軌跡規(guī)劃褒醒，得到在各個(gè)離散時(shí)間點(diǎn)動(dòng)平臺的位姿藕各，當(dāng)動(dòng)平臺位姿確定后池摧，根據(jù)運(yùn)動(dòng)約束關(guān)系，驅(qū)動(dòng)分支的位姿也相應(yīng)確定激况，驅(qū)動(dòng)分支一端由機(jī)床床身上平臺的虎克鉸位置確定作彤，另一端由動(dòng)平臺上的球鉸位置確定，其方向?yàn)橥ㄟ^相應(yīng)虎克鉸和球鉸之間的連線乌逐；約束分支的各個(gè)構(gòu)件的位姿也同樣可以確定竭讳。

　　機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真主要是通過坐標(biāo)變換來實(shí)現(xiàn)。在OpenGL中用的坐標(biāo)系為世界坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系浙踢，其中世界坐標(biāo)系是一個(gè)右手坐標(biāo)系绢慢，但是世界坐標(biāo)系和數(shù)學(xué)中通用的笛卡兒坐標(biāo)系不同，其X軸自左向右洛波，Y軸自下而上胰舆，Z軸由里及外；局部坐標(biāo)系是相對于建模的物體而言的蹬挤，其坐標(biāo)原點(diǎn)往往是物體的形心并隨物體的移動(dòng)而移動(dòng)缚窿。利用坐標(biāo)變換來實(shí)現(xiàn)機(jī)床各個(gè)構(gòu)件模型之間的相對位置和幾何變換，其中平移變換時(shí)局部坐標(biāo)系的方位不變锤塘，變化的只是局部坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置妨舟，旋轉(zhuǎn)變換要改變物體局部坐標(biāo)系的方位，一旦改變坐標(biāo)系的方位均影響以后物體的繪制伦够。

　　由于實(shí)際的機(jī)床坐標(biāo)系邦叶、定坐標(biāo)系與OpenGL中的世界坐標(biāo)系、局部坐標(biāo)系不同绅厘，因此機(jī)床各個(gè)構(gòu)件在這些不同坐標(biāo)系之間位姿的轉(zhuǎn)換便成為機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真的關(guān)鍵冕盅。根據(jù)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，在機(jī)床運(yùn)動(dòng)過程中基于動(dòng)平臺的位姿參數(shù)可以得到機(jī)床各個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件在機(jī)床定坐標(biāo)系中的位姿參數(shù)驼凌，然后將這些位姿參數(shù)轉(zhuǎn)換成OpenGL中的坐標(biāo)系表示形式宇颊，利用坐標(biāo)系的平移變換和旋轉(zhuǎn)變換，可以得到機(jī)床各個(gè)構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)過程中的模型位姿唾姊，其中各個(gè)構(gòu)件的位置變化用平移變換實(shí)現(xiàn)传悍，姿態(tài)變化用旋轉(zhuǎn)變換實(shí)現(xiàn)。對每一組位姿參數(shù)都進(jìn)行同樣處理驱劳，然后對機(jī)床模型畫面進(jìn)行計(jì)算生成和刷新顯示幻狈，就實(shí)現(xiàn)了機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真。

　　機(jī)構(gòu)約束與干涉碰撞檢驗(yàn)分析并聯(lián)機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)形式相差較大驻子，其關(guān)鍵構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)不像傳統(tǒng)機(jī)床那樣“規(guī)則”灿意，并聯(lián)機(jī)床在運(yùn)動(dòng)過程中各個(gè)分支之間以及與機(jī)床其它部件之間是相互牽制的，在運(yùn)動(dòng)到某些位置時(shí)可能會出現(xiàn)干涉崇呵，即所謂的“卡住”現(xiàn)象缤剧。

　　本機(jī)床動(dòng)平臺上有6個(gè)鉸鏈馅袁，定平臺上有6個(gè)鉸鏈（實(shí)際一個(gè)移動(dòng)副在定平臺上方） ，存在的約束主要包括最長最短桿長約束（伸縮桿）或最大最小行程（滑塊）約束荒辕、球鉸和虎克鉸的極限擺角約束及構(gòu)件之間的干涉約束等汗销。由于結(jié)構(gòu)的限制，理論分析和實(shí)際制造的機(jī)床有一定的差別抵窒。對于桿長約束和滑塊行程約束弛针，需要保證實(shí)際桿長和行程在最短與最長行程極限值范圍內(nèi)，可根據(jù)機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出其實(shí)際長度李皇，然后與給定的極限范圍進(jìn)行比較和判斷削茁。由于球鉸和虎克鉸的最大擺角是由各運(yùn)動(dòng)副的具體結(jié)構(gòu)確定的，因此掉房，在確定球鉸和虎克鉸的最大擺角約束時(shí)付材，可通過各驅(qū)動(dòng)桿的方向矢量與動(dòng)、定平臺法矢的點(diǎn)積運(yùn)算求出各驅(qū)動(dòng)桿相對于動(dòng)鼠废、定平臺的擺角帜焰，并將此擺角與動(dòng)、定平臺鉸接處的虎克鉸和球鉸所允許的最大擺角進(jìn)行比較判斷络蜘。當(dāng)動(dòng)平臺位姿改變時(shí)味爷，動(dòng)、定平臺間的各連桿与沪、連桿與電主軸之間都可能發(fā)生碰撞干涉嫩属，而本機(jī)床由于中間約束分支限制了動(dòng)平臺繞其自身法線的轉(zhuǎn)動(dòng)，五個(gè)驅(qū)動(dòng)分支之間以及中間分支與五個(gè)驅(qū)動(dòng)分支之間一般不會存在干涉陨柴；由于電主軸和驅(qū)動(dòng)分支均簡化為圓柱體瞄惑，二者之間可能出現(xiàn)的干涉情況可分為兩種：一種為兩圓柱體軸線相交，交點(diǎn)離電主軸上端面的距離以及二相交軸線的夾角符合特定的幾何關(guān)系苞番；另一種為二圓柱體軸線異面漓楣，公垂線與兩線段的垂足在圓柱體軸線與其端面相交得到的兩條線段以內(nèi)，且公垂線的長度小于兩圓柱體半徑之和锭化。

　　通過檢驗(yàn)各構(gòu)件之間是否發(fā)生干涉链患，可以驗(yàn)證機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和校核機(jī)床加工的軌跡規(guī)劃結(jié)果是否正確。

　　機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的實(shí)時(shí)性策略分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的實(shí)時(shí)性對于并聯(lián)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)仿真效果起著非常重要的作用瓶您，下面提出了一些策略以便提高仿真的實(shí)時(shí)性麻捻，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)仿真的效果。

　　1）采用局部刷新技術(shù)呀袱。局部刷新是指在機(jī)床運(yùn)動(dòng)過程中贸毕，只對運(yùn)動(dòng)部件模型部分進(jìn)行計(jì)算和刷新顯示，而固定部件保持不變，這樣處理可以避免畫面的重復(fù)刷新顯示明棍，有效地解決了動(dòng)畫顯示實(shí)時(shí)性和計(jì)算量之間的矛盾乡革。可以利用OpenGL的模板緩沖技術(shù)击蹲，通過像素操作封鎖屏幕上的特定區(qū)域來限制屏幕上的繪圖顯示署拟，可以將機(jī)床模型中的固定部件在模板緩沖區(qū)中設(shè)置為不許刷新顯示的部分婉宰，而運(yùn)動(dòng)部件設(shè)置為需要刷新顯示的部分歌豺，在仿真過程中，模板緩沖區(qū)對每一次生成的畫面進(jìn)行測試心包，對發(fā)生變化的圖形部分進(jìn)行刷新顯示宁路，從而提高仿真的顯示速度。

　　2）采用顯示列表和雙緩存技術(shù)辛辱。由于OpenGL利用多邊形建立實(shí)體模型猩肪，因此機(jī)床模型刷新顯示的數(shù)據(jù)量很大，而采用顯示列表技術(shù)可以有效地提高顯示速度唱忠。顯示列表是一組預(yù)先存儲起來的高速緩存命令旷糟，可以在任何地方被調(diào)用，不必進(jìn)行內(nèi)存管理临卿，按順序立即執(zhí)行巾鹰，降低時(shí)間開銷，提高繪圖顯示效率楷象。對機(jī)床運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯后放入顯示列表中其摘，然后在運(yùn)動(dòng)過程中依次調(diào)用該顯示列表，從而降低執(zhí)行時(shí)間烘俱，提高顯示速度均天。另外，OpenGL利用雙緩存技術(shù)來進(jìn)行動(dòng)畫顯示绘辈，雙緩存包括后臺緩存和前臺緩存恢着，其中后臺緩存計(jì)算場景，生成畫面财破，前臺緩存顯示后臺緩存已經(jīng)生成的畫面然评，從而提高動(dòng)畫實(shí)時(shí)性刷新顯示的速度。

　　3）采用高精度的時(shí)間函數(shù)狈究。在Windows應(yīng)用程序中碗淌，可采用Windows操作系統(tǒng)中支持的與硬件相關(guān)的高分辨率計(jì)時(shí)器，即通過調(diào)用兩個(gè)API函數(shù)QueryPerformanceFrequency（）和QueryPerformance Counter（）可以提供高性能的計(jì)時(shí)器抖锥，分辨率可達(dá)到1μs 亿眠，從而提高運(yùn)動(dòng)仿真的實(shí)時(shí)性。

　　6．并聯(lián)機(jī)床仿真實(shí)現(xiàn)

　　根據(jù)前面的理論分析和技術(shù)方法研究，開發(fā)了并聯(lián)機(jī)床的仿真系統(tǒng)纳像。

　　在并聯(lián)機(jī)床仿真系統(tǒng)中荆烈，首先調(diào)入工件毛坯，選定加工刀具竟趾，讀取加工所需刀位數(shù)據(jù)憔购，采用通用的數(shù)控加工代碼格式（X C，Y C回象，Z C罚琅，θx，θy东呻，θz） 南谈，其中P C = < X C，Y C草吠，Z C > T表示刀具底部中心C的位置坐標(biāo)国谬，（θx，θy燎隅，θz）表示刀具姿態(tài)的刀軸矢量的方向角程堤；然后將刀位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到機(jī)床動(dòng)平臺的位姿數(shù)據(jù)扁奔，利用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算各刀具點(diǎn)對應(yīng)的各個(gè)驅(qū)動(dòng)分支及約束分支中各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的位姿變化數(shù)據(jù)谍线，這些數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)換為仿真系統(tǒng)可以識別的數(shù)據(jù)，以鏈表形式在內(nèi)存中保存来讯，鏈表的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)保存一組位姿數(shù)據(jù)坊欢；最后利用高精度定時(shí)函數(shù)在每個(gè)周期遍歷鏈表數(shù)據(jù)榄笙，對每一組數(shù)據(jù)經(jīng)過運(yùn)算后生成新的機(jī)床運(yùn)動(dòng)模型畫面笋妥，利用雙緩存對畫面進(jìn)行刷新顯示伴嗡，讀完一組，顯示一組沐批，再讀下一組纫骑，如此循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真九孩∠裙荩可以看出運(yùn)動(dòng)過程中圖形的真實(shí)感較強(qiáng)，實(shí)時(shí)性策略的應(yīng)用使構(gòu)件運(yùn)動(dòng)連續(xù)流暢躺彬，無停頓現(xiàn)象煤墙，干涉檢驗(yàn)有效地防止了不合理的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃對機(jī)床造成的損壞。

　　利用研制的機(jī)床樣機(jī)和仿真系統(tǒng)分別進(jìn)行了直徑為200mm的圓形軌跡繪制宪拥。機(jī)床樣機(jī)用時(shí)1018s 仿野，軌跡的弧度圓滑铣减，擬合性較好；仿真系統(tǒng)用時(shí)12s 脚作，繪制軌跡封閉葫哗，圓度好，與機(jī)床實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致卓瞻。

　　并聯(lián)機(jī)床實(shí)體建模和運(yùn)動(dòng)仿真的實(shí)現(xiàn)方法笤吵，較好地解決了機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真中的真實(shí)感圖形顯示和動(dòng)畫顯示。通過建立并聯(lián)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型更扰，為機(jī)床的運(yùn)動(dòng)仿真提供了依據(jù)叹倒，利用OpenGL圖形標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)了并聯(lián)機(jī)床仿真系統(tǒng)。該仿真系統(tǒng)不依托現(xiàn)有的通用CAD軟件需天，可以獨(dú)立運(yùn)行唯久，也可以集成到機(jī)床控制系統(tǒng)中掘叫，實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制與仿真的一體化猩禀。利用仿真系統(tǒng)與機(jī)床樣機(jī)分別進(jìn)行了圓形軌跡繪制，所用時(shí)間接近洒屡，效果基本一致躯橡。該仿真系統(tǒng)實(shí)體建模的真實(shí)感較強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)仿真和干涉檢驗(yàn)對該機(jī)床的運(yùn)動(dòng)研究查奉、控制研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等提供了強(qiáng)有力的保障廉屑，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

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