数控加工技术三维虚拟实验教学系统简介

《数控加工技术》课程是高等学校机电类专业本科重点基础课程,其理论性和实践性都很强,该课程的实验教学是机电类课程教学中的一个重要实践环节,也可供研究单位、企事业单位从事数控加工技术开发与应用的工程技术人员参考。

数控加工技术三维虚拟实验教学系统系列课程包括两个实验:

1.    面向智能制造的切削加工过程感知虚拟仿真实验

2.    基于三坐标检测的数控加工虚拟实验

数控加工状态监测虚拟实验

本系统是面向机械工程学院相关专业配套开发的可以在网上开展的三维虚拟仿真课程。

本系统可以在实验室中漫游走动,任意角度,任意距离360度观察实验设备。
采用三维建模模拟真实的五轴加工中心切削加工及相关参数监控实验场景其中包括AGV小车、机械手、机械臂、数控车床、五轴加工中心等设备。

用户在以下4种不同的材料中任选一种进行零件加工:45#钢、淬硬钢、钛合金、高温合金;

系统模拟真实的实验操作过程,主要包括以下5个模块:

1)设备认知模块;

2)系统搭建模块;

3)过程监测模块;

设备认知模块中,系统需支持以下设备的认知:白光干涉仪、数据采集箱、电荷放大器、测力仪、显微镜等;

设备认知模块中,对于上述设备,系统支持鼠标左键进行360°自由观察,中键平移观察、右键退出观察;

系统搭建模块中,系统以三维动画的形式展现如下环节;

1)    预热机床20分钟;

2)    使用毛刷清理工作台;

3)    安装测力仪,应对角安装螺栓;

4)    安装磁力表,并调整磁力表的位置、找正;

5)    安装工件,并对角安装螺栓;

6)    安装热像仪支架,并安装热像仪;

7)    安装三向加速度传感器;

8)    连接测力仪与电荷放大器;

9)    安装刀具;

10)使用操作面板进行对刀操作;

过程监测模块中,系统支持以下5项加工参数的监控:

1)切削力的监测;

2)切削温度的监测;

3)切削振动的监测;

4)切削功率的监测;

5)刀具磨损的监测;

切削加工过程中,系统支持用户手动输入刀具转速、进给量、切深、刀具直径等加工参数;系统自动判断输入参数的合理性,对不合理的参数设置进行醒目的警示提醒;系统支持利用经验公式对用户输入的合理的加工参数进行计算,得到切削力、切削温度的理论值;系统支持实时监控切削加工过程中的各项参数,对超限的参数进行醒目的报警提示;

基于三坐标检测的数控加工虚拟实验

本系统是面向机械工程学院相关专业配套开发的可以在网上开展的三维虚拟仿真课程。本系统可以在实验室中漫游走动,任意角度,任意距离360度观察实验设备。本系统采用Unity游戏引擎开发,画面美观,运行流畅,运行时确保帧数高于25帧/秒。本系统系统采用三维建模技术对实验室、三坐标实验设备等按照实际的仪器尺寸建模重构。本系统可以对工件圆度、垂直度、圆柱度实验数据进行测量,可以建立平面、直线、圆、圆柱等元素。本系统具有测头的安装与校正,建立坐标系功能。

本系统可以在探针测量过程中,用户可以在小窗口中看到探针的移动情况,方便用户通过操作手柄控制实验仪器。本系统可以在测量过程中,探针与工件之间接触时警报音提示和指示灯亮起。本系统支持用户通过操作控制盒上的手柄、倍率按钮、急停按钮控制三坐标实验仪器的移动。本系统具有数据点采集,分析软件分析数据,得到圆度、垂直度、圆柱度形位差实验数据的整套实验操作流程。

本系统系统采用三维建模技术对实验室、三坐标实验设备等进行1:1建模重构。本系统支持鼠标、键盘交互。能够在场景中漫游,通过旋转视角,可以任意角度,近距离观察场景中元素细节。系统中鼠标放置到实验仪器上有名称提示框弹出和高光显示;本系统具有实验原理展示功能。本系统有全屏功能,能够在全屏/窗口模式下切换。本系统具有操作帮助面板提示功能,能够指导用户如何操作。

系统服务器端用户分为学生、教师、教务管理员和系统管理员四种角色,不同角色拥有不同权限。

学生:选课、选择实验、开展实验、接受实验指导、在线提交实验报告、保存和提交实验结果、查询实验成绩和批语。

教师:典型实验库维护、发布实验、安排实验、批改实验报告、系统指导、统计并发布学生的实验成绩和批语。

教务管理员:课程计划、开课计划、选课日期设置、开课审核、开课查询。

系统管理员:用户管理、分组管理、角色管理、权限管理、系统维护等

性能指标

支持同时在线用户数1万人以上,经测试,系统运行稳定,不限终端用户数,完全能满足日常教学使用。

服务器运行环境

操作系统:WindowsServer,Linux/UnixServer

Web服务器:Tomcat6.0,JDK6.0

数据库:MySQL

客户端运行环境

操作系统:AllWindows系列

相关信息:

研制单位:北京邮电大学北京润尼尔网络科技有限公司

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