使用分散式架構建立遠距多軸曲面加工系統之研究 李俊明、佘振華
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摘 要
近年來，基於企業全球化與國際化的發展趨勢，及應用軟體、電腦設備與網際網路的日趨複雜與便利下，如何整合全球的 資源並有效利用，已經成為一個重要的議題。以往傳統製造業著重於大量生產的型態已經轉變，逐漸轉變成複雜與多樣化 的客製化產品，因此利用電腦輔助來開發設計產品的需求量也相對的提高。由於國內製造業的加工水準逐漸提昇，加上產 品設計漸趨複雜及產品精度要求的提高，以往三軸工具機已漸不敷使用，這樣的現象尤其在進行複雜曲面的產品加工中更 為明顯，所以建構一個以多軸工具機為載具的電腦輔助加工製造環境，已經是一個趨勢了。 本文目標在於整合多軸加工的 關鍵技術（如製程規劃、刀具路徑規劃、後處理等），並以網路為基礎建立分散式環境，建構一套遠距多軸曲面加工系統
。可經由網路充分整合各地資源，並有效縮短產品開發與製造時間，進而提升產業的國際競爭優勢。
關鍵詞 : 分散式系統 ; 製程規劃 ; 多軸加工
目錄
目錄 封面內頁 簽名頁 授權書 iii 中文摘要 iv 英文摘要 v 誌謝 vii 目錄 viii 圖目錄 xi 表目錄 xv 第一章 緒論 1 1.1前言 1 1.2研 究動機與目的 1 1.3研究方法與論文架構 3 1.3.1研究方法 3 1.3.2論文架構 3 第二章 文獻探討與回顧 5 2.1分散式系統之相關 研究 5 2.2多軸曲面加工系統之相關研究 6 第三章 系統架構及相關技術 9 3.1分散式系統架構 9 3.1.1常見的分散式系統架構 11 3.2相關技術 12 3.2.1 CORBA簡介 12 3.2.2介面定義語言（IDL） 13 3.2.3命名服務伺服器 13 3.2.4 VisiBroke 15 3.3資料庫 簡介 16 3.4可擴展標示語言-XML 17 3.4.1 XML簡介 17 3.4.2 XML樣板 20 3.5曲面分析 21 3.5.1曲面來源 21 3.5.2 IGES簡介 21 3.5.3 NURBS SURFACE 23 3.5.4曲面點資料、法向量與曲率分析 24 3.6多軸曲面加工系統 27 第四章 系統整合與實作 29 4.1系統架構說明 29 4.1.1系統架構規劃 29 4.1.2 IDL檔案規劃 30 4.2系統開發 35 4.2.1電腦輔助製程規劃模組 35 4.2.1.1加工 程序單 37 4.2.1.2加工程序單檔案內碼標籤定義 40 4.2.2刀具路徑規劃模組 42 4.2.2.1五軸加工刀具位置之推導 44 4.2.3後處 理模組 47 4.2.4資料庫模組 49 4.2.5傳檔機制 51 4.2.6系統Client端使用介面 51 4.2.6.1 Client端操作介面說明 52 第五章 系統 測試與討論 57 5.1系統架構測試 57 5.2範例實作與系統操作 61 5.2.1實作範例一 65 5.2.2實作範例二 66 5.3實體模擬切削 71 5.4討論 76 第六章 結論與展望 79 6.1結論 79 6.2未來展望 80 參考文獻 83 圖目錄 圖3.1採用集中處理架構示意圖 10 圖3.2分 散式系統架構示意圖 10 圖3.3 Client、Server 和CORBA的關係 12 圖3.4 IDL與CORBA物件開發的流程與關係 13 圖3.5 Naming Service 架構示意圖 14 圖3.6資料庫示意圖 16 圖3.7關聯性資料庫 16 圖3.8 XML資料結構 19 圖3.9樣板與XML的關 係 20 圖3.10切於座標線之向量 26 圖3.11遠距多軸曲面加工系統 28 圖4.1系統架構圖 29 圖4.2 infrastructure.idl 31 圖4.3 common.idl 31 圖4.4 vrcam.idl 32 圖4.5 CAPP.idl 33 圖4.6 ToolPath.idl 33 圖4.7 postprocessor.idl 34 圖4.8 database.idl 35 圖4.9 製程規劃流程圖 36 圖4.10 CAPP Server的畫面 37 圖4.11加工程序單內碼 38 圖4.12 CSS樣版內碼 39 圖4.13加工程序單 39 圖4.14加工程序單內碼 40 圖4.15往復式銑削 41 圖4.16環狀式銑削 41 圖4.17單一方向銑削 42 圖4.18刀具路徑規劃流程圖 43 圖4.19刀具路徑規劃模組 43 圖4.20依法向量為刀具位置 44 圖4.21非法向量之刀具位置 45 圖4.22後處理模組之運作流程 48 圖4.23後處理模組起動畫面 48 圖4.24資料正規化流程圖 49 圖4.25 XSL樣版內碼 50 圖4.26資料呈現畫面 50 圖4.27 Server端 起動畫面 51 圖4.28系統Client端主畫面 52 圖4.29功能模組選項 53 圖4.30資料庫操作介面 54 圖4.31製程規劃操作介面 54 圖4.32刀具路徑規劃操作介面 55 圖4.33後處理操作介面 55 圖4.34 精靈模式介面 56 圖5.1區域網路 58 圖5.2測試劇本 58 圖5.3精靈模式操作畫面 59 圖5.4 Server運作畫面 59 圖5.5完成工作回傳資料至Client端 60 圖5.6透過網路環境進行連線測試 61 圖5.7單一曲面 62 圖5.8複合曲面 62 圖5.9傳檔機制啟動畫面 63 圖5.10 CAPP Server與Tool Path Server啟動畫面 63 圖5.11 後處理模組與資料庫模組啟動畫面 64 圖5.12 Naming Service監控機制 64 圖5.13加工程序單 65 圖5.14依加工程序單產生對 應NC碼 66 圖5.15搜尋畫面 67 圖5.16搜尋完成之刀具資料表 68 圖5.17搜尋完成之工具機資料表 68 圖5.18複合曲面之加工 程序單 69 圖5.19刀具路徑模組完成規劃 69 圖5.20產生之刀具路徑 70 圖5.21後處理模組使用介面 70 圖5.22完成轉換之NC 程式碼 71 圖5.23 VERICUT 模擬畫面 72 圖5.24單一曲面粗加工畫面 73 圖5.25曲面進行精加工 73 圖5.26單一曲面加工完成 圖 74 圖5.27 VERICUT進行複合曲面銑削 74 圖5.28複合曲面粗加工 75 圖5.29精加工畫面 75 圖5.30加工完成圖 76 表目錄 表3.1 DCOM、CORBA、RM特性比較表 11 表3.2 XML與HTML的特性差異比較 18 表3.3圖元代碼與圖元名稱 22 表3.4 IGES-128索引值代號型態資料內容 22
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