机加工艺三维可视化表示与生成技术研究

0 引言

    计算机辅助工艺规划(Computer Aided Process Plamung，CAPP)是将产品设计信息转换为各种加工制造、管理信息的关键环节，是企业信息化建设中联系设计和生产的纽带，同时也为企业的管理部门提供相关的数据，是企业信息交换的中间环节。工艺规程作为工艺规划的输出结果，在整个工艺过程中有着不可替代的作用。目前，多数制造企业的工艺规程还是以二维纸质文档的形式下发到车间，这种传统的信息传递方式存在以下缺点：1)信息传递效率较低，限制了管理和生产效率的提升：2)生产一线的信息更新难以及时、准确的反馈和控制；3)纸质文档易于损坏，易受油渍、粉尘等污染，使得数据和图迹模糊不清；4)二维工序图绘制繁琐，表达不直观，有时易产生歧义。随着制造企业信息化的深入，以及三维CAD软件的普及，利用三维模型表达工艺信息已是一种趋势，采用这种无纸化的工艺表达方式具有以下优势：1)管理方式灵活，信息交换和传递方便，检索准确快速；2)表现手段丰富，以三维模型和交互手段实现纸质工艺文件不可能提供的表达方式，更加直观、清晰地表现加工过程，减少工人了解加工过程所需的时间，提高生产效率。因此，研究工艺信息的三维可视化表示技术具有积极的理论意义和迫切的现实需求。

    目前，国内对可视化工艺的研究主要集中在可视化装配和仿真方面，针对机加的三维可视化工艺研究较少。为此，本文针对机加工艺三维可视化应用技术，研究了机加工艺的三维可视化表示方法，在此基础上建立了面向工艺过程的工艺信息模型，并对三维可视化工艺生成关键技术进行了研究。

1 机加工艺三维可视化表示方法

    可视化技术是以三维表现技术再现三维世界中的物体，利用三维形体来表示复杂的信息。它通过一种仿真的、三维的并且具有实时交互能力的方式来传递信息。三维可视化工艺是在虚拟环境下，借助虚拟现实技术的可视性特征，对工艺信息和零件加工结果进行图形图像处理与显示，以达到工艺信息直观可感知的目的。通过机加工艺的可视化，企业能够：1）实现工艺设计信息的可视化提取、交互和修改，为传统加工工艺提供信息；2）实现机加工艺现场信息的可视化认知、提取和交换，改变传统以纸质文档传递信息的模式；3）车间现场能将工艺更改建议以可视化的形式进行反馈。

    虚拟环境可以提供给设计者以及现场人员多方面的感观认识，其中视觉感受可以有颜色、大小、形状等，颜色通常给人以直接的视觉冲击，作为可视化的有效方式应用到诸多领域的科学可视化中。在三维可视化工艺表示中，采用基于颜色和标注模式的可视化表示方法，首先给出可视化工艺表示的相关定义。