高性能數(shù)控仿真顯示模式的研究.pdf

1、數(shù)控仿真系統(tǒng)是通過(guò)利用計(jì)算機(jī)圖形顯示系統(tǒng)模擬真實(shí)的數(shù)控機(jī)床操作的軟件工具。通過(guò)查閱和研究文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，目前對(duì)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的研究大多是以傳統(tǒng)CPU的串行模式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，但相對(duì)于GPU來(lái)說(shuō)，CPU存在著串行性、計(jì)算速度和內(nèi)存帶寬等方面的局限性，使得某些算法在CPU上無(wú)法快速的執(zhí)行。因此，本文向數(shù)控仿真系統(tǒng)引入 CUDA平臺(tái)方案，對(duì)仿真系統(tǒng)中能夠并行執(zhí)行的切削計(jì)算和顯示部分利用GPU的并行線程進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的并行計(jì)算，代替原來(lái)的模式，提高仿真效率

2、，滿足實(shí)時(shí)性顯示要求。
　　本文對(duì)數(shù)控仿真中幾何建模、切削計(jì)算、加工面的動(dòng)態(tài)顯示模塊進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容如下：
　　1、幾何建模方面：研究分析了幾種常用的幾何建模方法，結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)，本文改進(jìn)了Marching Cubes算法，并給出刀具的通用模型；與傳統(tǒng)MC算法比較，改進(jìn)的算法避免了對(duì)全空和全實(shí)體素進(jìn)行等值面抽取這一冗余操作，可以跨越工件模型外部全空的體素以及位于工件模型內(nèi)部全實(shí)的體素，從而提升了對(duì)已切削加工面的顯示速

3、度。
　　2、切削計(jì)算方面：研究和分析了仿真系統(tǒng)中刀具包圍盒與工件模型的切削計(jì)算部分，將切削計(jì)算原理通過(guò)CUDA平臺(tái)并行實(shí)現(xiàn)，從XOY方向、XOZ方向和YOZ方向分別以并行方式執(zhí)行求交運(yùn)算，得到工件與刀具的切削點(diǎn)數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)于共享存儲(chǔ)器。
　　3、動(dòng)態(tài)顯示方面：首先直接利用CUDA并行實(shí)現(xiàn)MC算法，但其缺點(diǎn)是遍歷了所有體素，浪費(fèi)了資源；為避免浪費(fèi)資源，提出的基于 CUDA的邊界體素繪制算法，該算法是將改進(jìn)的Marching C