摘要　在數控加工圖形仿真驗證中，傳統的圖像空間離散方法提供的觀察分析手段較少，限制了它的應用；而物體空間方法計算量大，不具有實時性。介紹一種在基本圖像空間離散法的基礎上對數據結構和算法作了改進的方法，一方面不會失去仿真實時性，另一方面為用戶提供了更多且方便有效的分析觀察手段，且具有物體空間方法的優點。
　　關鍵詞　數控　CAD/CAM　NC驗證　NC仿真

　

　　使用計算機模擬數控加工，對NC程序的運行進行圖形仿真，以此檢驗NC程序和加工方法的正確性，是一個非常有益的嘗試。但是，仿真技術涉及大量的計算，效率低、耗時多，不能用于實際生產中。離散的方法能使計算量大大降低，在物體空間離散毛坯和刀具能獲得毛坯切削后的精確表示，有利于對切削結果進行有效的觀察分析，更適用于NC程序的驗證［1～3］；Van Hook［4～6］采用圖像空間離散法實現了加工過程的動態圖形仿真，他使用Zbuffer消隱思想，將實體按圖像空間的像素(pixel)離散，將計算簡化為視線方向上的一維布爾運算，較好地解決了實時性的問題。

　　但是，傳統的圖像空間離散方法不能提供有效方便的觀察分析手段，限制了它的應用。筆者根據Van Hook圖像空間法的思想，對數據結構和算法作了改進，使得在不失去仿真實時性的前提下，為用戶提供了更多、更方便有效的分析觀察手段，而這些手段原本具有物體空間方法的特點。

1　Van Hook算法的基本思想

　　　　圖像空間方法使用類似圖形消隱的Zbuffer思想，將工件和刀具按屏幕的像素離散為Zbuffer結構。切削過程簡化為沿視線方向上的一維布爾運算。本法將實體布爾運算和圖形顯示過程合為一體，使圖形仿真有很高的實時性。

1.1　Zbuffer方法

圖1　Zbuffer方法說明

　　見圖1，視線方向與屏幕垂直，沿視線方向將毛坯和刀具離散，在每一個屏幕像素上，刀具和毛坯表示為一個長方體，稱為Dexel結構(即Zbuffer結構)。刀具和毛坯之關系有7種，此時，刀具切削毛坯的過程就變為兩套Dexel結構的比較問題，具體的運算過程用以下的算法說明：
CASE 1：只有刀具，顯示刀具；break；
CASE 2：毛坯遮擋刀具，顯示毛坯；break；
CASE 3：刀具切削毛坯的后部，顯示毛坯；break；
CASE 4：刀具切削毛坯的內部，顯示毛坯；break；
CASE 5：刀具切削毛坯的前部，顯示刀具；break；
CASE 6：刀具遮擋毛坯，顯示刀具；break；