题目：激光切割自动编程系统的研究

随着轻工、船舶、航天、汽车等现代工业的发展及消费者对产品质量要求的提高，以非圆代数曲线和B样条曲线为内部描述的自由曲线造型技术得到重视并日益发展成熟，激光切割加工任务日渐复杂。而激光切割加工作为激光加工技术应用的新兴领域，其切割机床处于开发推广阶段，其数控系统仅具有直线插补和圆弧插补功能，无法实现复杂轮廓曲线的加工。因此，本课题的主要任务，就是针对激光切割加工的特点开发出一套激光切割机床专用的自动编程系统，解决现有的编程问题。 首先，构想利用某种最优算法，在保证曲线精度及光顺度的条件下，将特殊曲线（包括抛物线、椭圆、双曲线、正/余弦线、B样条曲线等）拟合为数段圆弧或直线，这样利用现有的激光切割机，即可实现特殊曲线的插补功能，极大地丰富系统的插补能力，满足复杂的生产要求。 其次，手动编制数控程序时，需要计算零件轮廓间的转接点，计算量较大，且存在较大的误差。自动编程系统集成了一套轮廓自动转接算法，以图形化的输入方法，允许轮廓间以相交点、相切圆弧、相切直线过渡，自动计算转接点及过渡轮廓，极大地节省编程时间。 激光切割自动编程系统，主要解决了激光切割机的编程问题，包括代码编程和图形编程两种环境。代码编程模拟传统的手工编程方式，以NC指令为输入格式进行编程；图形编程环境，以图形为元素，以交互方式按顺序完成图形的绘制，并可自动生成相应的G代码程序。此外，系统还具有参数设置功能，可设定加工参数。当编程结束或图形绘制完成，可以导出标准的G代码程序，包括运动指令与辅助加工信息。为了验证由激光切割自动编程系统编制的NC程序的正确性，开发了一套专用于激光切割加工过程的三维图形动态仿真系统。利用OpenGL图形库及合理的算法，应用多线程技术，实现了实时动态仿真的要求，形象、逼真地模拟了实际的切割过程，达到了验证自动编程系统的正确性与有效性的目的。 本论文的第一章，分析了论文研究的内容、意义与背景；第二章，介绍了系统设计与开发中用到的软件开发基础理论；第三章，阐述了曲线拟合算法的研究；第四章，介绍了激光切割自动编程系统的总体结构设计及其开发；第五章，介绍了激光切割程序仿真系统的结构框架及关键实现技术；第六章，通过现场实践进一步验证了自动编程系统的正确性；第七章，介绍了课题的另一任务，设计并编制了石油割缝筛管优化设计软件；最后，总结了论文的研究成果。