题目：面向活塞数控加工的在线三维仿真算法研究与应用

在现代制造业中，数控加工扮演的角色日趋重要，业界对数控加工仿真技术的需求也随之增加。随着计算机图形学的发展，在线仿真技术得到了越来越广泛的应用。本文依托于“CK9555大功率船用柴油机活塞加工用变椭圆车床”项目，承担其中的活塞数据处理和活塞测量处理的任务，设计并实现了面向活塞数控加工的在线仿真系统，研究了对通常采用中凸变椭圆裙部型面的船用柴油机活塞的数控加工在线三维仿真算法。本文首先从论文来源和研究背景方面说明了船用柴油机活塞加工的重点和难点所在，介绍了数控加工仿真的研究现状和研究意义，然后说明本文的研究目标和研究内容，即完成活塞数据处理和活塞测量处理的功能，进行面向活塞数控加工的在线仿真系统的构件化框架研究和在线三维仿真算法研究与实现。由于中凸变椭圆活塞具有大尺寸和中凸变椭圆的特征，这就要求仿真系统首先能够精确合理的处理中凸变椭圆活塞的图纸信息，并在其数控加工过程中进行设备间快速准确的即时通信，获取当前加工位置等数据信息，据此实时渲染当前加工状态的刀具和毛坯等物体的三维图形，并实时更新。根据这些关键技术分析，本文从软件构件化、自顶向下、分层设计的思想出发，提供了面向活塞数控加工的在线仿真系统的方案，包括系统软件构件化方案，技术架构和软硬件实现方案。对在线三维仿真算法的研究重点从中凸变椭圆活塞的数据获取和处理、数控加工过程中设备间的实时通信、复杂几何体的实时绘制等三个方面进行。中凸变椭圆活塞的数据获取和处理根据情况不同采取线性插值或三次样条插值等方法；数控加工过程中设备间的即时通信主要考虑工业控制计算机和衍生式数控系统之间订立通信协议和错误处理机制；复杂几何体的实时绘制研究了不同的模型和绘制方法的优缺点，并选择合适的算法。根据设计方案和算法的研究实现面向活塞数控加工的在线仿真系统，进行在线三维仿真算法的测试和对比实验，从算法的数据处理效果、即时通信的速度、三维绘制的实时性和真实感方面对算法进行验证和分析。最后，对本文的工作进行总结并对进一步工作提出了展望。