毕业论文几何绘图

毕业论文几何绘图

在这个科技高速发展的时代中,几何图形已经成了生活中的”常客”,处处都有几何图形的身影,比如说:三角形的自行车架,圆形的窨井盖和汽车轮子,圆柱型的花盆等等,这种种说明几何图形与我们的生活是息息相关的，是不可分割的。
材料一：窨井盖为什么是圆形的？
1. 小学中我们学到过在周长相等的情况下，圆的面积最大，所以窨井盖也是用了这一原理，所以说，圆形的窨井盖所用的材料是最少。
2. 圆有一个圆心，在圆内，直径都相等，而正方形的对角线与边长是不相等的，所以圆的承受力是最大的。
3. 圆形的窨井盖还有便于运输的优点。
材料二：为什么自行车架是三角形？
1. 三角形有一种特性，就是三角形稳定性。
任取三角形两条边，则两条边的非公共端点被第三条边连接 。
∵第三条边不可伸缩或弯折 。
∴两端点距离固定 。
∴这两条边的夹角固定 。
∵这两条边是任取的 。
∴三角形三个角都固定，进而将三角形固定 。
∴三角形有稳定性 。
任取n边形(n≥4)两条相邻边，则两条边的非公共端点被不止一条边连接 。
∴两端点距离不固定 。
∴这两边夹角不固定 。
∴n边形(n≥4)每个角都不固定，所以n边形(n≥4)没有稳定性。
材料三：在生活中，还有许多由几何图形构成的商标例如奥迪(图1),雪佛兰(图2),宝马等等。

在生活中几何图形的应用真是无处不在,人们利用几何图形的种种特性来方便我们生活。就如罗丹说的：“生活中不是没有美,而是缺少发现美的眼睛”。所以,生活中不是没有数学，而是看你有没有去发现它了。

绘画的毕业论文范本

当代社会经济繁荣发展，绘画艺术的发展呈现出一种多元化的趋势，人作为绘画的主体开始探究和分析人类自身的不足和缺陷以及对生存环境的特别关注，并期望发掘丑在当代社会的此在。下文是我为大家蒐集整理的关于的内容，欢迎大家阅读参考!

谈装饰性绘画

摘 要：装饰绘如果按照功能来划分，应该是具有装饰功能的绘画，但广义上来说，任何种类风格的绘画都具有装饰的功能。所以本文所提及的装饰绘画，是指采用形式美的规律和装饰设计手法创作的绘画形式，是相对于写实绘画而言的，具有抽象或变形特性，作品本身由绘画要素构成因素较多，例如强调点、线、面和色彩构成的绘画作品。

关键词：装饰绘画;传统装饰;艺术

伟大的艺术家米罗曾说：“装饰艺术有如生活的彩练，如果失去它，人类将失去光彩。”可见，装饰艺术在人类的艺术史上扮演着何等重要的角色。装饰绘画诞生于原始社会，原始居民将野兽的形象画于岩石上，起初是出于巫术性质的占卜或图腾崇拜，是一种本能的需要。但那粗犷质朴的风格和简练的极具装饰色彩的线条预示着人类的一种潜能。

1 不同国家民族的传统装饰艺术

纵观世界范围内的装饰艺术，每个国家都有其自身传统的经典装饰绘画门类。我们都知道埃及绘画中那独特的人物造型和姿态：侧面的头，四肢，正面的身体，还有动物和花卉的形态。埃及手法有一种巨大的优越性，就是使这些图画中，没有一样东西使人感觉没有计划，没有一样东西似乎可以挪动位置。就是这种强烈的秩序感使埃及人把形式美发挥到了极致。

希腊与埃及的艺术一样，同属于人类童年时期艺术。具有天然的天真，纯朴的特点和装饰的情趣。希腊瓶画以其匀称和谐的比例，精巧细致的工艺，生动地造型，写实的手法，追求理想化的风格，饱满的构图，富於戏剧性的情节，给人以美的抚慰与启迪，净化人们的心灵，陶冶人们的情趣。瓶画属于装饰画的范畴，它同希腊的雕刻，绘画占有同样的地位。后来毕加索、马蒂、汉斯等著名画家都被其所影响。毕加索曾说：希腊艺术，不是一种过去的艺术;它比以往任何时候都具有生命力。希腊瓶画中的线描人物和动物，每一根线都异常深刻地表达了人体与动物的微妙变化，线在这里所完成的形体表达的准确度达到令人吃惊的地步。

中国装饰绘画历史悠久，种类繁多，秦汉时期的画像石和画像砖，在世界装饰绘画史上具有无与伦比的地位。画像石和画像砖是秦汉时期用来装饰建筑及墓室祠堂四壁的装饰石刻壁画。其布局简洁疏朗，物象鲜明醒目，具有古朴豪放，深沉雄大的风格特点。以山东的武氏石祠为精品。

有这样一种艺术，它既不属于西方，也不属于东方;同时，它既是西方的，又是东方的。这就是古波斯画，亦称为波斯细密画。这种艺术从未出过宫廷，是在极少数人中流传。波斯装饰画所包含的巨大艺术魅力，使它从文学的附庸地位中解脱出来，成为独立的艺术。它的内容来自于波斯诗歌。波斯装饰画是一个二度空间的世界。作者以东方的观察方法创作非立体的世界。高明的波斯艺术家巧妙地运用了多层次，多视点，多侧面，多姿势装饰语言成功地三度空间的“平面世界”，产生了多姿多彩的异样效果，鲜明的对比，谱出了强烈的和谐。波斯细密画的表现手法具有多元性，是西方写实主义与东方的装饰手法交织并用的。整个画面是装饰的，有些细节又是写实的;整体是以线造型，区域性又有以面造型的方法。在画面上，常常以一种形象为主，成为统治画面的主调，其他形象又是按著有视觉次序的流动线组织起来的，往往出现的是一个既丰富又有规律的境界。为了象征拥有财富和恐慌心灵的空白。画面上充满了形象，很少留下空间，但并没有出现杂乱无章的现象。这无疑表现出了波斯艺术家控制艺术空间的特殊本领。

绘画进入现代，由塞尚开始引领新的艺术表现手法。之后的马蒂斯，毕加索和康定斯基均以其自身的魅力创造了各具特色的装饰语言。马蒂斯的线与以往的完全不同，从前的线是描写物件的轮廓，是从属于物件的，而他的线本身就具有自己的情感和形式。我们都会对他画中那充满装饰感的线条过目不忘，画中夸张的线条运用创造了美的秩序。义大利艺术家莫迪里阿尼，骨子里透出的义大利风格使他的作品优美而不造作，他画中那夸张的拉长的人物并不使人觉得怪诞，反而比写实的绘画更具有表现力量。装饰性的颜色和形象创造了莫迪里阿尼独具特色的艺术表现。说到对现代装饰绘画起到作用的艺术家，不能不提到蒙格里安这个名字，他能有效地使用直线的多种“性格”，使直线在他的画面中具有某种感情，它直接强有力地影响现代艺术与现代装饰艺术的造型观和构成观。

2 装饰绘画的语言

装饰绘画的语言包括点线面的构成，构图，造型，颜色的统一协调等。首先，点线面是绘画中最基础的运用元素，是人类再绘画发展历程中运用的永恒语言，“点”在几何图形中没有长宽厚的限制，是具有空间位置的视觉单位，它对活跃画面气氛，平衡画面组成是极为不可或缺的。点的各种形式的排列可以产生不同的线和面。有时，点这个在画面中最小的视觉符号被放大甚至成为画面的主角，很多著名的艺术家的作品就是直接以“点”这个元素来完成的。

点进行移动的轨迹就构造出了线，线在二维空间里只有长和宽，没有厚度，画家通过对线条的组织来表现描摹物件和画家的感受。尤其是传统的中国画，把线条本身的韵律当做艺术追求的目标，画家自己的思想与情绪寄托于线条的虚实辗转，抒发著画家的感性认识。线移动的轨迹就形成了面，与点和线相比，面的能量表现更占优势。面可以分很多种，其中包括虚面和实面，不同的质感给人不同的感受，反映着创作者不同的情感思绪。

点线面自身的韵味和装饰性在装饰绘画中充分发挥着自己的特性。在中国近代，将点线面的关系直接运用于画面，并达到了前人未有的高度的艺术家是吴冠中。他在80年代提出了形式美的观点，认为内容不应该大于形式，否定了一切以内容为主的艺术主张。

开始了对绘画形式的持续探索，无论他创作的江南水乡之白墙黑瓦，还是以植物花卉为物件的形式构图，或者以抽象点线面构成的画面，形式美都是他唯一的主题。他把中西方绘画的精髓巧妙地结合在一起，前期的江南水乡的作品中就开始有点线面贯穿于画面之间，尤其是后期的作品，进入了几乎纯抽象的装饰性表现，以油画语言中纯点、线、面融合成整体，独特的绘画风格让他的彩墨画具有不同凡响的时代气息。

同其他绘画门类相比较，装饰绘画更注重客观性和科学性，强调形式美，创造性和规律性，它的构成核心是夸张和理想化。装饰绘画的构图有几个基本特征，即理想化构图，规律化构图和题材的广泛性。

在莫迪里阿尼的作品中，我们经常看到一个脖子线条长而优美的女性形象，他创作的所有肖像画都具有这样的特征，在他的艺术观点里，脖子长动态优美是最理想的状态，这样，他就为他的作品构图找到了理想化的构成形式。以吴冠中的作品为例，传统的中国画讲究章法和布局，这是中国画的一种重要的装饰手法。吴冠中怎样把东西方绘画融合得那样具有形式感和装饰感，是一个值得研究的问题。

在70年代早期，吴冠中的艺术语言还没有那样鲜明，主要使用油画的材料和技法描绘风景，在以后的日子里，70年代中期，他开始大量创作水墨画，他的观点是“拿东方的韵来吞西方的形与色”。在其重要的水墨画作品《狮子林》中，画面流动的点线曲折盘旋，横来竖去，游目无所不至，清心洁韵无所不包朱砂、石青 石绿、藤黄像五彩斑斓的宝石一样，随墨点镶嵌在波涛汹涌的银色韵律中。具象、抽象和幻象，一切都融入混沌的势象律动中，呈现一派东方绘画的风骨和神韵。

造型是装饰绘画中的重要元素。早在东晋时期，顾恺之就提出了以形写神的思想，绘画艺术不是对客观事物简单的复制和模仿，而是重在表现它的神，只有这样能表达作者的主观情感意趣。装饰绘画的造型一般是以变形为基础，所利用的方法不外乎具象与抽象，分解与重组，新增与省略，拉长与缩短，归纳，夸张等。对具象形的研究是变形的前提，具象形是通过对自然形象的观察了解以写生的方式描绘客观物象，从而掌握鲜活、生动的创造素材，抽象形则是用各种几何形及各种符号来表达画家内心感情的手法，这些几何形与符号不代表具体的自然形象，而只是表现情感的艺术符号。

例如著名的毕加索画牛，先通过很长时间对牛的观察，先画出具象的牛，再一步一步简化，最终得到一个最简化的，具有装饰意味的牛的形象。在装饰绘画造型中，抽象的手法早已被广泛的运用。在抽象手法的渐进过程中，分解是一个必不可少的中间环节，指一个物体被概括、简化、夸张、变形、挑选、省略，并被有组织地组合成不同构件的只有某些特殊成分的画面。

分解和重组是抽象的一个必然阶段，把一个物体分解成多个部分再重新组装，或者把多个物体的部分分解再重新组装。欧洲立体主义时期的绘画就是分解重组的方法作画，毕加索著名的《下楼梯的裸女》中的元素被分解成多个部分，然后再重组，使观者在一个角度可以看到物体的多个角度的呈现。因为装饰绘画是理想主义的，新增和省略可以使造型扬长避短，趋于完美。

而拉长手法的运用能升华创作者的情感，增强画面的形式感。当然，拉长的程度要根据画面效果与创作者的感受而论。与拉长手法相对应的是缩短手法，即为将被表现物的比例缩短，以创造出物象形态的憨态稚拙、短粗敦实。埃尔格列柯所在的时代绘画作品都是规规矩矩，千篇一律的准确写实形象，但是在那个时代，他已经知道运用拉长变形的手法，使自己的绘画作品显示出超出当代人几百年的先进性，实在是难能可贵的。

装饰绘画的色彩也是其基本要素之一。“装饰色彩可以任意改变自然形态中色彩的固有面貌。在画面中，装饰色彩考虑最多的是色彩相互之间的和谐与主观情感的表达，而不必考虑是否是真实的色彩关系的再现。”也就是说，在装饰绘画中，花可以不是红的，叶可以不是绿的，艺术家可以根据画面或者情感需要，自行确定事物的颜色。例如凡?高的《床》，整幅画面涂满了明黄的色调，如果真有这样颜色的一个屋子，人住进去恐怕要疯掉。但是凡?高这样的处理恰恰表现出他内心对生活强烈的热爱和身体内极具的难以爆发的热情。

在装饰性绘画中，艺术家可以增强或减弱画面的明度饱和度。装饰绘画的颜色可以是平面的，在自然写实色彩上，色彩的处理大多具有对空间塑造的立体功用，而在装饰色彩的应用中，此功能被削弱了，而更多色彩呈给我们的是平面性的色彩美感。比如画一个美丽的少女，如果运用具象的表现手法，画家要区分出少女身上亮部暗部等复杂的颜色，但如果是装饰性绘画，画家要做的则是撷取少女身上最漂亮，最吸引人，抑或是最能表达作者情感的那一部分颜色，实施平面似的涂抹。装饰性绘画的颜色通常具有具象绘画中颜色所不具备的冲击力和感染力。

3 总结

装饰绘画是种很奇特的艺术，它能同时具备人类的天真质朴和最深思熟虑的对美的追求和营造。历代大师都告诫我们：要用儿童的眼睛看世界。儿童的绘画是艺术发展到现在，我们认识到的，十分有境界的美。就像我们对埃及金字塔的望尘莫及和对原始艺术的无比怀念。或许，在人类诞生之初的装饰性艺术，就道出了艺术的本质。装饰绘画为我们开启了一扇最明了的，眺望美的窗。

参考文献：

[1] 王卓敏.装饰绘画教学的探索[J].艺术教育，200712.

[2] 于会见.装饰绘画中的绘画性[J].装饰，20049.

[3] 刘晓毅.装饰与绘画[J].装饰，200511.

>>>下页带来更多的

数学与应用数学毕业论文范文(2)

　　数学与应用数学毕业论文篇3
　　浅谈离散数学的应用及教学

　　我国传统数学教育模式内容相对陈旧、体系单一、知识面窄、偏重符号演算和解题技巧，脱离实际应用，缺乏应用数学知识解决实际问题的实践意识和能力，创新精神和创新能力不足。然而，高科技信息时代的迅速发展对学生的数学素质又提出了新的要求，现有教育模式所培养的学生在某种程度上已经不能适应社会的需要。实践表明，数学研究化图论能激发学生学习欲望，是培养学生主动探索、努力进取的学风和团结协作精神的有力 措施 ;是数学知识和应用能力共同提高的最佳结合点;是启迪创新意识和 创新思维 、锻炼创新能力、培养高层次人才的一条重要途径。因此高校教师在实际的教学过程中要把数学研究化图论的思想、方法及内容融入到当今的大学数学教学中去，是一种行之有效的素质教育方法。本文主要从以下几个方面对图论部分的教学进行了讨论：

　　一、整合教学资源，重视双基学习，激发学生兴趣

　　图是一类相当广泛的实际问题的数学模型，有着极其丰富的内容，是数据结构等课程的先修内容。学习时应掌握好图论的基本概念、基本方法、基本算法，善于把实际问题抽象为图论的问题，然后用图论的方法解决问题。那在实际的教学过程中，要充分利用课堂上的时间让学生掌握好这些基本概念、基本方法、基本算法则是显示一名大学教师基本功的时候。因此，教师在讲解最常用的概念如：无向图，有向图，顶点集，边集，n阶图，多重图，简单图，完全图，图的同构，入度，出度，度，孤立点等时，要细讲而精讲，要讲到根上，不仅要帮助学生理解每个概念的具体含义，更重要的是要引导学生总结规律，探索方法，培养能力。教师要充分相信学生，注意从学生的思维角度去剖析问题，运用设疑、讨论、启发、诱导等方式，给他们充分的时间去思考、体会和消化。

　　图与网络有个自然的对应关系，网络设计和分析中的许多问题可以归结图论问题。因此，图论是网络设计和软件分析的最有力的数学工具。图论数学是应用最广的数学分支之一，不仅在网络设计和软件分析中有着重要的应用价值，在 企业管理 ，交通规划，战争指挥，金融分析等领域都有重要的应用。因此在图论数学的教学中不能仅仅注重讲授概念、定理，还要用实例使学生对图论数学产生兴趣，进而解决生活中出现的一些简单的图论数学问题，以达到培养能力为主的教育目标。例如，我在讲解通路、回路、图的连通性时，为了更好的让学生理解这些概念，我提出一个问题：人、狼、羊、菜用一条只能同时载两位的小船渡河，“狼羊”、“羊菜”不能在无人在场时共处，当然只有人能架船。这种情况下怎样安排才能达到最优的状态呢?这个问题的提出，极大的激发了同学们的兴趣，他们努力思索问题的解决之道。在此基础上，我进一步引导他们建立图模型：顶点表示“原岸的状态”，两点之间有边当且仅当一次合理的渡河“操作”能够实现该状态的转变。起始状态是“人狼羊菜”，结束状态是“空”。问题的解决：找到一条从起始状态到结束状态的尽可能短的通路。最后得出这样的结论：在“人狼羊菜”的16种组合中允许出现的只有10种。即下图所示：

　　这样我就完成把单纯的图论概念和实际生活相结合的转变。同学们在这个过程中通过自己动手具体分析、积极思索，提高了分析问题、解决问题和运用数学的能力。

　　二、积极采用多媒体教学，使抽象复杂的内容变得具体形象

　　大学教材中关于图论部分的定义、定理很多，而且内容比较抽象。在教学中，如果教师沿用传统的教学方法，即：介绍定义——引入定理——证明定理，这种讲课方法不仅时间长，而且也不能吸引学生的兴趣。再加上该课程具有较强的抽象性与推理性，一些问题无法在黑板上讲清楚。因此，在数学化研究图论教学中，在继承传统教学的基础上适当使用现代教育技术进行辅助教学，可以把语言、文字、声音、图形、动画、视频图象等多种媒体有机地集成一体，制作和应用多媒体课件。使学生通过多个感觉器官来获取相关信息，提高教学信息传播效率，把抽象问题具体化和形象化，有效地激发学生的学习兴趣，使得教学效果更加形象、生动、具体、准确。

　　例如，教师在讲授关于“中国邮递员问题”的知识时，可以先用PPT 展示一个实心的正十二面体，20个顶点标上邮递员途经街道的名称，要求邮递员从邮局出发，遍历各街道一次，最后回到邮局。给学生一段时间寻找路径后，用动画显示出寻找路径的过程。然后教师引导学生将上述的中国邮递员问题建立成一个数学模型即：在一个赋权连通图上求一个含所有边的回路，且使此回路的权最小。显然，若此连通赋权图是 Euler 图，则可用 Fleury 算法求 Euler 回路，此回路即为所求。给出Euler 图的定义以及Fleury 算法，从中让学生归纳演示Fleury 算法。这些知识都掌握以后，可以向学生介绍一下赋权连通图在计算机网络布局中的应用，学生在对赋权连通图的认识从具体—抽象—具体的过程中达到了对赋权连通图的深刻理解。

　　当然制作一个多媒体课件并不是简单的把书本上的概念和定理照搬到PPT 上，而是用具体形象的媒体冲击同学的感官视觉效果，使其能从中更加深刻体会抽象的概念和定义。例如，在讲解图的相关概念时，对于每一种图可以用具体的图形来演示说明，这样学生可以通过形象的图形对抽象的文字有更加深刻的理解。除了教学课堂上使用多媒体之外，教师还可以通过网络辅导学生课后的学习以及布置与指导，通过电子信箱、BBS讨论等多种形式和手段提供学习支持服务。

　　三、加强师生课堂互动，调动学生学习的主动性　　图论中的图是由若干给定的点及连接两点的线所构成的图形，这种图形通常用来描述某些事物之间的某种特定关系，用点代表事物，用连接两点的线表示相应两个事物间具有这种关系。图论数学知识的 应用无所不在，在教学过程中， 我们可根据教学内容结合学生熟悉的生活、生产、科技和当前商品 经济中的一些实际问题如利息、股票、利润、人口等，引导学生从生活中熟悉的方面入手开始学习数学。

　　图论的教学决不能只是告诉学生现有的结论，然后让他们死记硬背一些公理算法之后，就希望他们立马可以解答出理论很深奥、算法很复杂的数学问题。为了调动学生主动学习的积极性，我在实际的教学过程中会利用好课堂提问这个环节。上课前几分钟的提问，可以通过学生的回答来了解他们对上节课程的掌握程度。而课堂上的提问，可以让学生不宜走神、时刻保持警惕、仔细认真听讲老师讲课的每一个环节，可以积极促使学生在课堂上通过回答教师的提问而解读信息，实施对信息的加工，进而加深对信息的理解。当然教师的提问不应该是随意的、盲目的，而应该是精心准备的，紧扣课堂上所讲授内容的重点及学生最容易混淆、模糊的环节。对于当代大学生而言，老师提问的问题应当有一定的深度和广度，能引导学生深入思考， 把课堂上被动的吸收知识、填鸭式的教学模式变成主动的思考问题、积极回答问题的过程。学生主体参与是数学图论教学的核心，教师主导作用是数学图论教学的保障。在数学图论教学中，通过提问可以引发学生进行深入思考，充分调动他们的积极性，发挥他们的潜能，这样就可以使学生的能动性、自主性、创造性得到长足的进步。

　　四、加强学生的图论数学思想及运用 网络工具

　　图论的数学教学实际上就是帮助同学们形成把现实问题转化成点和线的数学思维过程。而教师在具体的教学过程中，就要有目的的引导学生运用数学思想来认识世界。通过这样的教学过程，可以增加学生对图论知识的了解，培养他们提高运用数学图论思维的能力。比如，我在讲解图论之前会给同学们介绍图论问题的由来，即追溯到1736年哥尼斯堡七桥问题，或给学生介绍中外数学名家的光辉 事迹 与献身精神。让他们在加强数学思想的同时，不忘加强自身思想品德的 教育。

　　图论即形象地运用一些点以及点与点之间的连线构成的图或网络来表示具体问题。利用图与网络的特点来解决系统中的问题，比用线性规划等其他模型来求解往往要简单、有效得多。图论就是研究图和网络模型特点、性质和方法的理论。图和网络之间存在密切的 联系，因此，教师要创设条件， 因材施教，例如运用一些优秀的数学软件如Matlab，MathCAD， 几何画板等，充分利用网络画图的能力来培养学生的数学思维逻辑能力，使每个学生都得到不同程度的 发展和提高，同时培养学生的思想品德和世界观， 让学生的综合素质得到提高。

　　总之，若教师通过知识的载体，对学生实施能动的 心理和智能的引导教学，提高了学生的数学素质，培养了他们创造性应用的能力，这就算是一种成功的教学。当然教师的职责是通过教学培养学生数学思想，并把这种思想应用到实际的生活中。但传统的教育模式已经根深蒂固的深入到我们的思想当中，尤其是教师也是传统教育模式培养出来的，所以，要想跳出这个怪圈，教师和学校都需要努力去思索和探讨。根据新时代的需求，培养出适应新时代发展的具有自学能力乃至科研能力的更高的人才，这需要我们共同的努力。

猜你喜欢：

1. 应用数学专业论文

2. 数学与应用数学毕业论文

3. 应用数学毕业论文题目

4. 应用数学系毕业论文

5. 数学应用数学本科毕业论文

教教我关于数控车床智能化的毕业论文怎么写？？？急

数控车床智能控制系统的研究 摘要:针对目前现有数控车削加工过程中加工、测量、编程相互分离,导致生产效率低,智能化和自动化程度不高以 及对机床操作人员要求较高的现状和不足,对数控车床智能控制系统的研究进行了综述。 关键词:车床数控系统;在线测量; DSP;自动编程 0 引言 从20世纪80年代末以来,国内开始充分利用计 算机的软件资源来提高数控系统的性能。先后借助于 MS-DOS和W indows操作系统平台来开发基于个人计 算机(PC)的新一代数控系统[1]。 一般系统采用当前先进的PC+NC开放式体系结 构,选用高速DSP作为CPU来完成实时性的NC内 核任务,实现电机实时控制以及在线检测,而由PC 机来完成非实时性的任务,诸如编程模块中的图形信 息提取,通过USB串行通信实现上、下位机信息的 交互[2]。 1 数控车床智能控制系统结构 1·1 数控车床智能控制系统总体体系结构 富的资源和强大的运算能力和下位机DSP实时性强 的特点[3],整套系统功能配置合理,性价比高。系统 功能结构如图1所示。 1·2 系统工作流程 详细的系统工作流程如图2所示。 2 测量系统 通过引入测量系统,提高了数控车床的精度、生 产效率和自动化程度,同时基于测量的加工路径规划 功能使得数控车床的加工操作更加简便,使数控车床 具有了智能性。 2·1 测量的实现 测量实现的物理基础:工件为不透明物体,当有 光发射、接收元件组成的测量装置扫过其轮廓时,显 然在工件轮廓外光不被遮挡,接收元件可收到光;在 工件轮廓内光将被挡住,接收元件接收不到光,因 此,工件的轮廓位置可以由光的有无变化,进而由传 感器转化为电压的高低变化,来探测确定。如图3所 示。 2·2 测量方法 测量要完成的任务是要确定工件坐标系的原点位 置以及工件轮廓尺寸信息,并根据尺寸信息分析出刀 具参数信息,实现刀具补偿值的自动修正。 测量步骤如下: (1)数控机床启动后刀架先回机床零点,并通 过换刀命令使测量装置处于工作位置,即测量装置面 向待加工件。 (2)确定工件坐标系原点在机床坐标系中的位 置。 (3)工件尺寸的测定,可以确定任何位置处工 件的轮廓尺寸信息。 (4)测量结束后,刀架返回换刀点,通过换刀 命令使刀架转位,使下一工序使用的刀具处在工作位 置处,然后进行正常切削加工即可。 3 上位机(PC)功能的设计与实现 3·1 国内外研究现状 自动编程系统一般分为对话式数控语言编程系统 和图形交互自动编程系统。国际上流传最广、影响最 深的数控编程语言是APT语言,但随着计算机图形 编程和CAM软件的发展, APT语言已逐渐被淘汰。 随着计算机技术的迅速发展,计算机图形处理能 力有了很大增强,一种新的编程技术——— “图形交 互自动编程”便应运而生。图形交互自动编程系统 以机械计算机辅助设计(CAD)软件为基础,利用 CAD软件的图形编辑功能将零件的几何图形绘制到 计算机上,形成零件的图形文件,然后调用数控编程 模块,采用人机交互的方式在计算机屏幕上指定被加 工的部位,再输入相应的加工参数,计算机便可进行 必要的数学处理并编制数控加工程序,同时在计算机 屏幕上显示刀具的加工轨迹。这种编程方法具有速度 快、精度高、直观性好、使用简便、便于检查等优 点,现已成为目前国内外先进的CAD/CAM (计算机 辅助制造)软件所普遍采用的数控编程方法。 国外的图形自动编程系统起步较早,且发展迅 速,有些产品已经获得了较广泛的应用。如美国 AUTO-CODEMECHANICAL公司的AUTO-CODE图形 自动编程系统,德国OPEN MIND公司的hyperMILL 数控机床(加工中心)图形自动加工系统,英国 Pathtrce公司的EdgeCAM forMDT数控自动编程系统 和美国的MERRYMECHANICAL公司的SPM-81TM钣 金CAD/CAPPICAM系统等。以上系统大都采用美国 Autodesk公司的AutoCAD或MDT (Mechanical Desk- top)作为开发平台和造型工具进行开发。 国内的图形自动编程软件的开发起步较晚,但近 几年发展较快。通用系统有北京华正公司的CAXA制 造工程师系列软件191,北京清华京渝天河公司的 PCAutoCAM系统等;另外大多数为专用数控编程系 统,如北京市机电研究所的VMC-750主轴箱体自动 编程系统,重庆ONLYSOFT的线切割自动编程系统 等。 图形自动编程系统是高效的数控编程手段,是数 控系统向集成化、智能化发展的必要环节,是当今数 控编程技术发展的主要潮流之一,是CAD/CAM研究 的重要领域。国外自动编程软件价格非常昂贵,国内 许多中小企业仍然采用繁琐、复杂、效率低的手工编 程。为此,在PC机上研究并开发数控车床自动编程 系统,能够实现CAD/CAM的集成。使系统具有读取 DXF文件、自动生成NC代码、二维仿真等功 能[4-5]。建立切削参数数据库,使自动编程系统可以 得到合理优化的切削用量,实现了整个系统信息集 成。 3·2 系统的总体框架结构与工艺流程 系统框架结构如图4所示,它主要包括AutoCAD 图形生成、提取图形数据信息、工艺干预、NC代码 生成、动态校验和数控加工程序输出6个功能模块。 机,主轴电机、刀架电机以及机床操作面板和机床 上开关I/O等。此外,还有测量接口电路。考虑到系 统可控制伺服的要求,控制接口要求有D/A输出和 脉冲串输出,同时有接受正交编码器的QEPI接口。 系统通过USB接口与PC机实现通讯,通过PC的丰 富功能实现系统的自动工艺规划、自动编程以及友好 的操作界面[6]。完成系统从CAD图形———工艺规 划———刀轨规划———编程后处理———数控加工的完整 过程。 4·1 硬件结构框图(图5) 4·2 软件实现 如图6所示,系统功能模块分为串行通讯、预处 理、加减速、轨迹插补、伺服输出、刀具补偿等分功 能模块,并通过加工信息缓冲区、轨迹缓冲区、插补 缓冲区交换信息,顺序进行最终驱动电机运行。 5 结束语 通过对数控车床智能控制系统的研究进行综述, 得到以下结论: (1)采用PC+DSP运动控制卡开放式体系结构, 面向用户的上位机(PC)界面友好,功能强大[7]。 用于电机控制的下位机(NC)采用DSP,实时性强。 上下位机采用USB串行通信。系统具有开放性、可 扩展性和模块化的特点。 (2)现有的数控系统和测量系统功能是相互分 离的,而且其仅用于工件定位、尺寸测量等固定 能,没有实现和数控系统的有机结合。本文提出一种 新型基于在线测量的数控系统,可以将测量信息直接 反馈到控制系统,由其实现刀具加工路径的智能规 划,减少机床操作人员对加工过程的干预。 (3)该系统的基于在线测量的车削加工路径智能 规划及自动编程功能,将极大简化数控车床操作,减 轻数控车床操作工人的劳动强度,提高设备生产率。 (4)该控制系统方案既可用于改造传统普通车 床,也可与新一代的经济型数控车床配套使用,符合 我国当前国情,能给制造企业带来可观的经济效益, 具有十分广阔的应用前景和市场价值。 参考文献 【1】毛军红,李黎川,吴序堂·机床数控软件化结构体系 [J]·机械工程学报, 2000, 36 (7): 48-51· 【2】Tao Cheng, Jie Zhang, et al·IntelligentMachine Tools in a Distributed Network Manufacturing Mode Environment [J]·The International JournalofAdvancedManufacturing Technology, 2001, 17: 221-232· 【3】J·Zuo, Y·P·Chen, et al·Building Open CNC Systems with Software IC Chips Based on Software Reuse [ J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2000, 16: 643-648· 【4】Mark·T·Hoske·New CNC Controller is‘Fully Open’ ControlEngineering, 1996, 43 (15): 69-70· 【5】R·E·Chalmer·Open-architecture CNC Continues Advan- cing [J]·Manufacturing Engineering, 2001, 126 (7): 48-52· 【6】王太勇,等·分布式智能协作体系结构构建集成化开 放结构数控系统的研究[J]·机械科学与技术, 2004 (12)· 【7】Y·Altintas·ModularCNC Design for IntelligentMachine Tools [J]·Annals of the CIRP, 1994, 43 (1)·