随着全球化竞争的加剧,产品的更新换代和设计制造周期缩短以及客户化定制生产方式的形成,给制造企业带来了越来越大的竞争压力,促使数字化制造及数字化车间概念的产生。数字化车间技术就是在高性能计算机及高速网络的支持下,采用计算机仿真与虚拟现实技术,以群组协同工作的方式,它概括了对真实制造世界的对象和活动的建模与仿真研究的各个方面。从产品概念的形成、设计到制造全过程的三维可视及交互的环境,在计算机上实现产品制造的本质过程(包括产品的设计、性能分析、工艺规划、加工制造、质量检验、生产过程管理与控制),通过计算机虚拟模型来模拟和预测产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题。数字化车间技术改变了传统的规划设计理念,将设计规划从经验和手工方式,转化为计算机辅助数字仿真与优化的精确可靠的规划设计,它在时间、质量和成本方面体现出了重要的意义。本文详细分析了数字化车间系统实现的目标与框架,以及实现数字化车间系统实现的步骤,在此基础上,以数字化制造理论和虚拟现实技术为基础,以Windows作为开发平台,利用VC++6.0和OpenGL为主要开发工具,主要完成以下几项成果:(1) VC++6.0与OpenGL结合建立了三维可视的数字化环境框架,为数字化设备集成仿真提供了三维环境。(2)采用三维造型软件3DMAX为机床建立三维模型,将机床导出的文件导入到上述建立的三维环境中,为完成此项工作,统一3DMAX软件与上述三维环境的坐标系,以及长度单位的统一,为正常显示机床打下基础。(3)详细分析了数字化车间系统实现的目标与框架,划分了实现数字化车间系统的步骤,在此基础上,确定了实现数字化车间软件的框架。(4)总结了数据管理方法的发展,数据库开发的软件基础及数据库访问技术等,用ACCESS软件建立了机床数据库,采用ODBC技术,实现了VC++6.0对机床信息的管理功能,提出了数字化车间刀具库和夹具库的建库思想。(5)详细分析了数字化车间布局的设计方法,在此基础上,利用VC++6.0开发了一套小型的参数化的车间布局软件系统。在此系统中,用户可以根据个人需要建立车间大小,通过输入坐标的形式,可以对车间进行宏观布局。在此基础上进行机床的调度,用户可以根据事先设计好的布局形式,输入每个机床的坐标,便可以在车间中三维的显示布局的效果。(6)利用OpenGL的摄像机技术,使用鼠标和键盘控制与环境的交互,实现机床和车间不动,而人的“眼睛”(视点)可以左右、前后移动,以及左右旋转及仰视和俯视,以便用户可以更好的观察车间布局及加工的效果。本文所做的数字化车间的基础性的研究与开发工作,只是数字化车间系统开发的一部分,但是对数字化车间后续开发却起着非常重要的作用,因为数字化车间三维环境是实现数字化车间加工、仿真、物流分析、调度等的基础,而车间中的主要设备—机床,也是车间中必不可少的一部分,本文尝试性的建立的机床库,为数字化车间的构成起到了重要作用;车间参数化设备布局程序的开发对以后车间布局优化程序的开也发起到了一定的积极作用。