本發(fā)明涉及管材切割領(lǐng)域，具體的說是一種基于逆向工程的管材切割方法。

背景技術(shù)：

利用激光切割機(jī)床進(jìn)行三維的管材切割時，需要先根據(jù)待加工的零件生成加工路徑。通常待加工管材的幾何信息記錄在CAD圖紙中，通過分析CAD圖紙，生成的一系列的加工路徑。加工路徑可以生成控制指令驅(qū)動機(jī)床各軸的運(yùn)動。若需要切割管材的加工路徑不能被通過CAD圖紙分析得到，需要使用逆向工程的方法找出加工路徑。

逆向工程也叫逆向技術(shù)，是對一項產(chǎn)品進(jìn)行逆向分析和研究，從而演繹并得出該產(chǎn)品的處理流程、功能特性、技術(shù)規(guī)格等設(shè)計要素，已制作出功能相近，但又不完全一樣的產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明設(shè)計一種可以得出相近的切割路徑，使用迭代方法的基于逆向工程的管材切割方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計一種基于逆向工程的管材切割方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）步驟1：預(yù)先設(shè)定迭代次數(shù)的值；

（2）步驟2：找出管材切割路徑的初始預(yù)測模型；

（3）步驟3：管材按照預(yù)測模型繞定軸旋轉(zhuǎn)，并計算出管材切割路徑的點(diǎn)坐標(biāo)；

（4）步驟4：以步驟3得到的切割路徑作為新的預(yù)測模型，重復(fù)步驟3。

所述步驟2中包括如下步驟：

（1）步驟2-1：測高器移動到加工路徑正上方，并保持水平位置不動；

（2）步驟2-2：管材繞定軸旋轉(zhuǎn)θ角度；

（3）步驟2-3：測高器測量并計算此時的半徑R；

（4）步驟2-4：通過公式x = R × sinθ，y = R × cosθ得到預(yù)測模型上測高器正對模型的點(diǎn)的坐標(biāo)(x, y)并記錄；

（5）步驟2-5：判斷是否已經(jīng)繞管材一圈，若否則重復(fù)步驟2-2；若是則跳轉(zhuǎn)步驟3；

所述步驟2-3中的半徑R是指測高器最低點(diǎn)到定軸的垂直距離。

所述步驟3中包括如下步驟：

（1）步驟3-1：測高器移動到需要切割的路徑正上方；

（2）步驟3-2：管材按照預(yù)測模型繞定軸旋轉(zhuǎn)ω角度；

（3）步驟3-3：判斷測高器與管材表面是否垂直，若不垂直則測高器水平移動d直至測高器與管材垂直，并測量此時的高度H；反之則轉(zhuǎn)步驟3-4；

（4）步驟3-4：通過公式x = H × sinω – d × cosω，y = H × cosω – d × sinω得到預(yù)測模型上測高器正對模型的點(diǎn)的坐標(biāo)(x, y)并記錄；

（5）步驟3-5：判斷測高器是否已經(jīng)繞管材一圈，若否則重復(fù)步驟3-2；若是則轉(zhuǎn)步驟3-6；

（6）步驟3-6：判斷迭代的次數(shù)是否滿足預(yù)先設(shè)定的迭代次數(shù)值，若是則得出切割路徑；否則跳轉(zhuǎn)步驟4。

本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，采用迭代的方法，可以得到與被切割管材形狀較為相近的切割路徑。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的程序流程框圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的初始預(yù)測模型的點(diǎn)坐標(biāo)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的求切割路徑點(diǎn)坐標(biāo)示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的求切割路徑點(diǎn)坐標(biāo)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的程序?yàn)椋菏紫?，預(yù)設(shè)迭代次數(shù)的預(yù)定值，然后找出管材切割的初始的預(yù)測模型：

（1）測高器移動到需要切割的路徑正上方，并保持水平位置不動；

（2）管材繞定軸旋轉(zhuǎn)θ角度，測量并計算此時的半徑R；

（3）通過公式計算當(dāng)管材旋轉(zhuǎn)時，預(yù)測模型點(diǎn)的坐標(biāo)，并記錄；

（4）繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直到一周，并計算預(yù)測模型其他點(diǎn)的坐標(biāo)。

然后，管材按照預(yù)測模型繞定軸旋轉(zhuǎn)，找出本次迭代的切割路徑：

（1）測高器重新移動到需要切割的路徑正上方；

（2）管材按照預(yù)測模型繞定軸旋轉(zhuǎn)ω角度，若測高器不與管材表面垂直，測高器水平移動距離d使得與管材表面垂直，并測量并計算此時的高度H。如果旋轉(zhuǎn)時，測高器已經(jīng)與管材表面垂直，則執(zhí)行下一步；

（3）通過公式計算當(dāng)管材旋轉(zhuǎn)時，切割路徑點(diǎn)的坐標(biāo)，并記錄；

（4）繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并計算其他切割路徑點(diǎn)的坐標(biāo)，直到旋轉(zhuǎn)一周，這樣可以得到全部切割路徑點(diǎn)坐標(biāo)；

（5）再進(jìn)行迭代，得到下一次的切割路徑。以得到的切割路徑作為預(yù)測模型，進(jìn)行迭代，得到下一次的切割路徑。

一般來說，迭代的次數(shù)越多，計算得到的切割路徑越接近于真實(shí)的切割路徑。同時測量管材表面高度的方法有多種，實(shí)施例一、二中均使用的是電容感應(yīng)的方式。

實(shí)施例一：如圖2所示，切割路徑為橢圓，黑色實(shí)線箭頭為測高器，管材逆時針旋轉(zhuǎn)。首先求出切割路徑的預(yù)測模型：

（1）將XOY幾何坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)θ角度；

（2）根據(jù)幾何關(guān)系，求解當(dāng)已知θ和R時，預(yù)測模型點(diǎn)的坐標(biāo)(x, y)，其中，x = R × sinθ，y = R × cosθ。

再求出切割路徑，如圖3所示。圖3為求切割路徑坐標(biāo)示意圖，其中黑色實(shí)線箭頭為移動后測高器位置，黑色虛線箭頭為移動前測高器位置，且黑色實(shí)線箭頭與黑色虛線箭頭之間距離為d。求解過程如下：

（1）將XOY幾何坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)ω角度；

（2）根據(jù)幾何關(guān)系，求解當(dāng)已知ω、H、d時，切割路徑點(diǎn)的坐標(biāo)(x, y)，其中， x = H × sinω – d × cosω，y = H × cosω – d × sinω。

實(shí)施例二：如圖4所示，切割路徑為圓形，黑色實(shí)線箭頭為測高器位置，管材逆時針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)管材繞定軸旋轉(zhuǎn)θ角度時，求解切割路徑點(diǎn)的坐標(biāo)，求解過程如下：

（1）將XOY幾何坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)角度；

（2）根據(jù)幾何關(guān)系，求解當(dāng)已知θ和R時，切割路徑點(diǎn)的坐標(biāo)，其中，x = R × sinθ，y = R × cosθ。