專利名稱：空間管架的cam系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種數(shù)控切割技術(shù)領(lǐng)域的處理系統(tǒng)，特別是一種空間管架的 C扁系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
空間管架的CAM的處理方法的基本原理是對(duì)空間管架中所有鋼管，依次根據(jù) 每根鋼管以及與該鋼管相連接的其他鋼管的基本參數(shù)，計(jì)算出每根鋼管成型端面 相貫線數(shù)據(jù)，使其能與其他鋼管在連接節(jié)點(diǎn)處只需依靠焊接、而無(wú)需任何連接件 即可連接在一起;繼而根據(jù)相貫線切割機(jī)床的硬件配置以及用戶加工工藝和焊接 工藝的要求，對(duì)鋼管成型端面相貫線數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整并將其轉(zhuǎn)化為相貫線切割機(jī)床 可識(shí)別并可執(zhí)行切割動(dòng)作的切割代碼。這種通過(guò)數(shù)控切割并在此基礎(chǔ)上將鋼管焊 接在一起而成的空間管架在建筑行業(yè)中正逐步取代傳統(tǒng)的依靠連接件連接鋼管 的管架形式，并已在許多國(guó)內(nèi)外飛機(jī)場(chǎng)、體育館、會(huì)展中心等大型建筑物中得以 運(yùn)用。
目前，空間管架的C扁系統(tǒng)，比較通用的主要有以下兩種 一、由多個(gè)C扁 系統(tǒng)協(xié)同組成的組合式系統(tǒng)，主要為通用計(jì)算機(jī)輔助CAM系統(tǒng)與用戶自主研發(fā)的 CAM系統(tǒng)組合，用戶首先在通用計(jì)算機(jī)輔助CAM系統(tǒng)中計(jì)算出每根鋼管的成型端 面相貫線數(shù)據(jù)，再通過(guò)自主研發(fā)的CAM系統(tǒng)將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成能為所使用的相貫線 切割機(jī)床識(shí)別的鋼管切割代碼；二、單個(gè)CAM系統(tǒng)，該CAM系統(tǒng)一般由相貫線切 割機(jī)床廠家提供，需要用戶依次以每根鋼管為對(duì)象、依次輸入其以及與其相交的 其余各管的參數(shù)以及該鋼管的加工工藝和焊接工藝，然后輸出其切割代碼。以上 兩種CAM系統(tǒng)都有以下弊病1、都無(wú)法完成從空間管架描述文件輸入到鋼管切 割代碼輸出一氣呵成，都需要用戶不斷的進(jìn)行參與，當(dāng)空間管架極為復(fù)雜時(shí)，用 戶容易因?yàn)槭韬龌蚱谠斐慑e(cuò)誤，且效率低下；2、輸入接口過(guò)于單一，無(wú)法兼 容多種文件格式；3、輸出文件格式面向特定型號(hào)和類型的相貫線切割機(jī)床，無(wú) 法兼容多種類型和型號(hào)的相貫線切割機(jī)床。4、沒(méi)有對(duì)鋼管的套料處理，在以上CAM系統(tǒng)中，如果用戶需要進(jìn)行套料處理，則必須手動(dòng)或借助第三方軟件，而第 三方軟件為能處理該C層系統(tǒng)輸出的面向特定型號(hào)和類型的相貫線切割機(jī)床的 鋼管切割文件，往往又必須由用戶自主開(kāi)發(fā)或再次由相貫線切割機(jī)床廠家壟斷， 對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，極不方便。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，文獻(xiàn)《鋼管相貫切割及組焊技術(shù)》(《安徽 建筑》2008年第4期)提出了一種空間管架C層系統(tǒng)，該系統(tǒng)為組合系統(tǒng)，由 基于AutoCAD 二次開(kāi)發(fā)的CAM系統(tǒng)與用戶自主研發(fā)的CAM系統(tǒng)組合，輸入的空間 管架描述文件形式必須為在AutoCAD軟件中建立的三維模型，輸出的鋼管的數(shù)控 切割代碼形式為描述機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)的脈沖電流的代碼，則代碼形式由相貫線切 割機(jī)床的硬件配置即由其型號(hào)和類型決定，沒(méi)有對(duì)鋼管的數(shù)控切割代碼的套料處 理。因此，該系統(tǒng)具有如上所述的現(xiàn)有的通用的空間管架的CAM系統(tǒng)的所有弊病。 并且，該系統(tǒng)通過(guò)AutoCAD軟件的實(shí)體編輯工具提取鋼管成型端面相貫線，以該 相貫線數(shù)據(jù)生成鋼管成型端面相貫線切割代碼，該流程中并沒(méi)有根據(jù)鋼管焊接和 切割工藝以及數(shù)控相貫線切割機(jī)硬件配置調(diào)整鋼管成型端面切割軌跡的環(huán)節(jié)，切 割出的是鋼管理想成型端面，而當(dāng)有鋼管焊接和切割工藝以及數(shù)控相貫線切割機(jī) 硬件配置限制時(shí)，這種理想成型端面往往是無(wú)法加工得到的，因此該系統(tǒng)不符合 實(shí)際要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種空間管架的CAM系統(tǒng)。 使得用戶只需將空間管架描述文件輸入該系統(tǒng)，設(shè)定好加工工藝要求、特定型號(hào) 相貫線切割機(jī)動(dòng)作指令代碼格式，即可由該系統(tǒng)自動(dòng)生成每根鋼管的成型端面數(shù) 控切割文件，并進(jìn)行套料處理后批量輸出至系統(tǒng)外部存儲(chǔ)媒介進(jìn)行存儲(chǔ)。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括空間管架描述文件處理模 塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、幾何計(jì)算模塊、人機(jī)交互模塊、數(shù)控切割文件處理模塊，其中
空間管架描述文件處理模塊,將空間管架中所有鋼管的基本參數(shù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù) 庫(kù)模塊;將數(shù)據(jù)庫(kù)模塊中存儲(chǔ)的所有鋼管的基本參數(shù)取出并還原出空間管架描述 文件；
數(shù)據(jù)庫(kù)模塊存儲(chǔ)所有鋼管的幾何數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)空間管架描述文件處理模 塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、幾何計(jì)算模塊、人機(jī)交互模塊、數(shù)控切割文件處理模塊需要調(diào)度鋼管的幾何數(shù)據(jù)時(shí)隨時(shí)輸出數(shù)據(jù)；
幾何計(jì)算模塊根據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊獲取的空間管架中所有鋼管的基本參數(shù)以
及從人機(jī)交互模塊獲取的鋼管相貫線計(jì)算模式，計(jì)算出所有鋼管的理想成型端面 相貫線數(shù)據(jù)，在計(jì)算過(guò)程中判斷每根鋼管的設(shè)計(jì)合理性；
人機(jī)交互模塊將設(shè)定的鋼管相貫線計(jì)算模式傳輸給幾何計(jì)算模塊，并通過(guò)顯 示界面將幾何計(jì)算模塊傳來(lái)的基本參數(shù)和計(jì)算結(jié)果以及系統(tǒng)異常情況顯示給用 戶；
數(shù)控切割文件處理模塊接收數(shù)據(jù)庫(kù)模塊輸出的設(shè)計(jì)合理的鋼管的理想成型 端面相貫線數(shù)據(jù)，生成鋼管的成型端面的數(shù)控切割代碼，這些代碼經(jīng)過(guò)處理后輸 出到系統(tǒng)外部的存儲(chǔ)媒介;并將還原出的各鋼管實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)輸入數(shù) 據(jù)庫(kù)模塊;將生成的各鋼管的成型端面的數(shù)控切割代碼輸入人機(jī)交互模塊供還原 出切割軌跡顯示給用戶。
所述的空間管架描述文件處理模塊，包括文件讀取模塊和文件生成模塊。文 件讀取模塊是整個(gè)空間管架處理系統(tǒng)的輸入口，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集工作，即從
系統(tǒng)外部的存儲(chǔ)媒介讀入空間管架描述文件，取得空間管架中所有鋼管的基本參 數(shù)，然后將這些原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。文件生成模塊執(zhí)行的則是數(shù)據(jù)還原 工作，即從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊取得空間管架中所有鋼管的基本參數(shù)，將這些信息還原成 空間管架描述文件，導(dǎo)出至空間管架處理系統(tǒng)外部的存儲(chǔ)媒介進(jìn)行存儲(chǔ)。
所述的數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，包括原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊。其中 原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊從空間管架描述文件處理模塊獲取空間管架中所有鋼管 的基本參數(shù)并保存,這些數(shù)據(jù)供系統(tǒng)的幾何計(jì)算模塊和空間管架描述文件處理模 塊調(diào)度，包括將數(shù)據(jù)輸送至幾何計(jì)算模塊供空間管架中所有鋼管的理想成型端 面相貫線計(jì)算、將數(shù)據(jù)輸送至空間管架描述文件處理模塊供空間管架描述文件生 成。除非文件讀取模塊輸入了新的空間管架描述文件使得該模塊中的數(shù)據(jù)全部更 新，否則該模塊中的數(shù)據(jù)可以且只可以由人機(jī)交互模塊修改。
計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊按照數(shù)據(jù)生成的時(shí)間先后存儲(chǔ)兩類數(shù)據(jù):首先在幾何計(jì)算 模塊完成計(jì)算后從幾何模塊獲取空間管架中所有設(shè)計(jì)合理的鋼管的理想成型端 面相貫線數(shù)據(jù)并保存，其次在數(shù)控切割文件處理模塊利用以上數(shù)據(jù)生成鋼管成型 端面的數(shù)控切割代碼并根據(jù)切割代碼還原出各鋼管實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)后，從數(shù)控切割文件處理模塊獲取鋼管的實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)并保存。計(jì)算結(jié)果 存儲(chǔ)模塊中的鋼管的理想成型端面相貫線數(shù)據(jù)分兩路輸出，一路輸出給人機(jī)交互 模塊供用戶觀察;一路輸出給數(shù)控切割文件處理模塊供該模塊生成鋼管成型端面 的數(shù)控切割文件。而計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊中的鋼管的實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)只輸 出給人機(jī)交互模塊供用戶觀察。
所述的幾何計(jì)算模塊，包括數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K和相貫線計(jì)算模塊，其中數(shù)據(jù)校 驗(yàn)?zāi)K讀取數(shù)據(jù)庫(kù)模塊輸入的空間管架中所有鋼管的基本參數(shù)，篩選出基本參數(shù) 合理的鋼管，將這些鋼管的基本參數(shù)輸入相貫線計(jì)算模塊，相貫線計(jì)算模塊進(jìn)行 理想成型端面相貫線數(shù)據(jù)的計(jì)算，然后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行篩選，將設(shè)計(jì)合理的鋼管， 其計(jì)算結(jié)果輸出至數(shù)據(jù)庫(kù)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，將設(shè)計(jì)不合理的鋼管，其計(jì)算結(jié)果以及 其引起的異常輸出到人機(jī)交互模塊報(bào)告給用戶。
所述理想成型端面相貫線數(shù)據(jù)的計(jì)算，是指，相貫線計(jì)算模塊首先從數(shù)據(jù)校 驗(yàn)?zāi)K獲得經(jīng)數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K過(guò)濾后的空間管架中基本參數(shù)合理的鋼管的基本參 數(shù)，然后根據(jù)從人機(jī)交互模塊獲得的管架不同節(jié)點(diǎn)上鋼管相貫線計(jì)算模式，依次 計(jì)算這些鋼管的理想成型端面相貫線數(shù)據(jù)，計(jì)算出的數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K。
所述的人機(jī)交互模塊主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)與用戶之間的通話，包括系統(tǒng)面向用戶的 通話和用戶面向系統(tǒng)的通話。包括六個(gè)子模塊顯示模塊、數(shù)據(jù)修改模塊、加工 工藝設(shè)定模塊、數(shù)控機(jī)床指令格式設(shè)定模塊、幾何計(jì)算模式設(shè)定模塊和鋼管套料 操作模塊。這六個(gè)子模塊承擔(dān)了整個(gè)系統(tǒng)與用戶之間的通話，其中顯示模塊主要
采用反饋的方式負(fù)責(zé)系統(tǒng)面向用戶的通話，其余五個(gè)模塊主要采用數(shù)據(jù)干預(yù)的方 式負(fù)責(zé)用戶面向系統(tǒng)的通話。
顯示模塊將系統(tǒng)處理結(jié)果以及系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況通過(guò)顯示界 面反饋給用戶。其中，將系統(tǒng)處理結(jié)果反饋給用戶，包括圖形和文字兩種反饋方 式。以圖形反饋方式進(jìn)行的反饋包括 一、根據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊獲取的空間管架中 所有鋼管的理想成型端面相貫線數(shù)據(jù)，還原出所有鋼管的理想實(shí)體三維模型，即 模擬出不考慮焊接和相貫線切割機(jī)床等因素的理想情況下的空間管架實(shí)體模型 顯示給用戶；二、根據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊獲取的空間管架中所有鋼管的實(shí)際成型端面 相貫線數(shù)據(jù)，還原出所有鋼管的實(shí)際實(shí)體三維模型，即模擬出考慮焊接和相貫線 切割機(jī)床等因素后的實(shí)際空間管架實(shí)體模型顯示給用戶；三、根據(jù)從數(shù)控切割文件處理模塊獲取的空間管架中所有鋼管的切割代碼，還原出每根鋼管的切割軌跡 曲線顯示給用戶。以文字方式進(jìn)行的反饋是指，將以上用圖形方式反饋的數(shù)據(jù)以 文本的形式顯示給用戶，即只有數(shù)字與文字形式的解釋語(yǔ)句。顯示模塊將系統(tǒng)運(yùn) 行過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況反饋給用戶，主要是反饋幾何計(jì)算模塊在計(jì)算過(guò)程中檢 驗(yàn)出的鋼管幾何數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，包括鋼管基本參數(shù)不合理和鋼管理想成型端面相貫 線數(shù)據(jù)不合理等，用戶通過(guò)該反饋可以自覺(jué)檢査設(shè)計(jì)中不合理的部分并通過(guò)數(shù)據(jù) 修改模塊進(jìn)行修正。
數(shù)據(jù)修改模塊為用戶修改管架中鋼管的基本參數(shù)提供了一個(gè)接口，用戶通過(guò) 顯示模塊發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理部分，實(shí)時(shí)修改不合理的鋼管基本參數(shù)，然后觀察顯示 模塊更新的管架模型和系統(tǒng)異常情況報(bào)告，再修改，直至顯示模塊顯示的管架模 型符合用戶要求和管架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求并且系統(tǒng)無(wú)異常情況報(bào)告為止，而修改不會(huì) 影響到系統(tǒng)外部存儲(chǔ)媒介存儲(chǔ)的系統(tǒng)當(dāng)前處理的空間管架描述文件。
加工工藝設(shè)定模塊將用戶設(shè)定的工藝參數(shù)輸送到數(shù)控切割文件處理模塊。用 戶設(shè)定的工藝參數(shù)主要有兩種相貫線切割機(jī)床工件切割工藝的參數(shù)、鋼管焊接 工藝的參數(shù)。這兩種工藝的參數(shù)具有一定的變動(dòng)性，如相貫線切割機(jī)床工件切割 工藝參數(shù)隨著相貫線切割機(jī)床的型號(hào)、類型的不同而不同，如鋼管焊接工藝的參 數(shù)，隨著鋼管在管架結(jié)構(gòu)中所處的位置不同或者鋼管焊接節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度或承載力等 要求不同而不同，因此該加工工藝設(shè)定模塊為用戶提供了修改這些工藝參數(shù)的接 口，使得系統(tǒng)能兼容多種多樣的工藝要求，極大提高了系統(tǒng)的靈活性。
數(shù)控機(jī)床指令格式設(shè)定模塊將用戶設(shè)定的相貫線切割機(jī)床的動(dòng)作指令格式 輸送到數(shù)控切割文件處理模塊。
幾何計(jì)算模式設(shè)定模塊將用戶設(shè)定的鋼管相貫線計(jì)算模式輸送到幾何計(jì)算 模塊。該模塊負(fù)責(zé)與幾何計(jì)算模塊通話，設(shè)定幾何計(jì)算模塊計(jì)算每根鋼管的成型
端面相貫線數(shù)據(jù)時(shí)，采用的針對(duì)不同鋼管對(duì)象的不同的鋼管相貫線計(jì)算模式。
鋼管套料操作模塊，為用戶提供套料處理人機(jī)交互接口，用戶可以選擇系統(tǒng) 自動(dòng)套料處理使數(shù)控切割文件處理模塊自動(dòng)完成所有設(shè)計(jì)合理的鋼管的成型端 面的數(shù)控切割文件的套料處理、也可以選擇手動(dòng)套料處理，依次取遍所有設(shè)計(jì)合 理的鋼管的所有外壁直徑，對(duì)每一個(gè)外壁直徑對(duì)應(yīng)的所有鋼管成型端面的數(shù)控切 割軌跡，用戶依次手動(dòng)調(diào)節(jié)每個(gè)軌跡沿鋼管圓周向旋轉(zhuǎn)的角度和沿鋼管中心軸線移動(dòng)的距離，并實(shí)時(shí)輸入數(shù)控切割文件處理模塊供其根據(jù)該數(shù)據(jù)直接修改對(duì)應(yīng)的 鋼管成型端面相貫線的切割代碼。在手動(dòng)套料過(guò)程中，用戶可以通過(guò)顯示模塊觀 察當(dāng)前操作的一批相同外壁直徑、排列成一行的鋼管的成型端面切割軌跡集合， 以追蹤手動(dòng)套料過(guò)程中的切割軌跡變化，檢驗(yàn)操作的正確性。
所述的數(shù)控切割文件處理模塊，包括兩個(gè)子模塊鋼管切割代碼生成模塊和 鋼管相貫線更新模塊。鋼管切割代碼生成模塊根據(jù)從人機(jī)交互模塊輸入的工藝參 數(shù)和相貫線切割機(jī)床的動(dòng)作指令格式，將從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊獲取的設(shè)計(jì)合理的所有鋼 管的理想成型端面的相貫線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成這些鋼管的鋼管成型端面的數(shù)控切割代 碼，這些代碼或通過(guò)人機(jī)交互模塊的套料操作修改后或直接一方面以其生成這些 鋼管的成型端面的數(shù)控切割文件輸出至系統(tǒng)外部媒介存儲(chǔ)、一方面輸出到鋼管相 貫線更新模塊供還原出鋼管實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)。鋼管相貫線更新模塊從鋼 管切割代碼生成模塊獲取所有設(shè)計(jì)合理的鋼管的成型端面相貫線切割代碼還原 出它們的實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)，輸送到數(shù)據(jù)庫(kù)模塊存儲(chǔ)。
所述的空間管架描述文件，是指表達(dá)了空間管架中所有鋼管的基本參數(shù)的文 件。文件形式多樣，可以為用圖形形式表達(dá)的文件如AutoCAD文件等，也可以為 用文字形式表達(dá)的文件如Excel文件、Word文件等等。
所述的鋼管基本參數(shù)，包括鋼管外壁直徑、壁厚、中心軸線的曲率與弧度， 在管架中所處的位置。
所述的系統(tǒng)外部的存儲(chǔ)媒介，主要是指計(jì)算機(jī)硬盤(pán)、移動(dòng)存儲(chǔ)器、光盤(pán)、網(wǎng) 絡(luò)存儲(chǔ)空間等可供存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的媒介物。
所述的鋼管在管架中所處的位置，其表達(dá)方式是在管架坐標(biāo)系下，鋼管軸 線的兩個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)值。
所述的管架坐標(biāo)系，是指在描述所有鋼管在管架中所處的位置時(shí)，采用的一 個(gè)公共的固定三維坐標(biāo)系。
所述的鋼管的幾何數(shù)據(jù)，包括鋼管的基本參數(shù)和鋼管的理想成型端面相貫線 數(shù)據(jù)和實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)。
所述的鋼管相貫線計(jì)算模式，是指由于空間管架中不同的節(jié)點(diǎn)其受力性能要 求以及承載能力要求甚至外形結(jié)構(gòu)要求等往往各不相同，導(dǎo)致對(duì)于不同的節(jié)點(diǎn)， 在該節(jié)點(diǎn)處連接的鋼管彼此之間的連接形式往往多種多樣，例如以任意兩根鋼管
10為對(duì)象，該兩根鋼管有可能是一根的端面焊接在另一根的外壁上，有可能在兩根 鋼管半徑相同的情況下，兩根鋼管端面相接，即端面與端面焊接在一起等等。那 么當(dāng)選取不同的連接形式時(shí)，計(jì)算出的鋼管理想成型端面相貫線的數(shù)據(jù)亦不同。 因此，鋼管相貫線計(jì)算模式即直接影響鋼管理想成型端面相貫線數(shù)據(jù)的鋼管彼此 之間連接形式的描述。
所述的鋼管的成型端面，是指每根鋼管兩端的端面切割成的空間曲面。鋼管 的成型端面包括理想成型端面和實(shí)際成型端面。
所述的鋼管的理想成型端面，是指鋼管的端面曲面與其他鋼管連接時(shí)，連接 面不留縫隙，緊密貼合。
所述的鋼管的實(shí)際成型端面，是指鋼管的理想成型端面往往或不利于與其他 鋼管連接時(shí)進(jìn)行焊接、或由于相貫線切割機(jī)床的功能限制無(wú)法完成曲面加工，因 此鋼管的理想成型端面往往需要進(jìn)行修改，修改成即能方便焊接、方便數(shù)控加工 又不影響管架結(jié)構(gòu)和性能的曲面形狀，修改后的曲面即為鋼管的實(shí)際成型端面。 最后生成的數(shù)控切割文件對(duì)應(yīng)的即為鋼管的實(shí)際成型端面。
所述的鋼管的成型端面相貫線，是指鋼管的成型端面邊緣將曲面封閉起來(lái)的 兩條封閉曲線，分別位于鋼管內(nèi)壁和鋼管外壁上。
所述的鋼管的成型端面相貫線數(shù)據(jù)，是指鋼管的成型端面相貫線的量化描 述，即在曲線上按照統(tǒng)計(jì)規(guī)律原則，依次取一系列非重復(fù)離散點(diǎn)作為曲線上的插 值點(diǎn)，這些離散點(diǎn)的數(shù)據(jù)可近似還原出該條曲線，故鋼管的成型端面相貫線數(shù)據(jù) 即為該相貫線上這些離散點(diǎn)的數(shù)據(jù)集合。這些離散點(diǎn)的取用原則是需能基本不失 真的還原出原曲線，包括形狀、位置、走向等等。
所述的鋼管的設(shè)計(jì)合理性，當(dāng)某根鋼管的基本參數(shù)和理想成型端面相貫線數(shù) 據(jù)均合理時(shí)，判定其設(shè)計(jì)合理，否則為不合理。
所述的鋼管的基本參數(shù)的合理性，是指，按照該基本參數(shù)，能否幾何還原出 一個(gè)鋼管實(shí)體。若可以還原出一根完整的鋼管，則判定該基本參數(shù)合理；若不能， 則判定該基本參數(shù)不合理。基本參數(shù)不合理的情況，包括鋼管的外壁直徑《0、 外壁半徑《壁厚即鋼管的內(nèi)壁半徑《0 (內(nèi)壁半徑=外壁半徑_壁厚)、鋼管軸線兩
個(gè)端點(diǎn)重合即鋼管無(wú)實(shí)體、鋼管軸線曲率〈o等。
所述的鋼管的成型端面相貫線數(shù)據(jù)的合理性，是指，按照該數(shù)據(jù)，能否幾何還原出一個(gè)鋼管實(shí)體。若可以還原出一根完整的鋼管，則判定該數(shù)據(jù)合理；若不 能還原出一根完整的鋼管，則判定該數(shù)據(jù)不合理。由鋼管的成型端面相貫線數(shù)據(jù) 還原鋼管實(shí)體的過(guò)程是命名鋼管的兩個(gè)端點(diǎn)分別為第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)，那么 在第一端點(diǎn)處根據(jù)多根連接在該節(jié)點(diǎn)的其他鋼管所計(jì)算出的該鋼管成型端面命 名為第一端面，同理可命名第二端面。由此不難推斷，第一端面應(yīng)該靠近第一端 點(diǎn)、第二端面應(yīng)該靠近第二端點(diǎn)。則將由該鋼管基本參數(shù)忽略軸線兩端點(diǎn)之間距 離還原出來(lái)的無(wú)限長(zhǎng)的鋼管實(shí)體保留第一端面和第二端面之間的實(shí)體部分，即得 由鋼管的成型端面相貫線數(shù)據(jù)還原出來(lái)的鋼管實(shí)體。但是，假若第一端面靠近第 二端點(diǎn)，第二端面靠近第一端點(diǎn)，則由該鋼管基本參數(shù)還原出來(lái)的鋼管實(shí)體在第 一端面和第二端面之間的部分是不存在的，從空間管架結(jié)構(gòu)上來(lái)看，就相當(dāng)于該 鋼管湮沒(méi)在其他鋼管實(shí)體中了 。
所述的系統(tǒng)處理結(jié)果，包括計(jì)算出的空間管架中所有鋼管的理想和實(shí)際成型 端面相貫線數(shù)據(jù)以及每根鋼管實(shí)際成型端面的切割代碼。
所述的鋼管成型端面的數(shù)控切割文件，是指，鋼管的實(shí)際成型端面數(shù)控切割 文件，是指相貫線切割機(jī)床可識(shí)別的、設(shè)定了相貫線切割機(jī)床的動(dòng)作流程以控制 其對(duì)鋼管管端進(jìn)行切割的數(shù)據(jù)文件，切割出的鋼管端面為實(shí)際成型端面。
所述的套料處理，是指，將外壁直徑相同的一批鋼管的切割軌跡沿軸向排布 成一行，計(jì)算出當(dāng)沿著這些切割軌跡切割出該批鋼管，所耗費(fèi)的毛坯管總長(zhǎng)度最 短時(shí)，每根鋼管成型端面的切割軌跡需要繞鋼管中心軸線的圓周向旋轉(zhuǎn)角度和沿 鋼管中心軸線的軸向移動(dòng)距離，然后根據(jù)計(jì)算出的這兩個(gè)數(shù)據(jù)修改每根鋼管的成 型端面的切割軌跡，進(jìn)而修改鋼管成型端面的數(shù)控切割文件中描述切割軌跡的代 碼。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明空間管架三維實(shí)體仿真功能以及數(shù)據(jù)異常報(bào)錯(cuò)功能 使得用戶可以在管架實(shí)際切割與搭接前檢査設(shè)計(jì)不合理處并做出修改，極大程度 上避免了傳統(tǒng)空間管架的C眉系統(tǒng)由系統(tǒng)輸入到系統(tǒng)輸出由人工干預(yù)引入的人 為因素帶來(lái)的錯(cuò)誤，縮短了工期，大大提高了設(shè)計(jì)的可靠性和穩(wěn)定性。其對(duì)鋼管 的成型端面數(shù)控切割代碼的套料處理功能替代了用戶的手工套料，套料結(jié)果精準(zhǔn) 且快速，極大提高了原材料的利用率以及用戶的生產(chǎn)效率。


圖1本發(fā)明系統(tǒng)示意框圖
具體實(shí)施例方式
如圖l所示，本實(shí)施例包括空間管架描述文件處理模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、幾 何計(jì)算模塊、人機(jī)交互模塊、數(shù)控切割文件處理模塊?？臻g管架描述文件處理模 塊分別與系統(tǒng)外部存儲(chǔ)媒介和數(shù)據(jù)庫(kù)模塊相連;數(shù)據(jù)庫(kù)模塊與空間管架描述文件 處理模塊、幾何計(jì)算模塊、人機(jī)交互模塊和數(shù)控切割文件處理模塊相連；幾何計(jì)
算模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)模塊和人機(jī)交互模塊相連；人機(jī)交互模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、幾何計(jì) 算模塊和數(shù)控切割文件處理模塊相連；數(shù)控切割文件處理模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、人 機(jī)交互模塊和系統(tǒng)外部存儲(chǔ)媒介相連。
1、 空間管架描述文件處理模塊，從系統(tǒng)外部存儲(chǔ)媒介讀入空間管架描述文 件，進(jìn)行處理，從中取得空間管架中所有鋼管的基本參數(shù)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)模塊進(jìn)行存 儲(chǔ)，并且可以將數(shù)據(jù)庫(kù)模塊中存儲(chǔ)的所有鋼管的基本參數(shù)取出并還原出空間管架 描述文件存儲(chǔ)到系統(tǒng)外部存儲(chǔ)媒介。該模塊由文件讀取模塊、文件生成模塊組成。
a) 文件讀取模塊與系統(tǒng)外部存儲(chǔ)媒介相連，對(duì)讀入的空間管架描述文件進(jìn)行 處理，取得所有鋼管的基本參數(shù)送到數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
b) 文件生成模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊相連，從中取出空間管架 中所有鋼管的基本參數(shù)，還原成空間管架描述文件，導(dǎo)出至系統(tǒng)外部存儲(chǔ)媒介進(jìn) 行存儲(chǔ)。
2、 數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，存儲(chǔ)空間管架中所有鋼管的基本參數(shù)，并在其他模塊需要 調(diào)度這些數(shù)據(jù)時(shí)輸出至發(fā)出調(diào)度請(qǐng)求的模塊。具體是指-
從空間管架描述文件處理模塊輸入空間管架中所有鋼管的基本參數(shù)進(jìn)行存 儲(chǔ)，當(dāng)人機(jī)交互模塊發(fā)出關(guān)于這些基本參數(shù)的修改請(qǐng)求時(shí)，從人機(jī)交互模塊輸入 修改內(nèi)容修改這些基本參數(shù)，當(dāng)幾何計(jì)算模塊發(fā)出鋼管理想成型端面相貫線數(shù)據(jù) 等待計(jì)算請(qǐng)求時(shí)，將這些基本參數(shù)輸送到幾何計(jì)算模塊為其提供原始計(jì)算數(shù)據(jù)， 當(dāng)空間管架描述文件處理模塊發(fā)出等待還原空間管架描述文件請(qǐng)求時(shí)，將這些基 本參數(shù)輸送到空間管架描述文件處理模塊供還原出空間管架描述文件；
從幾何計(jì)算模塊輸入空間管架中所有設(shè)計(jì)合理的鋼管的理想成型端面相貫
線數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)人機(jī)交互模塊發(fā)出顯示請(qǐng)求時(shí)，將這些數(shù)據(jù)輸送到顯示模塊 供用戶觀察，當(dāng)數(shù)控切割文件處理模塊發(fā)出數(shù)控切割文件等待生成請(qǐng)求時(shí)，將這些數(shù)據(jù)輸送到數(shù)控切割文件處理模塊供其生成鋼管的成型端面數(shù)控切割文件；
當(dāng)數(shù)控切割文件處理模塊發(fā)出鋼管實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)計(jì)算完成信號(hào) 時(shí)，從數(shù)控切割文件處理模塊輸入所有設(shè)計(jì)合理的鋼管的實(shí)際成型端面相貫線數(shù) 據(jù)并存儲(chǔ)，當(dāng)人機(jī)交互模塊發(fā)出顯示請(qǐng)求時(shí)，將這些數(shù)據(jù)輸送到顯示模塊供用戶 觀察。
數(shù)據(jù)庫(kù)模塊由原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊組成。
a) 原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊從空間管架描述文件處理模塊的文件讀取模塊輸入空 間管架中所有鋼管的基本參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，可通過(guò)人機(jī)交互模塊的數(shù)據(jù)修改模塊修 改這些數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)的這些數(shù)據(jù)一路輸送到幾何計(jì)算模塊的數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K， 一路輸 送到空間管架描述文件處理模塊的文件生成模塊。
b) 計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)兩類數(shù)據(jù) 一、存儲(chǔ)從幾何計(jì)算模塊的數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)?塊輸入的所有設(shè)計(jì)合理的鋼管的理想成型端面相貫線數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)一路輸送到人 機(jī)交互模塊的顯示模塊、一路輸送到數(shù)控切割文件處理模塊的鋼管切割代碼生成 模塊；二、存儲(chǔ)從數(shù)控切割文件處理模塊的鋼管相貫線更新模塊輸入的所有設(shè)計(jì) 合理的鋼管的實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸送到人機(jī)交互模塊的顯示模塊。
3、幾何計(jì)算模塊，從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊獲取所有鋼管的基本參數(shù)，根據(jù)從人機(jī)交 互模塊獲取的鋼管相貫線計(jì)算模式，進(jìn)行所有鋼管的理想成型端面相貫線數(shù)據(jù)計(jì) 算并判斷鋼管的設(shè)計(jì)合理性，將設(shè)計(jì)合理的鋼管的計(jì)算結(jié)果輸送到數(shù)據(jù)庫(kù)模塊進(jìn) 行存儲(chǔ)，將設(shè)計(jì)不合理的鋼管的幾何數(shù)據(jù)及其引起的系統(tǒng)異常情況輸送到人機(jī)交 互模塊報(bào)告給用戶。該模塊由數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K、相貫線計(jì)算模塊組成。
a) 數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K，從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊輸入空間管架中所有鋼 管的基本參數(shù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，將合理的數(shù)據(jù)輸送到相貫線計(jì)算模塊、不 合理的數(shù)據(jù)及其引起的異常情況輸送到人機(jī)交互模塊的顯示模塊;從相貫線計(jì)算 模塊輸入基本參數(shù)合理的所有鋼管的理想成型端面相貫線數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行 檢驗(yàn)，將合理的數(shù)據(jù)輸送到數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊、不合理的數(shù)據(jù)及其 引起的異常情況輸送到人機(jī)交互模塊的顯示模塊。
b) 相貫線計(jì)算模塊，從數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K輸入空間管架中所有基本參數(shù)合理的鋼 管的基本參數(shù)，根據(jù)從人機(jī)交互模塊的幾何計(jì)算模式設(shè)定模塊設(shè)定的管架每個(gè)連 接節(jié)點(diǎn)處的鋼管相貫線計(jì)算模式，計(jì)算出每根鋼管的理想成型端面相貫線數(shù)據(jù)，
14輸送到數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K。
4、人機(jī)交互模塊，將從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊輸入的所有設(shè)計(jì)合理的鋼管的理想、實(shí) 際成型端面相貫線數(shù)據(jù)和從數(shù)控切割文件處理模塊輸入的所有設(shè)計(jì)合理的鋼管 的成型端面的切割代碼，將其以圖形或文字的方式在顯示界面上顯示給用戶；從 幾何計(jì)算模塊輸入幾何計(jì)算模塊運(yùn)行過(guò)程中由于某些鋼管設(shè)計(jì)不合理引起的異 常情況以及設(shè)計(jì)不合理的鋼管的幾何數(shù)據(jù)，通過(guò)顯示界面報(bào)告給用戶；響應(yīng)用戶 對(duì)鋼管的基本參數(shù)修改的操作，將修改的數(shù)據(jù)輸送到數(shù)據(jù)庫(kù)模塊修改其存儲(chǔ)的對(duì) 應(yīng)鋼管的基本參數(shù);響應(yīng)用戶的加工工藝設(shè)定操作和相貫線切割機(jī)床動(dòng)作指令格 式設(shè)定操作，將設(shè)定的工藝參數(shù)和相貫線切割機(jī)床動(dòng)作指令格式提供給數(shù)控切割 文件處理模塊；響應(yīng)用戶對(duì)管架不同連接節(jié)點(diǎn)處的鋼管相貫線計(jì)算模式設(shè)定，將 設(shè)定的計(jì)算模式提供給幾何計(jì)算模塊；響應(yīng)用戶的鋼管套料操作，當(dāng)用戶選擇自 動(dòng)套料操作，則向數(shù)控切割文件處理模塊發(fā)送鋼管自動(dòng)套料請(qǐng)求，由數(shù)控切割文
件處理模塊對(duì)所有設(shè)計(jì)合理的鋼管的成型端面相貫線切割文件自動(dòng)進(jìn)行套料處 理，當(dāng)用戶選擇手動(dòng)套料操作，則不斷將用戶每一次的手動(dòng)套料對(duì)鋼管成型端面 相貫線軌跡的調(diào)整數(shù)據(jù)輸入數(shù)控切割文件處理模塊，由該模塊實(shí)時(shí)根據(jù)該數(shù)據(jù)修 改鋼管的成型端面相貫線切割文件。該模塊由顯示模塊、數(shù)據(jù)修改模塊、加工工 藝設(shè)定模塊、數(shù)控機(jī)床指令格式設(shè)定模塊、幾何計(jì)算模式設(shè)定模塊和鋼管套料操 作模塊組成。
a)顯示模塊，從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊輸入所有設(shè)計(jì)合理的鋼管的 理想成型端面相貫線數(shù)據(jù)和實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)，處理成圖形或文本形式在 顯示界面上顯示;從數(shù)控切割文件處理模塊的鋼管切割代碼生成模塊輸入所有設(shè) 計(jì)合理的鋼管的成型端面的切割代碼，處理成圖形形式在顯示界面上顯示，尤其 在用戶通過(guò)人機(jī)交互界面進(jìn)行套料操作時(shí)，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前操作的批量鋼管的模擬 套料過(guò)程的排列成一行的切割軌跡;從幾何計(jì)算模塊的數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K輸入幾何計(jì) 算模塊運(yùn)行過(guò)程中由于某些鋼管設(shè)計(jì)不合理引起的異常情況以及設(shè)計(jì)不合理的 鋼管的幾何數(shù)據(jù)，在顯示界面上報(bào)告給用戶。
其中，將鋼管的理想或?qū)嶋H成型端面相貫線數(shù)據(jù)處理成圖形形式在顯示界面 上顯示，是指還原出所有鋼管的理想或?qū)嶋H實(shí)體三維模型，即模擬出考慮或不 考慮焊接和相貫線切割機(jī)床等因素的情況下的空間管架實(shí)體模型顯示給用戶；將鋼管的理想或?qū)嶋H成型端面相貫線數(shù)據(jù)處理成文本形式在顯示界面上顯示，是 指將這些數(shù)據(jù)以數(shù)字和文字表示的文本形式在顯示界面上顯示。
b) 數(shù)據(jù)修改模塊，響應(yīng)用戶對(duì)鋼管的基本參數(shù)修改的操作，將修改的數(shù)據(jù)輸 送到數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
c) 加工工藝設(shè)定模塊，響應(yīng)用戶的加工工藝設(shè)定操作，將設(shè)定的加工工藝參 數(shù)輸送到數(shù)控切割文件處理模塊的鋼管切割代碼生成模塊。
d) 數(shù)控機(jī)床指令格式設(shè)定模塊，響應(yīng)用戶的相貫線切割機(jī)床動(dòng)作指令格式設(shè) 定操作，將設(shè)定的相貫線切割機(jī)床動(dòng)作指令格式輸送到數(shù)控切割文件處理模塊的 鋼管切割代碼生成模塊。
e) 幾何計(jì)算模式設(shè)定模塊，響應(yīng)用戶對(duì)管架不同連接節(jié)點(diǎn)處的鋼管相貫線計(jì) 算模式設(shè)定，將設(shè)定的鋼管相貫線計(jì)算模式輸送到幾何計(jì)算模塊的相貫線計(jì)算模 塊。
f) 鋼管套料操作模塊，響應(yīng)用戶對(duì)所有設(shè)計(jì)合理的鋼管的套料操作。首先， 由用戶選擇套料模式自動(dòng)套料或手動(dòng)套料。當(dāng)用戶選擇自動(dòng)套料模式時(shí)，該模 塊向數(shù)控切割文件處理模塊的鋼管切割代碼生成模塊發(fā)送自動(dòng)套料請(qǐng)求使鋼管 切割代碼生成模塊自動(dòng)對(duì)所有設(shè)計(jì)合理的鋼管的切割代碼進(jìn)行套料處理，當(dāng)從鋼 管切割代碼生成模塊反饋回套料完成信號(hào)時(shí)，向顯示模塊發(fā)送"套料模擬"顯示 請(qǐng)求，通過(guò)用戶對(duì)鋼管外壁直徑的選擇來(lái)切換顯示界面上顯示的具有相同外壁直 徑的排列成一行的鋼管成型端面切割軌跡；當(dāng)用戶選擇手動(dòng)套料模式時(shí)，由用戶 選擇待套料的鋼管外壁直徑，該模塊向顯示模塊發(fā)送"套料模擬"顯示請(qǐng)求，使
顯示模塊顯示具有該外壁直徑的所有或一批設(shè)計(jì)合理的鋼管的成型端面切割軌 跡，然后用戶選擇其中某一個(gè)軌跡進(jìn)行相貫線軌跡調(diào)整，該模塊實(shí)時(shí)將該軌跡調(diào) 整數(shù)據(jù)輸入數(shù)控切割文件處理模塊的鋼管切割代碼生成模塊使其實(shí)時(shí)修改該軌 跡的切割代碼并在修改完成后立即將修改完成信號(hào)反饋回該模塊，再由該模塊向 顯示模塊發(fā)送更新切割軌跡顯示請(qǐng)求使其顯示經(jīng)過(guò)修改后的切割軌跡。當(dāng)用戶對(duì) 該切割軌跡調(diào)整滿意后，切換到另一個(gè)軌跡進(jìn)行同樣的操作直至所有切割軌跡最 終相互無(wú)干涉的排列成一行。
所述的相貫線軌跡調(diào)整，是指將相貫線軌跡繞鋼管中心軸圓周向旋轉(zhuǎn)和沿鋼 管中心軸軸向移動(dòng)。所述的相貫線軌跡的調(diào)整數(shù)據(jù)，是指對(duì)相貫線軌跡的繞鋼管中心軸圓周向旋 轉(zhuǎn)的角度和沿鋼管中心軸的軸向移動(dòng)的距離兩個(gè)數(shù)據(jù)。
5、數(shù)控切割文件處理模塊，接收從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊輸入的所有設(shè)計(jì)合理的鋼管 的理想成型端面相貫線，從人機(jī)交互模塊輸入的加工工藝參數(shù)和相貫線切割機(jī)床 動(dòng)作指令格式，根據(jù)以上三類數(shù)據(jù)生成這些鋼管成型端面的數(shù)控切割代碼，將這 些代碼一方面還原出鋼管實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)庫(kù)模塊存儲(chǔ)，另一 方面輸送到人機(jī)交互模塊以模擬出切割軌跡顯示給用戶，當(dāng)從人機(jī)交互模塊輸入 套料處理請(qǐng)求時(shí)，根據(jù)從人機(jī)交互模塊輸入的套料模式和套料操作數(shù)據(jù)，修改這 些代碼并以這些代碼生成鋼管的成型端面的數(shù)控切割文件輸出到系統(tǒng)外部存儲(chǔ) 媒介進(jìn)行存儲(chǔ)。
本實(shí)施例所述的套料模式，包括手動(dòng)套料和自動(dòng)套料兩種模式。 本實(shí)施例所述的套料操作數(shù)據(jù)，主要是指在手動(dòng)套料模式下，用戶當(dāng)前操作 的相貫線切割軌跡與空間管架中與之相對(duì)應(yīng)的鋼管的從屬關(guān)系，以及用戶對(duì)該相 貫線軌跡的調(diào)整數(shù)據(jù)。
a)鋼管切割代碼生成模塊，首先，從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊輸入所 有設(shè)計(jì)合理的鋼管的理想成型端面相貫線數(shù)據(jù)，從人機(jī)交互模塊的加工工藝設(shè)定 模塊輸入加工工藝參數(shù)，從人機(jī)交互模塊的數(shù)控機(jī)床指令格式設(shè)定模塊輸入相貫 線切割機(jī)床動(dòng)作指令格式，根據(jù)以上三類數(shù)據(jù)生成這些鋼管的成型端面切割軌跡 代碼。然后，通過(guò)人機(jī)交互模塊的鋼管套料操作模塊修改生成的數(shù)控切割文件中 的鋼管成型端面切割軌跡代碼，當(dāng)從人機(jī)交互模塊的鋼管套料操作模塊輸入自動(dòng) 套料請(qǐng)求時(shí)，該模塊自動(dòng)對(duì)所有設(shè)計(jì)合理的鋼管成型端面相貫線切割代碼進(jìn)行套 料處理并在套料處理完成后將套料處理完成信號(hào)發(fā)送給鋼管相貫線更新模塊以 及人機(jī)交互模塊的鋼管套料操作模塊;當(dāng)從人機(jī)交互模塊的鋼管套料操作模塊輸 入手動(dòng)套料請(qǐng)求時(shí)，該模塊只負(fù)責(zé)不斷從人機(jī)交互模塊的鋼管套料操作模塊輸入 套料操作數(shù)據(jù)，根據(jù)該數(shù)據(jù)修改對(duì)應(yīng)的鋼管的成型端面切割軌跡代碼并在修改完 成后將修改完成信號(hào)發(fā)送給鋼管相貫線更新模塊以及人機(jī)交互模塊的鋼管套料 操作模塊。這些鋼管的數(shù)控切割代碼一路輸出到人機(jī)交互模塊的顯示模塊， 一路 輸出到鋼管相貫線更新模塊，并由該模塊以其生成鋼管的數(shù)控切割文件輸出到系 統(tǒng)外部存儲(chǔ)媒介進(jìn)行存儲(chǔ)。其中，該模塊生成空間管架中所有設(shè)計(jì)合理的鋼管的成型端面數(shù)控切割代 碼，其具體實(shí)施方式
為首先根據(jù)從人機(jī)交互模塊輸入的工藝參數(shù)中的鋼管焊接
工藝參數(shù),對(duì)從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊輸入的所有設(shè)計(jì)合理的鋼管的理 想成型端面相貫線數(shù)據(jù)作出修改;隨后根據(jù)從人機(jī)交互模塊輸入的工藝參數(shù)中的 相貫線切割機(jī)床工件切割工藝的參數(shù)，從該數(shù)據(jù)中取出實(shí)際切割時(shí)刀具切割軌跡 以及刀具在軌跡上的位姿變化，并在該軌跡上添加刀具切割時(shí)導(dǎo)入導(dǎo)出切割軌跡 的曲線；然后根據(jù)從人機(jī)交互模塊輸入的相貫線切割機(jī)床的動(dòng)作指令格式，將刀 具切割軌跡以及刀具在軌跡上的位姿變化以相貫線切割機(jī)床可識(shí)別的代碼形式 描述出來(lái)，該代碼即為鋼管的成型端面數(shù)控切割代碼。
b)鋼管相貫線更新模塊，當(dāng)鋼管切割代碼生成模塊生成所有設(shè)計(jì)合理的鋼管 的成型端面數(shù)控切割代碼時(shí)從鋼管切割代碼生成模塊輸入所有設(shè)計(jì)合理的鋼管 的數(shù)控切割代碼，還原出這些鋼管的實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)，輸出到數(shù)據(jù)庫(kù)模 塊的計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊，當(dāng)從鋼管切割代碼生成模塊接收到自動(dòng)套料完成信息或 單根鋼管數(shù)控文件修改完成信息時(shí)，從鋼管切割代碼生成模塊輸入修改了的鋼管 的成型端面數(shù)控切割代碼，重新還原出這些修改了的鋼管的實(shí)際成型端面相貫線 數(shù)據(jù)并輸送到數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊更新對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。
本實(shí)施例從原始文件輸入到套料處理到數(shù)控加工文件輸出，用戶無(wú)需借助 第三方CAM系統(tǒng)、人為干預(yù)最少，能兼容多樣的空間管架描述文件和多種類型和 型號(hào)的數(shù)控相貫線切割機(jī)，能根據(jù)實(shí)際工藝和數(shù)控相貫線切割機(jī)硬件配置計(jì)算鋼 管實(shí)際成型端面數(shù)控切割代碼，克服了現(xiàn)有技術(shù)中效率低下、兼容性差等缺陷。
18
權(quán)利要求
1、一種空間管架的CAM系統(tǒng)，其特征在于，包括空間管架描述文件處理模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、幾何計(jì)算模塊、人機(jī)交互模塊、數(shù)控切割文件處理模塊，其中空間管架描述文件處理模塊，將空間管架中所有鋼管的參數(shù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)模塊；將數(shù)據(jù)庫(kù)模塊中存儲(chǔ)的所有鋼管的參數(shù)取出并還原出空間管架描述文件；數(shù)據(jù)庫(kù)模塊存儲(chǔ)所有鋼管的幾何數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)空間管架描述文件處理模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、幾何計(jì)算模塊、人機(jī)交互模塊、數(shù)控切割文件處理模塊需要調(diào)度鋼管的幾何數(shù)據(jù)時(shí)隨時(shí)輸出數(shù)據(jù)；幾何計(jì)算模塊根據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊獲取的空間管架中所有鋼管的參數(shù)以及從人機(jī)交互模塊獲取的鋼管相貫線計(jì)算模式，計(jì)算出所有鋼管的成型端面相貫線數(shù)據(jù)；人機(jī)交互模塊將設(shè)定的鋼管相貫線計(jì)算模式傳輸給幾何計(jì)算模塊，并通過(guò)顯示界面將幾何計(jì)算模塊傳來(lái)的參數(shù)和計(jì)算結(jié)果以及系統(tǒng)異常情況顯示給用戶；數(shù)控切割文件處理模塊接收數(shù)據(jù)庫(kù)模塊輸出的鋼管的成型端面相貫線數(shù)據(jù)，生成鋼管的成型端面的數(shù)控切割代碼，這些代碼經(jīng)過(guò)處理后輸出到系統(tǒng)外部的存儲(chǔ)媒介；并將還原出的各鋼管實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)模塊；將生成的各鋼管的成型端面的數(shù)控切割代碼輸入人機(jī)交互模塊供還原出切割軌跡顯示給用戶。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間管架的CAM系統(tǒng)，其特征是，所述的空間管架 描述文件處理模塊，包括文件讀取模塊和文件生成模塊，其中文件讀取模塊讀入空間管架描述文件，取得空間管架中所有鋼管的參數(shù)，將 這些參數(shù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)模塊；文件生成模塊從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊取得空間管架中所有鋼管的參數(shù)，將這些信息還 原成空間管架描述文件，導(dǎo)出至外部的存儲(chǔ)媒介進(jìn)行存儲(chǔ)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間管架的CAM系統(tǒng)，其特征是，所述的數(shù)據(jù)庫(kù)模 塊，包括原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊，其中原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊保存從空間管架描述文件處理模塊獲取的空間管架中所有 鋼管的參數(shù)；計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊接收幾何計(jì)算模塊的空間管架中所有鋼管的成型端面相貫線數(shù)據(jù)和數(shù)控切割文件處理模塊的鋼管的實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)并保存。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間管架的CAM系統(tǒng)，其特征是，所述鋼管的成型 端面相貫線數(shù)據(jù)分兩路輸出， 一路輸出給人機(jī)交互模塊； 一路輸出給數(shù)控切割文 件處理模塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間管架的CAM系統(tǒng)，其特征是，所述的幾何計(jì)算 模塊，包括數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K和相貫線計(jì)算模塊，其中數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K讀取數(shù)據(jù)庫(kù)模塊輸入的空間管架中所有鋼管的參數(shù)，篩選出參 數(shù)的鋼管，將這些鋼管的參數(shù)輸入相貫線計(jì)算模塊；相貫線計(jì)算模塊進(jìn)行成型端面相貫線數(shù)據(jù)的計(jì)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果即該數(shù)據(jù)進(jìn)行 篩選，將該數(shù)據(jù)的鋼管，其計(jì)算結(jié)果輸出至數(shù)據(jù)庫(kù)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，以及其引起的 異常輸出到人機(jī)交互模塊報(bào)告給用戶。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的空間管架的CAM系統(tǒng)，其特征是，所述理想成型端 面相貫線數(shù)據(jù)的計(jì)算，是指，首先從數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K獲得經(jīng)數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K過(guò)濾后的 空間管架中參數(shù)鋼管的參數(shù)，然后根據(jù)從人機(jī)交互模塊獲得的管架不同節(jié)點(diǎn)上鋼 管相貫線計(jì)算模式，依次計(jì)算這些鋼管的成型端面相貫線數(shù)據(jù)，計(jì)算出的數(shù)據(jù)輸 出到數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間管架的C雄系統(tǒng)，其特征是，所述的人機(jī)交互 模塊，包括顯示模塊、數(shù)據(jù)修改模塊、加工工藝設(shè)定模塊、數(shù)控機(jī)床指令格式設(shè) 定模塊、幾何計(jì)算模式設(shè)定模塊和鋼管套料操作模塊，其中顯示模塊將系統(tǒng)處理結(jié)果以及系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況通過(guò)顯示界面反饋給用戶；數(shù)據(jù)修改模塊實(shí)時(shí)修改鋼管基本參數(shù)；加工工藝設(shè)定模塊將用戶設(shè)定的工藝參數(shù)輸送到數(shù)控切割文件處理模塊； 數(shù)控機(jī)床指令格式設(shè)定模塊將用戶設(shè)定的相貫線切割機(jī)床的動(dòng)作指令格式輸 送到數(shù)控切割文件處理模塊；幾何計(jì)算模式設(shè)定模塊將用戶設(shè)定的鋼管相貫線計(jì)算模式輸送到幾何計(jì)算模塊；鋼管套料操作模塊，提供套料處理人機(jī)交互接口，用戶選擇系統(tǒng)自動(dòng)套料處理或手動(dòng)套料處理完成所有鋼管的成型端面的數(shù)控切割文件的套料處理。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的空間管架的CAM系統(tǒng)，其特征是，所述的反饋，包 括圖形和文字兩種方式。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的空間管架的CAM系統(tǒng)，其特征是，所述的套料處理， 是指，將外壁直徑相同的一批鋼管的切割軌跡沿軸向排布成一行，計(jì)算出當(dāng)沿著 這些切割軌跡切割出該批鋼管，所耗費(fèi)的毛坯管總長(zhǎng)度最短時(shí)，每根鋼管成型端 面的切割軌跡需要繞鋼管中心軸線的圓周向旋轉(zhuǎn)角度和沿鋼管中心軸線的軸向移 動(dòng)距離，然后根據(jù)計(jì)算出的這兩個(gè)數(shù)據(jù)修改每根鋼管的成型端面的切割軌跡，進(jìn) 而修改鋼管成型端面的數(shù)控切割文件中描述切割軌跡的代碼。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間管架的CAM系統(tǒng)，其特征是，所述的數(shù)控切 割文件處理模塊，包括鋼管切割代碼生成模塊和鋼管相貫線更新模塊，其中鋼管切割代碼生成模塊根據(jù)從人機(jī)交互模塊輸入的工藝參數(shù)和相貫線切割機(jī) 床的動(dòng)作指令格式，將從數(shù)據(jù)庫(kù)模塊獲取的所有鋼管的成型端面的相貫線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 化成這些鋼管的鋼管成型端面的數(shù)控切割代碼；鋼管相貫線更新模塊從鋼管切割代碼生成模塊獲取所有的鋼管的成型端面相 貫線切割代碼還原出它們的實(shí)際成型端面相貫線數(shù)據(jù)，輸送到數(shù)據(jù)庫(kù)模塊存儲(chǔ)。
全文摘要
一種數(shù)控切割技術(shù)領(lǐng)域的空間管架的CAM系統(tǒng)，包括空間管架描述文件處理模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、幾何計(jì)算模塊、人機(jī)交互模塊、數(shù)控切割文件處理模塊，其中空間管架描述文件處理模塊，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和還原；數(shù)據(jù)庫(kù)模塊存儲(chǔ)所有鋼管的幾何數(shù)據(jù)，供其他模塊調(diào)用；幾何計(jì)算模塊計(jì)算所有鋼管的理想成型端面相貫線數(shù)據(jù)，并判斷每根鋼管的設(shè)計(jì)合理性；人機(jī)交互模塊將幾何計(jì)算模塊傳來(lái)的基本參數(shù)和計(jì)算結(jié)果以及系統(tǒng)異常情況顯示給用戶；數(shù)控切割文件處理模塊將生成鋼管的成型端面的數(shù)控切割代碼輸出到系統(tǒng)外部的存儲(chǔ)媒介。本發(fā)明人為干預(yù)少，工期短，提高了設(shè)計(jì)的可靠性、穩(wěn)定性和兼容性，套料結(jié)果精準(zhǔn)且快速，提高了原材料的利用率和生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)G05B19/4097GK101556471SQ200910051178
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者殷躍紅, 陳柳蕓 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)