專利名稱：基于dbf實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工控制方法技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種基于DBF實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
圖形化數(shù)控編程是數(shù)控程序編制的發(fā)展方向，對(duì)于幾何形狀不太復(fù)雜的簡(jiǎn)單零件，計(jì)算簡(jiǎn)單，加工程序不多，采用手工編程較容易實(shí)現(xiàn)，但對(duì)于形狀復(fù)雜或程序量很大的零件，手工編程難于勝任。語(yǔ)言自動(dòng)編程與手工編程相比，提高編程效率數(shù)倍乃至數(shù)十倍，但它必須對(duì)要加工的每一個(gè)幾何體作精確的描述和定義，而某些復(fù)雜的幾何圖形幾乎難以用語(yǔ)言來(lái)精確描述，在三維加工領(lǐng)域更是這樣。特別是當(dāng)今CAD技術(shù)的蓬勃發(fā)展更襯托出這種編程方法的不適應(yīng)性。目前有一些實(shí)現(xiàn)圖形化數(shù)控編程的軟件，但是其所用的CAD繪圖軟件大都難以掌握，而且通過(guò)對(duì)一些車(chē)床最終產(chǎn)品的研究，可以發(fā)現(xiàn)最終的加工圖形種類其實(shí)并不多，完全不需要使用復(fù)雜的CAD繪圖軟件。而繪制DBF圖形的軟件由于其形狀不多，且操作較于其他軟件容易上手。DBF圖形文件，是一種計(jì)算機(jī)可讀的數(shù)據(jù)庫(kù)文件格式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種根據(jù)DBF文件數(shù)據(jù)格式和應(yīng)用特點(diǎn)，從CAD圖形中提取圖形信息并將其轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并結(jié)合數(shù)控加工工藝知識(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機(jī)床能夠識(shí)別的NC代碼，生成數(shù)控加工程序，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)加工控制，且實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)成本低廉，應(yīng)用范圍也較為廣泛的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)及控制方法。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)具有如下構(gòu)成:該系統(tǒng)包括:文件信息讀取模塊、圖元信息分析模塊和NC代碼生成模塊。其中，文件信息讀取模塊用以讀取DBF圖形文件；圖元信息分析模塊用以根據(jù)預(yù)設(shè)的圖元對(duì)所述的DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分；NC代碼生成模塊用以根據(jù)經(jīng)過(guò)劃分的圖形生成NC代碼。該基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)中，所述的圖元信息分析模塊包括:直線圖元單元、橢圓圖元單元和樣條曲線單元。其中，直線圖元單元，用以對(duì)DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分歸納并存儲(chǔ)直線圖元信息；橢圓圖元單元，用以對(duì)DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分歸納并存儲(chǔ)橢圓圖元信息；樣條曲線單元，用以將所述的直線圖元信息和橢圓圖元信息經(jīng)過(guò)小線段曲線擬合，并存儲(chǔ)所生成的圖形。
。該基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)中，所述的樣條曲線單元包括:用以存儲(chǔ)所述的DBF圖形文件中的圖形的頂點(diǎn)信息的第一頂點(diǎn)容器。該基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)中，所述的圖元信息分析模塊還包括:用以存儲(chǔ)根據(jù)所述的DBF圖形文件中的圖形選定的圖元信息的多個(gè)對(duì)象數(shù)組單元。該基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)中，所述的NC代碼生成模塊還包括:用以存儲(chǔ)所述的第一頂點(diǎn)容器存儲(chǔ)的DBF圖形文件中的圖形的頂點(diǎn)信息的第二頂點(diǎn)容器。本發(fā)明還提供一種基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法，該方法包括以下步驟:(I)文件信息讀取模塊讀取DBF圖形文件；(2)圖元信息分析模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的圖元對(duì)所述的DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分；(3) NC代碼生成模塊根據(jù)經(jīng)過(guò)劃分的圖形生成NC代碼。該基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法中，所述的圖元信息分析模塊包括:直線圖元單元、橢圓圖元單元和樣條曲線單元；所述的步驟(2)具體包括以下步驟:(21)讀取所述的DBF圖形文件中的圖形信息；(22)將所述的圖形信息分為直線圖元和橢圓圖元；(23)將所述的直線圖元和橢圓圖元分別與所述的直線圖元單元和橢圓圖元單元內(nèi)的直線圖元信息和橢圓圖元信息比對(duì)，確定圖元頂點(diǎn)；(24)將確定了頂點(diǎn)的圖元擬合曲線之后生成的圖形存入所述的樣條曲線單元。該基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法中的將圖形信息分為直線圖元和橢圓圖元，包括以下步驟:(221)判斷圖形信息的類型；(222)如果圖形為直線類型，則取到該圖形的兩個(gè)端點(diǎn)，并生成相應(yīng)的直線圖元；(223)如果圖形為圓弧類型，則進(jìn)行圓弧取點(diǎn)處理，并將取到的點(diǎn)連接成為多邊形去近似地表示該圖形，據(jù)此生成相應(yīng)的橢圓圖元。該基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法中的進(jìn)行圓弧取點(diǎn)處理，包括以下步驟:(2231)根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的條件劃分該圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角；(2232)計(jì)算并得到用于劃分該圓弧的各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)信息，從而作為所取到的點(diǎn)。該基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法中的劃分該圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角，可以具體為:根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的劃分次數(shù)來(lái)平均劃分圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角。該基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法中的劃分該圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角，也可以包括以下步驟:(22311)根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的最大拱高值h，利用以下公式得到所劃分的圓心角的角度值:角度值=arccos(Cr — h) +r)；其中，arccos為反余弦函數(shù)，r為圓弧的半徑；(22312)根據(jù)所得到的角度值來(lái)劃分圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角。該基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法中的計(jì)算并得到用于劃分該圓弧的點(diǎn)的坐標(biāo)信息，包括以下步驟:(22321)根據(jù)劃分該圓弧的劃分點(diǎn)相對(duì)于劃分起始點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度，得到相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣；(22322)將劃分起始點(diǎn)的坐標(biāo)值與所得到的旋轉(zhuǎn)矩陣相乘，得到該劃分點(diǎn)的坐標(biāo)值。該基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法中，所述的樣條曲線單元包括第一頂點(diǎn)容器；所述的將確定了頂點(diǎn)的圖元擬合曲線之后生成的圖形存入所述的樣條曲線單元，具體為:將所述的圖元的頂點(diǎn)存入所述的第一頂點(diǎn)容器。該基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法中，所述的圖元信息分析模塊還包括多個(gè)對(duì)象數(shù)組單元，所述的將直線圖元和橢圓圖元分別與所述的直線圖元單元和橢圓圖元單元內(nèi)的直線圖元信息和橢圓圖元信息比對(duì)，確定圖元頂點(diǎn)，具體為:將直線圖元和橢圓圖元分別與所述的直線圖元單元和橢圓圖元單元內(nèi)的直線圖元信息和橢圓圖元信息比對(duì)選定圖元信息，并將選定的圖元信息存入所述的對(duì)象數(shù)組單元。該基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法中，所述的NC代碼生成模塊還包括第二頂點(diǎn)容器，所述的NC代碼生成模塊根據(jù)經(jīng)過(guò)劃分的圖形生成NC代碼，具體為:所述的NC代碼生成模塊將對(duì)應(yīng)生成的第一頂點(diǎn)容器放入到所述的第二頂點(diǎn)容器中，并使用該第二頂點(diǎn)容器中的信息調(diào)用樣條曲線類里面實(shí)現(xiàn)的服務(wù)于該容器的對(duì)應(yīng)接口，從而生成與加工要求對(duì)應(yīng)的刀路。采用了該發(fā)明的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)及控制方法，其系統(tǒng)包括文件信息讀取模塊、圖元信息分析模塊和NC代碼生成模塊。該方法中，文件信息讀取模塊讀取DBF圖形文件后；圖元信息分析模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的圖元對(duì)DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分；最后由NC代碼生成模塊根據(jù)經(jīng)過(guò)劃分的圖形生成NC代碼。從而利用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，能夠根據(jù)DBF文件數(shù)據(jù)格式和應(yīng)用特點(diǎn)，從CAD圖形中提取圖形信息并將其轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)控加工工藝知識(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機(jī)床能夠識(shí)別的NC代碼，生成數(shù)控加工程序，并最終實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)加工控制，且本發(fā)明的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)及控制方法，其實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)成本低廉，應(yīng)用范圍也較為廣泛。


圖1為本發(fā)明的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法的步驟流程圖。圖3為本發(fā)明的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法在實(shí)際應(yīng)用中的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1所示，為本發(fā)明的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。在一種實(shí)施方式中，該系統(tǒng)包括文件信息讀取模塊、圖元信息分析模塊和NC代碼生成模塊。其中，文件信息讀取模塊用以讀取DBF圖形文件；圖元信息分析模塊用以根據(jù)預(yù)設(shè)的圖元對(duì)所述的DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分；NC代碼生成模塊用以根據(jù)經(jīng)過(guò)劃分的圖形生成NC代碼。利用該實(shí)施方式中所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基于DBF圖形文件的數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法，如圖2所示，包括以下步驟:(I)文件信息讀取模塊讀取DBF圖形文件；(2)圖元信息分析模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的圖元對(duì)所述的DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分；(3) NC代碼生成模塊根據(jù)經(jīng)過(guò)劃分的圖形生成NC代碼。在一種較優(yōu)選的實(shí)施方式中，該基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)中，所述的圖元信息分析模塊包括用以存儲(chǔ)直線圖元信息的直線圖元單元、用以存儲(chǔ)橢圓圖元信息的橢圓圖元單元以及用以存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)小線段擬合曲線之后生成的圖形的樣條曲線單元，，其中.直線圖元單元，用以對(duì)DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分歸納并存儲(chǔ)直線圖元信息；.橢圓圖元單元，用以對(duì)DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分歸納并存儲(chǔ)橢圓圖元信息；.樣條曲線單元，用以將所述的直線圖元信息和橢圓圖元信息經(jīng)過(guò)小線段曲線擬合，并存儲(chǔ)所生成的圖形。在利用該較優(yōu)選的實(shí)施方式中所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基于DBF圖形文件的數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法中，所述的步驟(2)具體包括以下步驟:(21)讀取所述的DBF圖形文件中的圖形信息；(22)將所述的圖形信息分為直線圖元和橢圓圖元，包括以下步驟:(a)判斷圖形信息的類型；(b)如果圖形為直線類型，則取到該圖形的兩個(gè)端點(diǎn)，并生成相應(yīng)的直線圖元；(C)如果圖形為圓弧類型，則進(jìn)行圓弧取點(diǎn)處理，并將取到的點(diǎn)連接成為多邊形去近似地表示該圖形，據(jù)此生成相應(yīng)的橢圓圖元，所述的進(jìn)行圓弧取點(diǎn)處理，包括以下步驟:(I)根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的條件劃分該圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角，可以具體為:根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的劃分次數(shù)來(lái)平均劃分圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角。也可以包括以下步驟:( i )根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的最大拱高值h，利用以下公式得到所劃分的圓心角的角度值:角度值=arccos(Cr — h) +r)；
其中，arccos為反余弦函數(shù)，r為圓弧的半徑；(ii)根據(jù)所得到的角度值來(lái)劃分圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角；(II)計(jì)算并得到用于劃分該圓弧的各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)信息，從而作為所取到的點(diǎn)，所述的計(jì)算并得到用于劃分該圓弧的點(diǎn)的坐標(biāo)信息，包括以下步驟:(i)根據(jù)劃分該圓弧的劃分點(diǎn)相對(duì)于劃分起始點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度，得到相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣；(ii)將劃分起始點(diǎn)的坐標(biāo)值與所得到的旋轉(zhuǎn)矩陣相乘,得到該劃分點(diǎn)的坐標(biāo)值；(23)將所述的直線圖元和橢圓圖元分別與所述的直線圖元單元和橢圓圖元單元內(nèi)的直線圖元信息和橢圓圖元信息比對(duì)，確定圖元頂點(diǎn)；(24)將確定了頂點(diǎn)的圖元擬合曲線之后生成的圖形存入所述的樣條曲線單元。在一種進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的樣條曲線單元包括:用以存儲(chǔ)所述的DBF圖形文件中的圖形的頂點(diǎn)信息的第一頂點(diǎn)容器。在利用該進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基于DBF圖形文件的數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法中，所述的樣條曲線單元包括第一頂點(diǎn)容器；所述的步驟(24)將確定了頂點(diǎn)的圖元擬合曲線之后生成的圖形存入所述的樣條曲線單元，具體為:將所述的圖元的頂點(diǎn)存入所述的第一頂點(diǎn)容器。在一種更優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的圖元信息分析模塊還包括用以存儲(chǔ)根據(jù)所述的DBF圖形文件中的圖形選定的圖元信息的多個(gè)對(duì)象數(shù)組單元。所述的NC代碼生成模塊還包括用以存儲(chǔ)所述的第一頂點(diǎn)容器存儲(chǔ)的DBF圖形文件中的圖形的頂點(diǎn)信息的第二頂點(diǎn)容器。在利用該更優(yōu)選的實(shí)施方式中所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基于DBF圖形文件的刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法中，所述的步驟(23)將直線圖元和橢圓圖元分別與所述的直線圖元單元和橢圓圖元單元內(nèi)的直線圖元信息和橢圓圖元信息比對(duì)，確定圖元頂點(diǎn)，具體為:將直線圖元和橢圓圖元分別與所述的直線圖元單元和橢圓圖元單元內(nèi)的直線圖元信息和橢圓圖元信息比對(duì)選定圖元信息，并將選定的圖元信息存入所述的對(duì)象數(shù)組單元。所述的步驟(3) NC代碼生成模塊根據(jù)經(jīng)過(guò)劃分的圖形生成NC代碼，具體為:所述的NC代碼生成模塊將對(duì)應(yīng)生成的第一頂點(diǎn)容器放入到所述的第二頂點(diǎn)容器中，并使用該第二頂點(diǎn)容器中的信息調(diào)用樣條曲線類里面實(shí)現(xiàn)的服務(wù)于該容器的對(duì)應(yīng)接口，從而生成與加工要求對(duì)應(yīng)的刀路。在實(shí)際應(yīng)用中，DBF圖形文件可以表示七種圖元信息，即:空移、柱形，錐形、內(nèi)弧、外弧、內(nèi)球、外球。形狀信息的分類似乎有點(diǎn)多，但其實(shí)組成相應(yīng)圖形的圖形元只有兩種:直線和圓弧。直線只需要兩個(gè)點(diǎn)，便可以描述出這條直線來(lái)；所謂的弧形和球形，其實(shí)也都是一個(gè)圓的一部分，所以關(guān)鍵要確定該段弧形或者球形對(duì)應(yīng)的圓的一些信息，而實(shí)際上有了圓心和直徑的量化值就可以確定一個(gè)圓。首先，從DBF文件中獲取到組成圖形的圖元的信息，DBF文件結(jié)構(gòu)相對(duì)于DXF的文件結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單很多，因此圖元信息很容易提取出來(lái)，然后根據(jù)得到圖元信息將圖元進(jìn)行分類(分成上述的直線和圓弧兩種)，再進(jìn)入下一個(gè)模塊進(jìn)行處理。對(duì)圖元信息的處理模塊非常重要，如何取到合適數(shù)量的點(diǎn)來(lái)描繪出圖形的形狀，是這一模塊的主要任務(wù)。對(duì)圖元分析之后，歸納出真正的圖元只有兩種，直線和圓弧，對(duì)于直線，只需要取到兩個(gè)端點(diǎn)即可；而對(duì)于圓弧來(lái)說(shuō)，要用多邊形去近似地表示圓弧。將獲得的點(diǎn)信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，便可以進(jìn)入下一模塊進(jìn)行處理。生成刀路文件模塊，關(guān)鍵在于對(duì)于加工工藝的理解。將已經(jīng)取得的描繪圖形形狀的點(diǎn)信息放到一個(gè)容器中。DBF參數(shù)中有一個(gè)軌跡步長(zhǎng)參數(shù)，這個(gè)參數(shù)的作用實(shí)際上是對(duì)以上所述的點(diǎn)連接而成的直線組成的圖形做了再一次的擬合，使得兩條直線連接處更加平滑。若用戶現(xiàn)在輸入的DBF文件圖形是最簡(jiǎn)單的一段直線和圓弧，則利用本發(fā)明的系統(tǒng)及方法，其處理過(guò)程如圖3所示大體如下:分析整個(gè)軟件的算法設(shè)計(jì)，最關(guān)鍵的部分在于圖形上這些點(diǎn)的取得，如果點(diǎn)取少了，那么最后擬合的圖形就不接近原來(lái)的圖形，那么加工將是失敗的。在對(duì)圖元信息處理的模塊中，樣條曲線類中定義了一個(gè)存放頂點(diǎn)信息的容器，假設(shè)為Container A，并且直線類和圓弧類都維護(hù)一個(gè)這樣的容器。直線類的取點(diǎn)相對(duì)于簡(jiǎn)單,只需要取兩個(gè)點(diǎn)放入Container A中。圓弧類的取點(diǎn)其實(shí)關(guān)鍵在于將圓弧劃分的點(diǎn)是如何得到的，最終我們是將這些點(diǎn)相連構(gòu)成一個(gè)多邊形的一部分，然后去近似的描繪圓弧。圓弧的圓心角很容易求到，一般就是用劃分圓心角的方法，每取一個(gè)點(diǎn)，即將圓心角劃分一次。劃分圓心角的方法有兩種，一是設(shè)定劃分次數(shù)的數(shù)值，但這種方法只針對(duì)圓心角較小的情況，在對(duì)于圓心角的大小不確定的情況下，一般采用拱高劃分的方法。拱高劃分法:根據(jù)圓的拱高的定義，假設(shè)拱高為h，圓弧的半徑為r，那么劃分圓心角的每一個(gè)角的角度值為acos ( (r — h) +r)。當(dāng)然,為求精確，h —般取的很小。最后要求劃分圓弧的點(diǎn)的坐標(biāo)，因?yàn)橹懒藞A弧的半徑以及該點(diǎn)相對(duì)于圓弧的起點(diǎn)角度的變化，那么旋轉(zhuǎn)該角度之后的點(diǎn)的坐標(biāo)很容易求得，具體是用原來(lái)點(diǎn)的坐標(biāo)乘以旋轉(zhuǎn)矩陣(由旋轉(zhuǎn)角度求得)。由于以上取頂點(diǎn)都在圖元信息獲取模塊中，并不針對(duì)具體圖形文件，所以接下來(lái)便要實(shí)現(xiàn)具體文件如何調(diào)用這些取頂點(diǎn)的接口。在刀路生成模塊中，首先，在生成NC代碼的類中，定義了一個(gè)樣條曲線的對(duì)象B，那么我們的目標(biāo)就是把整個(gè)圖形的各個(gè)頂點(diǎn)信息放到B對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)容器ContainerB中。讀取文件信息，并將其中的圖元信息提取出來(lái)，根據(jù)不同的圖元，定義相對(duì)應(yīng)不同的圖元對(duì)象，并且用文件圖元信息的一些量初始化圖元對(duì)象的一些變量，這些變量主要應(yīng)用在取點(diǎn)的線性插補(bǔ)算法中。同時(shí)將這些圖元對(duì)象放入到例如叫PointersA的對(duì)象數(shù)組中，在生成NC代碼的接口使用該對(duì)象數(shù)組調(diào)用其對(duì)應(yīng)的取頂點(diǎn)接口，這些接口的作用主要是取得描繪圖元形狀信息的點(diǎn)同時(shí)將這些點(diǎn)存儲(chǔ)于Container A，接下來(lái)將對(duì)應(yīng)生成的Container A中的點(diǎn)信息放入到NC代碼生成實(shí)現(xiàn)類的ContainerB容器中。在最后生成NC代碼的過(guò)程中，NC代碼生成實(shí)現(xiàn)類有一個(gè)生成刀路文件的接口，根據(jù)相關(guān)的加工工藝以及ContainerB容器中的點(diǎn)信息(即加工圖形的形狀信息)生成對(duì)應(yīng)的NC代碼文件，并加載入系統(tǒng)中。利用本發(fā)明的上述系統(tǒng)及方法，用戶只需要輸入設(shè)計(jì)好的DBF圖形文件，軟件系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)完成圖形解析并生成相應(yīng)的NC代碼，從而用戶可以進(jìn)行相應(yīng)的加工。采用了該發(fā)明的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)及控制方法，其系統(tǒng)包括文件信息讀取模塊、圖元信息分析模塊和NC代碼生成模塊。該方法中，文件信息讀取模塊讀取DBF圖形文件后；圖元信息分析模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的圖元對(duì)DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分；最后由NC代碼生成模塊根據(jù)經(jīng)過(guò)劃分的圖形生成NC代碼。從而利用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，能夠根據(jù)DBF文件數(shù)據(jù)格式和應(yīng)用特點(diǎn)，從CAD圖形中提取圖形信息并將其轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)控加工工藝知識(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機(jī)床能夠識(shí)別的NC代碼，生成數(shù)控加工程序，并最終實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)加工控制，且本發(fā)明的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)及控制方法，其實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)成本低廉，應(yīng)用范圍也較為廣泛。在此說(shuō)明書(shū)中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說(shuō)明書(shū)和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括: 文件信息讀取模塊，用以讀取DBF圖形文件； 圖元信息分析模塊，用以根據(jù)預(yù)設(shè)的圖元對(duì)所述的DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分； NC代碼生成模塊，用以根據(jù)經(jīng)過(guò)劃分的圖形生成NC代碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的圖元信息分析模塊包括: 直線圖元單元，用以對(duì)DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分歸納并存儲(chǔ)直線圖元信息；橢圓圖元單元，用以對(duì)DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分歸納并存儲(chǔ)橢圓圖元信息；樣條曲線單元，用以將所述的直線圖元信息和橢圓圖元信息經(jīng)過(guò)小線段曲線擬合，并存儲(chǔ)所生成的圖形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的樣條曲線單元包括: 第一頂點(diǎn)容器，用以存儲(chǔ)所述的DBF圖形文件中的圖形的頂點(diǎn)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的圖元信息分析模塊還包括: 多個(gè)對(duì)象數(shù)組單元，用以存儲(chǔ)根據(jù)所述的DBF圖形文件中的圖形選定的圖元信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的NC代碼生成模塊還包括: 第二頂點(diǎn)容器，用以存儲(chǔ)所述的第一頂點(diǎn)容器存儲(chǔ)的DBF圖形文件中的圖形的頂點(diǎn)信肩、O
6.一種基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟: (1)文件信息讀取模塊讀取DBF圖形文件； (2)圖元信息分析模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的圖元對(duì)所述的DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分； (3)NC代碼生成模塊根據(jù)經(jīng)過(guò)劃分的圖形生成NC代碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法，其特征在于，所述的圖元信息分析模塊包括:直線圖元單元、橢圓圖元單元和樣條曲線單元；所述的步驟(2)具體包括以下步驟: (21)讀取所述的DBF圖形文件中的圖形信息； (22)將所述的圖形信息分為直線圖元和橢圓圖元； (23)將所述的直線圖元和橢圓圖元分別與所述的直線圖元單元和橢圓圖元單元內(nèi)的直線圖元信息和橢圓圖元信息比對(duì)，確定圖元頂點(diǎn)； (24)將確定了頂點(diǎn)的圖元擬合曲線之后生成的圖形存入所述的樣條曲線單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法，其特征在于，所述的將圖形信息分為直線圖元和橢圓圖元，包括以下步驟: (221)判斷圖形信息的類型； (222)如果圖形為直線類型，則取到該圖形的兩個(gè)端點(diǎn)，并生成相應(yīng)的直線圖元； (223)如果圖形為圓弧類型，則進(jìn)行圓弧取點(diǎn)處理，并將取到的點(diǎn)連接成為多邊形去近似地表示該圖形，據(jù)此生成相應(yīng)的橢圓圖元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法，其特征在于，所述的進(jìn)行圓弧取點(diǎn)處理，包括以下步驟: (2231)根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的條件劃分該圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角； (2232)計(jì)算并得到用于劃分該圓弧的各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)信息，從而作為所取到的點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法，其特征在于，所述的劃分該圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角，具體為: 根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的劃分次數(shù)來(lái)平均劃分圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法，其特征在于，所述的劃分該圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角，包括以下步驟: (22311)根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的最大拱高值h，利用以下公式得到所劃分的圓心角的角度值: 角度值=arccos (Cr — h) +r)； 其中，arccos為反余弦函數(shù)，r為圓弧的半徑； (22312)根據(jù)所得到的角度值來(lái)劃分圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法，其特征在于，所述的計(jì)算并得到用于劃分該圓弧的點(diǎn)的坐標(biāo)信息，包括以下步驟: (22321)根據(jù)劃分該圓弧的劃分點(diǎn)相對(duì)于劃分起始點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度，得到相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣； (22322)將劃分起始點(diǎn)的坐標(biāo)值與所得到的旋轉(zhuǎn)矩陣相乘，得到該劃分點(diǎn)的坐標(biāo)值。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法，其特征在于，所述的樣條曲線單元包括第一頂點(diǎn)容器；所述的將確定了頂點(diǎn)的圖元擬合曲線之后生成的圖形存入所述的樣條曲線單元，具體為: 將所述的圖元的頂點(diǎn)存入所述的第一頂點(diǎn)容器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法，其特征在于，所述的圖元信息分析模塊還包括多個(gè)對(duì)象數(shù)組單元，所述的將直線圖元和橢圓圖元分別與所述的直線圖元單元和橢圓圖元單元內(nèi)的直線圖元信息和橢圓圖元信息比對(duì),確定圖元頂點(diǎn),具體為: 將直線圖元和橢圓圖元分別與所述的直線圖元單元和橢圓圖元單元內(nèi)的直線圖元信息和橢圓圖元信息比對(duì)選定圖元信息，并將選定的圖元信息存入所述的對(duì)象數(shù)組單元。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的控制方法，其特征在于，所述的NC代碼生成模塊還包括第二頂點(diǎn)容器，所述的NC代碼生成模塊根據(jù)經(jīng)過(guò)劃分的圖形生成NC代碼，具體為: 所述的NC代碼生成模塊將對(duì)應(yīng)生成的第一頂點(diǎn)容器放入到所述的第二頂點(diǎn)容器中，并使用該第二頂點(diǎn)容器中的信息調(diào)用樣條曲線類里面實(shí)現(xiàn)的服務(wù)于該容器的對(duì)應(yīng)接口，從而生成與加工要求對(duì)應(yīng)的刀路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)及控制方法，屬于數(shù)控系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域。其系統(tǒng)包括文件信息讀取模塊、圖元信息分析模塊和NC代碼生成模塊。該方法中，文件信息讀取模塊讀取DBF圖形文件后；圖元信息分析模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的圖元對(duì)DBF圖形文件中的圖形進(jìn)行劃分；最后由NC代碼生成模塊根據(jù)經(jīng)過(guò)劃分的圖形生成NC代碼。利用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法能夠從CAD圖形中提取圖形信息并將其轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)控加工工藝知識(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機(jī)床能夠識(shí)別的NC代碼，生成數(shù)控加工程序，并實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)加工控制，且本發(fā)明的基于DBF圖形文件實(shí)現(xiàn)刀具路徑自動(dòng)優(yōu)化的數(shù)控系統(tǒng)及控制方法，其實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)成本低廉，應(yīng)用范圍也較為廣泛。
文檔編號(hào)G05B19/4093GK103197604SQ20131008028
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者張思程, 陳文君, 陳豫, 湯同奎, 鄭之開(kāi) 申請(qǐng)人:上海維宏電子科技股份有限公司