CN101414168A - 微机结合数控滴塑机自动滴塑的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数控滴塑机技术领域，具体的说是一种微机结合数控滴塑机自动滴塑的方法，利用微机提供一种基于图形学与计算几何等知识和算法的处理程序来对图形进行编辑，并设置加工工艺参数，最终生成图形的G代码文件输出到数控滴塑机的数控系统中，由数控系统对数控滴塑机发出指令，进行滴塑加工的智能型自动滴塑的方法。本发明同现有技术相比，允许用户通过软件直接读取CAD图形，并对图形进行编辑，以TCF或CNC格式输出到数控滴塑机的数控系统中，由数控机发出指令到机器，使得整个滴塑过程实现自动化、精确化操作，简化了工艺，提高了加工精确度，优化加工效果，降低加工成本。
Description
[技术领域]
本发明涉及数控滴塑机技术领域，具体的说是一种微机结合数控滴塑机自动滴塑的方法。
[技术背景]
滴塑又称微量射出，是在针织棉布和各种化纤织物、纺织物的表面滴有白色或彩色的滴胶饰品，是一种PVC硅胶类似的产品，箱包、背包、服饰等使用的商标大部分是这种类型，加工比较复杂，我们常说的矽利康商标、矽利康滴塑标、滴塑无纺布、滴塑TC布等就属于这种滴塑，PVC滴塑还可以制成滴塑鞋、鞋垫、托鞋底、沙发靠背、扶手、餐桌台布、麻将桌布、汽车内装饰等系列产品。
21世纪是一个以专业技术和自动化工业，创造财富的时代。在滴塑行业，比如，像产品的生产量和质量上的提高，对一家企业来说，直接与企业的发展息息相关。国内的滴塑行业虽然经过十几年的发展，生产厂家的生产规模日渐扩大，产品应用行业增多，但是在生产滴塑产品当中最重要的上色滴胶，注底料环节，目前还一直延续着十几年前行业刚开始兴起时的工艺，全部采用手工上色滴胶技术，自动滴塑技术的应用，在滴塑行业有着强烈的紧迫感，特别是对工人的需求和管理，困扰着滴塑企业不能大规模的发展，瓶颈在于不能够自动化生产。
目前滴塑行业加工方式主要分为两种：
第一种为纯手工方式滴胶，手工滴胶虽然具备了一定的灵活性，但该种方式主要依靠人眼定位和凭借工人的感觉和经验操作，因而始终存在着加工时一致性不好，精确度不高，加工效率较低以及用工成本高等缺陷。
第二种为单纯依靠示教盒的示教方式滴胶，该种方式下，用户通过示教盒编辑图形，再通过机器进行加工，这种方法虽然能在一定程度上简化加工工序，提高加工效率，但同时它在三个方面有明显的不足之处：一、滴塑模具中不同的层次和大小的路径需要用不同的工艺处理，示教系统不能满足复杂的加工参数设置；二、受人眼方位判别收到视角的影响，难以准确定位三维工件；三、单纯依靠示教盒编辑，加工出来的图形不够平滑。
[发明内容]
本发明的目的是克服现有技术的不足，利用微机提供一种基于图形学与计算几何等知识和算法的处理程序来对图形进行编辑，并设置加工工艺参数，最终生成图形的G代码文件输出到数控滴塑机的数控系统中，由数控系统对数控滴塑机发出指令，进行滴塑加工的智能型自动滴塑的方法。
为实现上述目的，设计一种微机结合数控滴塑机自动滴塑的方法，
(1)首先，利用微机对滴塑图案进行编辑生成加工数据：
a、读取待滴塑工件的滴塑图案的原始CAD数据；
b、对原始CAD数据进行修改，包括删除不需要加工的部分或添加新的图形；
c、设置或修改滴塑工艺参数，包括针头规格、颜色、气压、端口、加工速度、高度补偿，当采用交互式工具选择图形时，显示所选图形的参数，提供界面允许用户修改参数，修改之后的参数采用可视化的方式在屏幕上再现，模拟加工时的特性；
d、路径规划：按照工件的特征，指定加工起点、指定对针点、无条件排序三种方式对图形进行排序，排序的结果是减少空移路径，所述的三种方式的执行过程均是以每一种方式给定的约束或起始条件开始，依次寻找路径最短的图形，添加到队列中，最后达到路径规划的目的，排序的结果以带有箭头提示的虚线显示在屏幕上，如果用户对自动路径规划的结果不满意，可以单独修改某一个图形的方向或重新指定条件进行排序；
e、加工指令输出：将图形的加工数据通过串口或USB以TCF或CNC格式输出至数控滴塑机，按照规划好的路径，将工艺参数转换为加工指令格式，然后将图形的几何特性转换为加工指令进行输出；
(2)然后利用数控滴塑机进行滴塑：数控滴塑机的数控系统进行“单步”或“模拟”加工，观察效果，符合加工要求则开始批量滴塑；不符合，则返回步骤(1)的b步骤，对图形的原始CAD数据重新进行修改设置，直至符合要求，进行批量滴塑。
所述的读取原始CAD数据的方式为：直接取得DXF格式数据文件，或通过加工指令转换获得CAD数据，或通过扫描仪获得位图图像，再采用标准的TWAIN接口，利用Windows调用扫描仪获得的位图图像，然后在界面上通过临摹的方式重建CAD数据。
所述的串口为RS232串口。
与现有技术相比，本发明允许用户通过软件直接读取CAD图形，并对图形进行编辑，以TCF或CNC格式输出到数控滴塑机的数控系统中，由数控机发出指令到机器，使得整个滴塑过程实现自动化、精确化操作，简化了工艺，提高了加工精确度，优化加工效果，降低加工成本。
[附图说明]
图1是本发明的总体结构框图。
图2是本发明中处理流程框图。
图3是本发明的主流程框图。
图4是本发明主流程框图中关于WriteHeader：设置全局文件参数的流程框图。
图5是本发明主流程框图中关于ExportGraphic：输出图形的流程框图。
图6是本发明附图5的“ExportGraphic输出图形的流程框图”中关于ExportBlock：输出阵列或Block的流程框图。
图7是本发明主流程框图中关于WriteEnd：G代码结尾操作的流程框图。
[具体实施方式]
下面结合附图对本发明作进一步说明。
准备至少一套可接受数控指令的数控滴塑机，如宁波微量自动化技术有限公司的WLZDH D541-8B型滴塑机、上海保领电子科技有限公司的PTC RD441DS型滴塑机、石狮恒顺机械厂的HS-DJ5880型滴塑机，这类数控滴塑机的控制系统带有“单步”、“模拟”加工功能，而且对待加工文件可以进行参数修改、起点校正等操作，并具备有TCF或CNC指令的识别能力，可以将识别好的指令转换为执行机构的加工过程。
在微机内嵌入基于图形学与计算几何的各种知识和算法的处理程序，其处理程序及实现的功能如下：
一、利用微机对滴塑图案进行编辑生成加工数据：
第一步：利用微机获取图形源，获取方式为下列三种任择一方式：
第一种是直接获得CAD数据源，由AutoDesk公司推出的DXF格式是行业通用的标准格式，市面上常用的CAD软件、矢量绘图、平面处理软件大多数都支持DXF格式，通过支持DXF格式来直接获得CAD数据。
第二种是通过加工指令转换获得CAD数据，CNC G代码是在数控机床中通用的指令格式，微机通过读取CNC并逐条转换为CAD图形来支持该类数据源。
第三种是通过扫描仪获得位图图像，通过标准的TWAIN接口，借助Windows来调用扫描仪获得图像，然后用户在微机的操作界面上通过临摹的方式重建CAD数据。
第二步、对原始CAD数据进行修改，例如删除不需要加工的部分或添加新的图形等：利用微机中交互式绘图引擎，如CAD绘图引擎，通过标准窗口界面方式提供交互式CAD绘图引擎，绘图引擎的功能包括：以文档的形式存储CAD和图像数据、在屏幕上按照指定的比例显示图形和路径、通过鼠标拖动对图形进行修改、通过输入命令或工具栏添加新的图形；
第三步、设置或修改滴塑工艺参数，包括针头规格、颜色、气压、端口、加工速度、高度补偿，在CAD图形的数据结构中增加对工艺参数的记录，当采用交互式工具选择图形时，显示所选图形的参数，提供界面允许用户修改参数，修改之后的参数通过颜色、线宽等可视化的方式在屏幕上再现，模拟加工时的特性；
第四步、路径规划：按照工件的特征，指定加工起点、指定对针点、无条件排序三种方式对图形进行排序，排序的结果是减少空移路径，反应在加工过程中就是效率的提高。所述的三种方式的执行过程均是以每一种方式给定的约束或起始条件开始，依次寻找路径最短的图形，添加到队列中，最后达到路径规划的目的，排序的结果以带有箭头提示的虚线显示在屏幕上，如果用户对自动路径规划的结果不满意，可以单独修改某一个图形的方向或重新指定条件进行排序；
第五步、加工指令输出：将微机与数控滴塑机采用RS232串口直接连接，从而将将上述TCF或CNC格式的CAD数据导入数控滴塑机的控制系统，或采用存储介质将上述TCF或CNC格式的CAD数据通过数控滴塑机上的USB接口导入数控滴塑机的控制系统，其输出过程主要为：按照上一步骤中规划好的路径，逐条输出带有工艺参数的图形，对每一个图形，首先将设定好的工艺参数转换为加工指令格式，然后将图形的几何特性转换为加工指令后输出，由于TCF与CNC格式本身只能支持点、直线和圆弧三种几何数据，所以在输出时需要将图形按照给定的精度进行拆分，拆分的原理是，任何平面和三维的曲线都可以被参数化的表示为C(t)＝At3+Bt2+Ct+D的连续或分段形式，从参数t的最小到最大范围依次扫描可以连续获得曲线上的点，以直线连接这些点即可生成对应的加工指令。
二、利用数控滴塑机进行滴塑：数控滴塑机的数控系统接收到加工指令后，进行单步或模拟加工滴塑，根据加工效果，满意开始批量滴塑，不满意返回第二步，重新修改、设定进行循环操作，直至满意，然后开始批量滴塑。
上述方法利用微机内嵌程序中具备的独立的二维、三维绘图能力，读取图形代码后，可直接在电脑上独立的进行点、直线、圆弧、椭圆、平面和三维多段线、二维和三维NURBS样条曲线等图形的绘制和编辑。通过单个系统就可以完成从原始图片扫描到路径编辑、工艺配置、自动路径规划、加工指令生成、对针调试和多工件协同加工的全过程，并且整个过程无需任何第三方软件的支持，不会像手工方式一样只能靠人眼识别而无法进行图形的编辑，容易产生感官上的误差，导致加工出来的实物与加工模具产生偏差。
图形编辑完成后，可设置软件提供超过60个可调节的滴塑的工艺参数和机械参数，这样不仅可以胜任滴塑行业对流体控制的复杂要求，更为用户节省平均约30％的编程时间。此外，设计的指令系统还可通过“单步”和“模拟”的方式迅速发现和修改加工效果不理想的区域。全新的针头校正方案可以大大减少因针头偏差导致的时间耽误，并可以减少人为误差，不会像手工方式一样只能依赖工人的经验和感觉加工，且每次滴胶的胶量不是恒定的，易增加废料率和加工成本。
设定好相应的工艺参数和机械参数后，输出滴塑控制系统可识别的文件格式，将软件输出的文件导入到滴塑控制系统或其他兼容的数控系统进行加工，省时省力，且一致性强，不会像手工方式一样全程只由工人手工操作，既耗时又耗力。
Claims (3)
1、一种微机结合数控滴塑机自动滴塑的方法，其特征在于采用如下
步骤：
(1)首先，利用微机对滴塑图案进行编辑生成加工数据：
a、读取待滴塑工件的滴塑图案的原始CAD数据；
b、对原始CAD数据进行修改，包括删除不需要加工的部分或添加新的图形；
c、设置或修改滴塑工艺参数，包括针头规格、颜色、气压、端口、加工速度、高度补偿，当采用交互式工具选择图形时，显示所选图形的参数，提供界面允许用户修改参数，修改之后的参数采用可视化的方式在屏幕上再现，模拟加工时的特性；
d、路径规划：按照工件的特征，指定加工起点、指定对针点、无条件排序三种方式对图形进行排序，排序的结果是减少空移路径，所述的三种方式的执行过程均是以每一种方式给定的约束或起始条件开始，依次寻找路径最短的图形，添加到队列中，最后达到路径规划的目的，排序的结果以带有箭头提示的虚线显示在屏幕上，如果用户对自动路径规划的结果不满意，可以单独修改某一个图形的方向或重新指定条件进行排序；
e、加工指令输出：将图形的加工数据通过串口或USB以TCF或CNC格式输出至数控滴塑机，按照规划好的路径，将工艺参数转换为加工指令格式，然后将图形的几何特性转换为加工指令进行输出；
(2)然后利用数控滴塑机进行滴塑：数控滴塑机的数控系统进行“单步”或“模拟”加工，观察效果，符合加工要求则开始批量滴塑；不符合，则返回步骤(1)的b步骤，对图形的原始CAD数据重新进行修改设置，直至符合要求，进行批量滴塑。
2、如权利要求1所述的一种微机结合数控滴塑机自动滴塑的方法，其特征在于：读取原始CAD数据的方式为直接取得DXF格式数据文件，或通过加工指令转换获得CAD数据，或通过扫描仪获得位图图像，再采用标准的TWAIN接口，利用Windows调用扫描仪获得的位图图像，然后在界面上通过临摹的方式重建CAD数据。
3、如权利要求1所述的一种微机结合数控滴塑机自动滴塑的方法，其特征在于：所述的串口为RS232串口。
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