CN101968896B - 在三维cad/cam环境中设计和加工轮胎模具用文字的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的系统及方法。它主要由文字设计模块、NC数据生成模块和NC装置组成，文字设计模块通过三维CAD/CAM系统与NC数据生成模块连接，NC数据生成模块与NC装置连接；其中，文字设计模块用于在三维CAD环境中设计和编辑文字，并将文字轮廓提取出来进行显示；NC数据生成模块用于根据文字轮廓生成刀路轨迹并进一步根据机床情况生成NC程序；NC装置用于根据NC程序控制机床的加工动作进行文字加工；三维CAD/CAM系统是轮胎模具用文字设计和加工系统的运行平台，通过CAD/CAM可识别的线元素将文字设计模块与NC数据生成模块连接。

Description

在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的系统及方法。

背景技术

目前在轮胎模具的设计与生产中，有大量的工作涉及到文字的设计与加工，而现有的三维CAD/CAM系统，不能满足企业在产品上对文字的多种设计与加工需求。

目前企业应用的CAD软件也可以实现文字的设计与加工，但其操作过程繁琐，设计出的文字效果不佳，可加工性较低。现在普遍的文字计算机辅助设计是通过以下操作来完成的，首先在二维CAD中设计文字，然后将其导入三维模型中，逐条选择文字轮廓线，判断加工顺序，生成加工路径。这一操作过程的缺点是：1)文字导入三维CAD中以后不能进行修改，若有修改必须在二维CAD中修改，再重新导入三维CAD中。2)文字导入到三维CAD中以后，会分解成很多无序线段，一方面在选择文字轮廓时，只能逐个线条进行选择；另一方面进行加工时，须对线段进行重新排序生成加工轨迹。3)投影在轮胎锥面侧面上的文字轮廓会产生变形。4)不能满足轮胎模具企业的多种文字排列方式。5)不能保证在有弧度的轮胎侧面上文字加工的精度。

发明内容

本发明的目的正是为了解决上述问题，提出了一种直接在三维CAD环境中生成和编辑轮胎模具用文字的系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种在三维CAD环境中生成和编辑轮胎模具用文字的系统，它主要由文字设计模块、NC数据生成模块和NC装置组成，文字设计模块通过三维CAD平台与NC数据生成模块连接，NC数据生成模块与NC装置连接；其中，

文字设计模块用于在三维CAD环境中设计和编辑文字，并将文字轮廓提取出来进行显示；

NC数据生成模块用于根据文字轮廓生成刀路轨迹并进一步根据机床情况生成NC程序；

NC装置用于根据NC程序控制机床的加工动作进行文字加工；

三维CAD/CAM系统是轮胎模具用文字生成、编辑和加工系统的运行平台，通过CAD/CAM可识别的元素表示文字。

所述文字设计模块包括：

文字编辑器，用于编辑文字的内容与样式；

文字预览器，用于对所编辑的文字进行实时预览；

文字格式转换器，用于把编辑好的文字轮廓提取出来转换成三维CAD环境可识别的线；

坐标转换器，用于根据文字的基准点将文字预览器中的文字轮廓进行坐标转换以显示在三维CAD环境中。

所述NC数据生成模块包括：

刀路轨迹生成器，根据文字轮廓和轮胎侧面形状先后进行平面刀路轨迹规划与曲面刀路轨迹规划；

刀路轨迹模拟器，将规划好的曲面刀路轨迹进行三维模拟动画显示；

NC程序生成器，用于根据规划好的曲面刀路轨迹和机床参数进行NC程序编制；

工序文件生成器，用于生成与NC程序相对应的加工工序文件。

一种在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的方法，它的实现步骤为：

1)编辑文字的内容与样式；

2)对文字进行排列和预览；

3)在三维CAD平台中进行文字轮廓的坐标转换和显示；

4)对文字的内外轮廓进行判定；

5)对文字轮廓进行偏置计算；

6)平面刀路轨迹规划；

7)曲面刀路轨迹规划；

8)根据机床参数生成NC代码；

9)控制加工设备完成轮胎上的文字加工。

所述步骤1)中，文字的样式包括：

1-1)字体样式，包括文字大小，显示字体，以及是否有倾斜，加粗，下划线等特征；

1-2)字间、行间样式，包括文字的字间距、行间距以、每行不同大小的文字的垂直对齐方式以及行与行之间的水平对齐方式；

1-3)圆弧排列样式，指文字在轮胎上进行圆弧排列的样式，包括：

水平排列，不对文字进行圆弧排列；或者

完全圆弧化，对文字轮廓上的所有点进行坐标扇形变换，再将点重新连接生成完全圆弧化的文字；或者

直线除外圆弧化，对直线只进行端点的坐标扇形变换，直线的线形不变；或者

不圆弧化，只将每个字的基准点进行坐标扇形变换，文字轮廓本身不发生变化；以及

1-4)行间圆弧排列样式，指行与行之间在文字圆弧排列时的关系，包括：

行间统一圆弧化，把多行看做一个整体进行坐标圆环扇形变换；或者

行间独立圆弧化，把每行单独看做一个整体进行坐标圆环扇形变换。

所述步骤2)中，文字为水平排列时，计算与预览过程为：

2-1)计算每行的行高；

2-2)判断有无特殊字符，如果有，则进行字符间距重设，然后转入下一步；如果没有，直接转入下一步；

2-3)判断是否有隐形字符；如果有，则进行隐形字符的间距重设/宽度重设，然后转入下一步；如果没有，则直接转入下一步；

2-4)根据用户设置的文字倾斜角度设置倾斜变换矩阵m；

2-5)创建有倾角的初始大小的文字；

2-6)获得组成该文字的点线的数量；

2-7)根据点线的数量为该文字申请内存；

2-8)根据用户设置的字体高度与宽度进行文字缩放；

2-9)若将所有的文字生成完成，则进行下一步骤，否则计算下一文字的基准点，重复2-2)到2-8)生成所有文字；

2-10)加入排列基准点信息，对所有文字进行平移处理；

2-11)垂直对齐；

2-12)水平对齐；

2-13)进行预览；

2-14)判断是否输出，不需要输出，则结束；需要输出，则将文字进行坐标变换后显示在CAD/CAM三维环境中。

所述步骤2)中，文字为圆弧排列时，计算与预览过程为：

2-1)先将其水平排列，在水平排列的基础上进行圆弧变换；

2-2)需要完全圆弧化时，将文字轮廓上的所有点进行圆环扇形坐标变换，再将变换后的点进行连接生成圆弧化文字轮廓，此时线型改变，然后进行预览；

需要直线除外圆弧化时，将线型为直线的其它线上所有的点进行圆环扇形坐标变换，直线只对其端点进行坐标变换，此时直线线型保持不变，然后进行预览；

不需要圆弧化时，只将每个字的基准点进行圆环扇形坐标变换，然后对文字进行平移和旋转，进行预览；

2-3)需要行间统一圆弧化时，将所有的行视为了下整体进行圆环扇形坐标变换；

需要行间独立圆弧化时，将每一行视为一个单独的整体进行圆环扇形坐标变换。

所述步骤2)中，在进行完水平排列或者圆弧排列以后，可以选择执行锥面投影，对排列好的文字再次进行变形以防止或减少文字在锥面中投影造成的变形。

所述步骤4)中，对文字的内外轮廓判定的方法为：

4-1)分别在各个轮廓上取一点；

4-2)利用射线交点算法逐个判定点与其他轮廓的包含关系；

若某点在某个轮廓A的内部，则点所在的轮廓B为轮廓A所包含，停止判定轮廓B与其他轮廓的关系；若点在轮廓A的外部，则点所在的轮廓B与轮廓A相互独立；

4-3)根据包含关系，划分各个加工岛。

所述步骤5)中，对文字轮廓进行偏置计算方法为：

5-1)按一定的精度将原轮廓进行打散，打散完的原轮廓即由一组直线段组成；

5-2)利用二分线法对轮廓各个矢量直线段偏置；

5-3)对偏置后的矢量直线段进行方向性赋值；

5-4)对偏置后的矢量直线段进行位置性赋值；

5-5)检查所有的矢量直线段是否组合起来，若没有组合起来则程序停止，若组合起来，则进行下一个步骤；

5-6)当环有自交点时，找出环的自交点，否则进行步骤5-9)；

5-7)通过验证直线段到原轮廓环的距离与偏置距离的大小去除全局自交环；

5-8)用这种方法完成轮廓的内等距环与岛屿环的外等距环的构建；

5-9)将轮廓内等距环与岛屿外等距环合并成一个环；

5-10)当两等距环有交点时，找出两等距环的自交点，否则直接进行覆盖验证；

5-11)检查各个子环是否存在干涉点；

5-12)若存在干涉点，则通过直线段到彼此轮廓环的距离与偏置距离的大小去除互交环；

5-13)检查完所有子环后，将最终的环连接成一个环；

5-14)进行全覆盖验证；

5-15)若经验证已经完全覆盖则停止，否则继续进行偏置得到新的环。

所述步骤6)中，平面刀路轨迹规划的方法为：

6-1)分割曲线段，如分割成100份获得100个点；

6-2)前两点连成线段，求线段L与相应的曲线弧的最大距离d(可将曲线弧看为圆弧，即在线段中点求得的距离就是最大距离)；

6-3)比较距离d和误差δ，若d＞δ，采用黄金分割法(或中点分割法)缩短线段L，求得新的线段和曲线上的点，再判断距离和误差的关系，直到d＜δ，取该点为刀位点；若d＜δ，采用黄金分割法增长线段L，求的新的线段和曲线上的点，再判断距离和误差的关系直到d＞δ，取上一点为刀位点，相应的线段长则为步长；

6-4)依次获得下面的各个刀位点和相应的步长；

所述步骤7)中，曲面刀路轨迹规划的方法为：

7-1)做胎侧零件的偏置面ψ，偏置量为加工深度h；

7-2)采用垂直投影的方式，将平面规划的刀位点投影到偏置面；

7-3)获得曲面偏置面上的各点(x，y，z，

)；

7-4)从初始刀位开始，依次求两刀位点连线的中点坐标；

7-5)求中点到零件表面的高度值H；

7-6)比较高度值H与误差A，如果H＜＝A，刀位点满足误差要求；如果H＞A，添加该中点在曲面上的投影映射点为刀位点；

7-7)重复7-4)到7-6)步，直到H＜＝A为止。

本发明的有益效果如下：

1)可直接在CAD三维设计模式中生成文字，并且可以对生成的文字重新进行编辑。

2)可对文字轮廓进行模块式统一选择，减少了逐个选择文字轮廓的繁琐步骤。

3)文字的多种排列方式，满足了轮胎模具行业对文字的设计需求，其中对轮胎锥面的不变形投影方式，使锥面文字更美观，文字辅助设计与辅助加工的紧密结合极大的减少了轮胎模具的文字设计与加工时间。

附图说明

图1在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字系统的组成结构；

图2在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的方法主流程图；

图3是对文字水平排列的处理流程；

图4是对文字进行圆弧排列的处理流程；

图5是对文字进行锥面投影变换的示意图；

图6是文字内外轮廓的判断方法示意图；

图7是文字的曲线轮廓偏置计算方法示意图；

图8是平面刀路轨迹生成的示意图。

其中，1文字设计模块，11文字编辑器，12文字格式转换器，13坐标转换器，14文字预览器，2NC数据生成模块，21刀路轨迹生成器，22NC程序生成器，23工序文件生成器，24刀路轨迹模拟器，3NC装置，4三维CAD/CAM系统，5文字轮廓编辑器。

具体实施方式

图1中，一种在三维CAD环境中生成和编辑轮胎模具用文字的系统，它主要由文字设计模块1、NC数据生成模块2和NC装置3组成，文字设计模块1通过三维CAD平台4、文字轮廓编辑器5与NC数据生成模块2连接，NC数据生成模块2与NC装置3连接；其中，

文字设计模块1用于在三维CAD环境中设计和编辑文字，并将文字轮廓提取出来进行显示；

NC数据生成模块12用于根据文字轮廓生成刀路轨迹并进一步根据机床情况生成NC程序；

NC装置13用于根据NC程序控制机床的加工动作进行文字加工；

三维CAD/CAM系统5是轮胎模具用文字生成、编辑和加工系统的运行平台，通过CAD/CAM可识别的元素表示文字。

所述文字设计模块1包括：

文字编辑器11，用于编辑文字的内容与样式；

文字预览器14，用于对所编辑的文字进行实时预览；

文字格式转换器12，用于把编辑好的文字轮廓提取出来转换成三维CAD环境可识别的线；

坐标转换器13，用于根据文字的基准点将文字预览器中的文字轮廓进行坐标转换以显示在三维CAD环境中。

所述NC数据生成模块2包括：

刀路轨迹生成器21，根据文字轮廓和轮胎侧面形状先后进行平面刀路轨迹规划与曲面刀路轨迹规划；

刀路轨迹模拟器24，将规划好的曲面刀路轨迹进行三维模拟动画显示；

NC程序生成器22，用于根据规划好的曲面刀路轨迹和机床参数进行NC程序编制；

工序文件生成器23，用于生成与NC程序相对应的加工工序文件。

图2中，在三维CAD环境中生成和编辑轮胎模具用文字的方法，它的实现步骤为：

1)编辑文字的内容与样式；

2)对文字进行排列和预览；

3)在三维CAD平台中进行文字轮廓的坐标转换和显示；

4)对文字的内外轮廓进行判定；

5)对文字轮廓进行偏置计算；

6)平面刀路轨迹规划；

7)曲面刀路轨迹规划；

8)根据机床参数生成NC代码；

9)控制加工设备完成轮胎上的文字加工。

所述步骤1)中，文字的样式包括：

1-1)字体样式，包括文字大小，显示字体，以及是否有倾斜，加粗，下划线等特征；

1-2)字间、行间样式，包括文字的字间距、行间距以、每行不同大小的文字的垂直对齐方式以及行与行之间的水平对齐方式；

1-3)圆弧排列样式，指文字在轮胎上进行圆弧排列的样式，包括：

水平排列，不对文字进行圆弧排列；或者

完全圆弧化，对文字轮廓上的所有点进行坐标扇形变换，再将点重新连接生成完全圆弧化的文字；或者

直线除外圆弧化，对直线只进行端点的坐标扇形变换，直线的线形不变；或者

不圆弧化，只将每个字的基准点进行坐标扇形变换，文字轮廓本身不发生变化；以及

1-4)行间圆弧排列样式，指行与行之间在文字圆弧排列时的关系，包括：

行间统一圆弧化，把多行看作一个整体进行坐标圆环扇形变换；或者

行间独立圆弧化，把每行单独看作一个整体进行坐标圆环扇形变换。

如图3，所述步骤2)中，文字为水平排列时，计算与预览过程为：

2-1)计算每行的行高；

2-2)判断有无特殊字符，如果有，则进行字符间距重设，然后转入下一步；如果没有，直接转入下一步；

2-3)判断是否有隐形字符；如果有，则进行隐形字符的间距重设/宽度重设，然后转入下一步；如果没有，则直接转入下一步；

2-4)根据用户设置的文字倾斜角度设置倾斜变换矩阵m；

2-5)创建有倾角的初始大小的文字；

2-6)获得组成该文字的点线的数量；

2-7)根据点线的数量为该文字申请内存；

2-8)根据用户设置的字体高度与宽度进行文字缩放；

2-9)若将所有的文字生成完成，则进行下一步骤，否则计算下一文字的基准点，重复2-2)到2-8)生成所有文字；

2-10)加入排列基准点信息，对所有文字进行平移处理；

2-11)垂直对齐；

2-12)水平对齐；

2-13)进行预览；

2-14)判断是否输出，不需要输出，则结束；需要输出，则将文字进行坐标变换后显示在CAD/CAM三维环境中。

如图4，所述步骤2)中，文字为圆弧排列时，计算与预览过程为：

2-1)先将其水平排列，在水平排列的基础上进行圆弧变换；

2-2)需要完全圆弧化时，将文字轮廓上的所有点进行圆环扇形坐标变换，再将变换后的点进行连接生成圆弧化文字轮廓，此时线型改变，然后进行预览；

需要直线除外圆弧化时，将线型为直线的其它线上所有的点进行圆环扇形坐标变换，直线只对其端点进行坐标变换，此时直线线型保持不变，然后进行预览；

不需要圆弧化时，只将每个字的基准点进行圆环扇形坐标变换，然后对文字进行平移和旋转，进行预览；

2-3)需要行间统一圆弧化时，将所有的行视为一个整体进行圆环扇形坐标变换；

需要行间独立圆弧化时，将每一行视为一个单独的整体进行圆环扇形坐标变换。

如图5，在水平排列或者圆弧排列后，可以根据需要执行锥面投影，以防止或减少文字在锥面(角度较大的面)上的投影变形。锥面投影过程为：

A)如图5所示，在三维CAD坐标系中，点A绕Z轴顺时针转动角β，使之在XOZ平面内，得到点A1。则变换矩阵为：

$T_{\mathrm{\β}}=\left[\begin{array}{cccc}\cos \mathrm{\β}& \sin \mathrm{\β}& 0& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\β}& 1& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

B)将A1与定位基线与XOZ平面的交点M：[X0，0，Z0]，在XOY平面内移动到原点，得到A2。则变换矩阵为：

$T_M=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ -X_0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

其中定位基线可以是文字的最高点绕圆弧中心做出的圆，也可以是文字的最低点、文字的中点以及其他任何位置的点绕圆心做出的圆，定位基线的选择对投影效果没有影响。

C)在XOZ平面内，将A2绕Y轴顺时针旋转角α，得到A3。变换矩阵为：

$T_{\mathrm{\α}}=\left[\begin{array}{cccc}\cos \mathrm{\α}& 0& -\sin \mathrm{\α}& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ \sin \mathrm{\α}& 0& \cos \mathrm{\α}& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

D)将A3连同旋转中心向回平移，使点M回到初始位置，得到A4。则变换矩阵为：

$T_{-M}=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ X_0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

E)将点A4绕Z轴逆时针转动角β，得到点A5。则变换矩阵为：

$T_{-\mathrm{\β}}=\left[\begin{array}{cccc}\cos (-\mathrm{\β})& \sin (-\mathrm{\β})& 0& 0\\ -\sin (-\mathrm{\β})& \cos (-\mathrm{\β})& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

则变换后点A5的坐标为：

$\left[\begin{array}{c}{X}^{\′}\\ Y^{\′}\\ Z^{\′}\end{array}\right]=\begin{array}{}\end{array}\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]{\·T}_{\mathrm{\β}}\·T_M\·T_{\mathrm{\α}}\·T_{-M}\·T_{-\mathrm{\β}}$

如图5，所述步骤4)中，对文字的内外轮廓判定的方法为：

4-1)分别在各个轮廓上取一点；

4-2)利用射线交点算法逐个判定点与其他轮廓的包含关系；

若某点在某个轮廓A的内部，则点所在的轮廓B为轮廓A所包含，停止判定轮廓B与其他轮廓的关系；若点在轮廓A的外部，则点所在的轮廓B与轮廓A相互独立；

4-3)根据包含关系，划分各个加工岛。

如图6，所述步骤5)中，对文字轮廓进行偏置计算方法为：

5-1)按一定的精度将原轮廓进行打散，打散完的原轮廓即由一组直线段组成；

5-2)利用二分线法对轮廓各个矢量直线段偏置；

5-3)对偏置后的矢量直线段进行方向性赋值；

当偏置前后线段方向一致时，赋予偏置线方向参数1值；不一致时，赋予0值；

5-4)对偏置后的矢量直线段进行位置性赋值；

求出偏置线到原轮廓的最小距离值，当距离值大小偏距值时，赋予偏置线位置参数1值；否则赋予0值；

5-5)检查所有的矢量直线段是否组合起来，若没有组合起来则程序停止，若组合起来，则进行下一个步骤；

5-6)当环有自交点时，找出环的自交点，否则进行步骤5-9)；

5-7)通过验证直线段到原轮廓环的距离与偏置距离的大小去除全局自交环；

5-8)用这种方法完成轮廓的内等距环与岛屿环的外等距环的构建；

5-9)将轮廓内等距环与岛屿外等距环合并成一个环；

5-10)当两等距环有交点时，找出两等距环的自交点，否则直接进行覆盖验证；

覆盖验证的内容为，验证轮廓内等距环与岛屿外等距环是否重合以及形成的环的面积是否小于某值致使无法继续形成有效的等距环。

5-11)检查各个子环是否存在干涉点；

5-12)若存在干涉点，则通过直线段到彼此轮廓环的距离与偏置距离的大小去除互交环；

5-13)检查完所有子环后，将最终的环连接成一个环；

5-14)进行全覆盖验证；

5-15)若经验证已经完全覆盖则停止，否则继续进行偏置得到新的环。

如图7，所述步骤6)中，平面刀路轨迹规划的方法为：

6-1)分割曲线段，如分割成100份获得100个点；

6-2)前两点连成线段，求线段L与相应的曲线弧的最大距离d(可将曲线弧看为圆弧，即在线段中点求得的距离就是最大距离)；

6-3)比较距离d和误差δ，若d＞δ，采用黄金分割法(或中点分割法)缩短线段L，求得新的线段和曲线上的点，再判断距离和误差的关系，直到d＜δ，取该点为刀位点；若d＜δ，采用黄金分割法增长线段L，求的新的线段和曲线上的点，再判断距离和误差的关系直到d＞δ，取上一点为刀位点，相应的线段长则为步长；

6-4)依次获得下面的各个刀位点和相应的步长；

Claims (12)

1.一种在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的系统，其特征是，它主要由文字设计模块、NC数据生成模块和NC装置组成，文字设计模块通过三维CAD/CAM系统、文字轮廓编辑器与NC数据生成模块连接，NC数据生成模块与NC装置连接；其中，

文字设计模块用于在三维CAD环境中设计和编辑文字，并将文字轮廓提取出来进行显示；

NC数据生成模块用于根据文字轮廓生成刀路轨迹并进一步根据机床情况生成NC程序；

NC装置用于根据NC程序控制机床的加工动作进行文字加工；

三维CAD/CAM系统是轮胎模具用文字生成、编辑和加工系统的运行平台，通过CAD/CAM识别的元素表示文字。

2.如权利要求1所述的在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的系统，其特征是，所述文字设计模块包括：

文字编辑器，用于编辑文字的内容与样式；

文字预览器，用于对所编辑的文字进行实时预览；

文字格式转换器，用于把编辑好的文字轮廓提取出来转换成三维CAD环境可识别的线；

坐标转换器，用于根据文字的基准点将文字预览器中的文字轮廓进行坐标转换以显示在三维CAD环境中。

3.如权利要求1所述的在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的系统，其特征是，所述NC数据生成模块包括：

刀路轨迹生成器，根据文字轮廓和轮胎侧面形状先后进行平面刀路轨迹规划与曲面刀路轨迹规划；

刀路轨迹模拟器，将规划好的曲面刀路轨迹进行三维模拟动画显示；

NC程序生成器，用于根据规划好的曲面刀路轨迹和机床参数进行NC程序编制；

工序文件生成器，用于生成与NC程序相对应的加工工序文件。

4.一种在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的方法，其特征是，它的实现步骤为：

1)编辑文字的内容与样式；

2)对文字进行排列和预览；

3)在三维CAD平台中进行文字轮廓的坐标转换和显示；

4)对文字的内外轮廓进行判定；

5)对文字轮廓进行偏置计算；

6)平面刀路轨迹规划；

7)曲面刀路轨迹规划；

8)根据机床参数生成NC代码；

9)控制加工设备完成轮胎上的文字加工。

5.如权利要求4所述的在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的方法，其特征是，所述步骤1)中，文字的样式包括：

1-1)字体样式，包括文字大小，显示字体，以及是否有倾斜，加粗，下划线特征；

1-2)字间、行间样式，包括文字的字间距、行间距、每行不同大小的文字的垂直对齐方式以及行与行之间的水平对齐方式；

1-3)圆弧排列样式，指文字在轮胎上进行圆弧排列的样式，包括：

水平排列，不对文字进行圆弧排列；或者

完全圆弧化，对文字轮廓上的所有点进行坐标扇形变换，再将点重新连接生成完全圆弧化的文字；或者

直线除外圆弧化，对直线只进行端点的坐标扇形变换，直线的线形不变；或者

不圆弧化，只将每个字的基准点进行坐标扇形变换，文字轮廓本身不发生变化；

以及

1-4)行间圆弧排列样式，指行与行之间在文字圆弧排列时的关系，包括：

行间统一圆弧化，把多行看作一个整体进行坐标圆环扇形变换；或者

行间独立圆弧化，把每行单独看作一个整体进行坐标圆环扇形变换。

6.如权利要求4所述的在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的方法，其特征是，所述步骤2)中，文字为水平排列时，计算与预览过程为：

2-1)计算每行的行高；

2-2)判断有无特殊字符，如果有，则进行字符间距重设，然后转入下一步；如果没有，直接转入下一步；

2-3)判断是否有隐形字符；如果有，则进行隐形字符的间距重设/宽度重设，然后转入下一步；如果没有，则直接转入下一步；

2-4)根据用户设置的文字倾斜角度设置倾斜变换矩阵m；

2-5)创建有倾角的初始大小的文字；

2-6)获得组成该文字的点线的数量；

2-7)根据点线的数量为该文字申请内存；

2-8)根据用户设置的字体高度与宽度进行文字缩放；

2-9)若将所有的文字生成完成，则进行下一步骤，否则计算下一文字的基准点，重复2-2)到2-8)生成所有文字；

2-10)加入排列基准点信息，对所有文字进行平移处理；

2-11)垂直对齐；

2-12)水平对齐；

2-13)进行预览；

2-14)判断是否输出，不需要输出，则结束；需要输出，则将文字进行坐标变换后显示在CAD/CAM三维环境中。

7.如权利要求4所述的在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的方法，其特征是，所述步骤2)中，文字为圆弧排列时，计算与预览过程为：

2-1)先将其水平排列，在水平排列的基础上进行圆弧变换；

2-2)需要完全圆弧化时，将文字轮廓上的所有点进行圆环扇形坐标变换，再将变换后的点进行连接生成圆弧化文字轮廓，此时线型改变，然后进行预览；

需要直线除外圆弧化时，将线型为直线的其它线上所有的点进行圆环扇形坐标变换，直线只对其端点进行坐标变换，此时直线线型保持不变，然后进行预览；

不需要圆弧化时，只将每个字的基准点进行圆环扇形坐标变换，然后对文字进行平移和旋转，进行预览；

2-3)需要行间统一圆弧化时，将所有的行视为了下整体进行圆环扇形坐标变换；

需要行间独立圆弧化时，将每一行视为一个单独的整体进行圆环扇形坐标变换。

8.如权利要求6或7所述的在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的方法，其特征是，所述步骤2)中，在进行完水平排列或者圆弧排列以后，执行锥面投影，即为防止文字在有锥度的面上投影产生变形的一种特殊投影方法。

9.如权利要求4所述的在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的方法，其特征是，所述步骤4)中，对文字的内外轮廓判定的方法为：

4-1)分别在各个轮廓上取一点；

4-2)利用射线交点算法逐个判定点与其他轮廓的包含关系；

若某点在某个轮廓A的内部，则点所在的轮廓B为轮廓A所包含，停止判定轮廓B与其他轮廓的关系；若点在轮廓A的外部，则点所在的轮廓B与轮廓A相互独立；

4-3)根据包含关系，划分各个加工岛，一个加工岛，即一个独立的加工连通域。

10.如权利要求4所述的在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的方法，其特征是，所述步骤5)中，对文字轮廓进行偏置计算方法为：

5-1)按设定的精度将原轮廓进行打散，打散完的原轮廓即由一组直线段组成；

5-2)利用二分线法对轮廓各个矢量直线段偏置；

5-3)对偏置后的矢量直线段进行方向性赋值；

5-4)对偏置后的矢量直线段进行位置性赋值；

5-5)检查所有的矢量直线段是否组合起来，若没有组合起来则程序停止，若组合起来，则进行下一个步骤；

5-6)当环有自交点时，找出环的自交点，否则进行步骤5-9)；

5-7)通过验证直线段到原轮廓环的距离与偏置距离的大小去除全局自交环；

5-8)用这种方法完成轮廓的内等距环与岛屿环的外等距环的构建；

5-9)将轮廓内等距环与岛屿外等距环合并成一个环；

5-10)当两等距环有交点时，找出两等距环的自交点，否则直接进行覆盖验证；

5-11)检查各个子环是否存在干涉点；

5-12)若存在干涉点，则通过直线段到彼此轮廓环的距离与偏置距离的大小去除互交环；

5-13)检查完所有子环后，将最终的环连接成一个环；

5-14)进行全覆盖验证；

5-15)若经验证已经完全覆盖则停止，否则继续进行偏置得到新的环。

11.如权利要求4所述的在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的方法，其特征是，所述步骤6)中，平面刀路轨迹规划的方法为：

6-1)分割曲线段，分割成100份获得100个点；

6-2)前两点连成线段，求线段L与相应的曲线弧的最大距离d，此时将曲线弧看为圆弧，即在线段中点求得的距离就是最大距离；

6-3)比较距离d和误差δ，若d＞δ，采用黄金分割法或中点分割法缩短线段L，求得新的线段和曲线上的点，再判断距离和误差的关系，直到d＜δ，取该点为刀位点；若d＜δ，采用黄金分割法增长线段L，求的新的线段和曲线上的点，再判断距离和误差的关系直到d＞δ，取上一点为刀位点，相应的线段长则为步长；

6-4)依次获得下面的各个刀位点和相应的步长。

12.如权利要求4所述的在三维CAD/CAM环境中设计和加工轮胎模具用文字的方法，其特征是，所述步骤7)中，曲面刀路轨迹规划的方法为：

7-1)做胎侧零件的偏置面ψ，偏置量为加工深度h；

7-2)采用垂直投影的方式，将平面规划的刀位点投影到偏置面；

7-3)获得曲面偏置面上的各点(x，y，z，

)，其中为该点的法向量；

7-4)从初始刀位开始，依次求两刀位点连线的中点坐标；

7-5)求中点到零件表面的高度值H；

7-6)比较高度值H与误差A，如果H＜＝A，刀位点满足误差要求；如果H＞A，添加该中点在曲面上的投影映射点为刀位点；

7-7)重复7-4)到7-6)步，直到H＜＝A为止。

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