CN102436215B - 数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法，包括以下步骤首先获取加工料中全部加工图元并确定加工顺序；然后依次遍历加工图元，计算加工图元的行走时间、旋转时间和冲孔时间，比较行走时间和旋转时间的大小，取两者较大的值来计算加工时间：最后累计所有图元的加工时间，并输出加工时间，本发明按照数控冲花打孔机并行控制加工图元的方式来计算加工图元的虚拟加工时间，采用比较加工图元之间的行走时间和旋转时间大小，取两者较大的时间值与冲孔时间来计算加工时间，解决了数控冲花打孔机在并行控制方式应用中快速计算加工时间的方法，提高了虚拟加工时间计算的准确性，可用于数控冲花打孔机中待加工料加工费的快速报价。

Description

数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法

技术领域

本发明涉及皮革等材料的数控加工领域，特别涉及一种数控冲花打孔机中数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法。

背景技术

数控冲花打孔机采用驱动冲刀快速地冲击在皮革等加工材料上，从而在皮革等材料上形成孔洞。在实际应用中会依据加工料的加工时间来确定加工费。加工时间越长，加工单价会越高。现有技术通常是在数控冲花打孔机完成实际的加工操作后才能确定加工时间，这样做会浪费比较多的时间，并占据设备的使用，或者是在计算加工时间按如下方式进行：先计算冲刀行走时间，接着计算冲刀旋转时间，最后计算冲刀冲孔时间，得到整个加工时间为冲刀行走时间、冲刀旋转时间和冲刀冲孔时间三者之和；但是随着技术的提高，如果冲刀加工方式变成了冲刀行走和冲刀旋转同时并行执行，如果还按原来的时间计算方式，则会比较大的偏差，导致计算时间错误。

因此急需一种数控冲花打孔机中数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提出一种数控冲花打孔机中数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法。

本发明的目的是提出一种数控冲花打孔机中数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法，包括以下步骤：

S1：获取加工料中全部加工图元并确定加工顺序；

S2：将加工图元进行分类并编号，计算加工图元之间的行走时间Tmove和加工图元时的旋转时间Trotate，以及计算冲孔时间Tpunch；

S3：判断类型编号是否完毕，如果是，则进入步骤S8；

S4：如果否，则计算不同图元坐标系的切换时间Tswitch；

S5：判断同一类型的加工图元是否加工完毕，如果是，则返回步骤S3；

S6：如果否，则判断图元的加工控制是否为并行控制，如果否，则通过以下公式来计算图元的加工时间：Tsingle＝Tmove+Trotate+Tpunch；

S7：如果是，则比较加工图元之间的行走时间Tmove和加工图元时的旋转时间Trotate大小，取两者较大的时间值与冲孔时间Tpunch按以下公式来计算单个加工图元的加工时间Tsingle：

Tsingle＝max{Tmove，Trotate}+Tpunch；

S8：累计所有图元的加工时间Tsingle和不同图元坐标系的切换时间Tswitch，并输出累计的加工时间Tsingle和切换时间Tswitch之和。

进一步，所述行走时间Tmove通过以下具体步骤进行：

S31：根据待命坐标和当前图元的坐标，获得水平方向的脉冲数和垂直方向的脉冲数；取两个脉冲数中的最大值，作为支配脉冲数P；

S32：根据支配脉冲数P、行走起始频率和行走最高频率、加减速算法确定频率表F[P]；

S33：采用下面的公式可以计算Tmove：

$T_{\mathrm{move}}=\underset{i=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{F\left[i\right]},$

其中，F[P]是P个长度的数组，即为每个脉冲设定一个频率；

S34：设置当前图元的坐标为待命坐标。

进一步，所述步骤中的旋转时间Trotate通过以下具体步骤进行：

S35：根据待命旋转角度和当前图元的旋转角度，获得旋转的脉冲数R；

S36：根据旋转脉冲数R、旋转起始频率和旋转最高频率、加减速算法确定频率表F[R]；

S37采用下面的公式计算旋转时间Trotate：

$T_{\mathrm{rotate}}=\underset{i=1}{\overset{R}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{F\left[i\right]},$

其中，F[R]是R个长度的数组，即为每个脉冲设定一个频率；

S38：设置当前的角度为待命旋转角度。

进一步，所述冲孔时间Tpunch等于落刀时间与抬刀时间之和。

进一步，所述S3中的坐标系切换时间Tswitch的计算通过以下具体步骤进行：

S51：根据先前坐标系和切换坐标系之间的距离，获得水平方向的脉冲数和垂直方向的脉冲数；取两个脉冲数中的最大值，作为支配脉冲数W；

S52：根据支配脉冲数W、行走起始频率和行走最高频率、加减速算法确定频率表F[W]；

S53：采用下面的公式可以计算坐标系切换时间Tswitch：

$T_{\mathrm{switch}}=\underset{i=1}{\overset{W}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{F\left[i\right]},$

其中，F[W]是W个长度的数组，即为每个脉冲设定一个频率。

本发明的优点在于：本发明按照数控冲花打孔机并行控制加工图元的方式来计算加工图元的虚拟加工时间，采用比较加工图元之间的行走时间和加工图元时的旋转时间大小，取两者较大的时间值与冲孔时间来计算单个加工图元的加工时间，然后根据加工图元的类型和加工次序依次计算每一步骤的时间，遍历加工料的所有图元后得到的累计时间，本发明给出了基于并行加工控制方式的虚拟加工时间的计算方法，解决了数控冲花打孔机在并行控制方式应用中快速计算加工时间的方法，提高了虚拟加工时间计算的准确性，可用于数控冲花打孔机中待加工料加工费的快速报价。

本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其它优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明提供的数控冲花打孔机并行控制示意图；

图2为本发明提供的数控冲花打孔机虚拟加工时间计算流程图；

图3为本发明提供的数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法流程图；

图4为本发明提供的待加工料设计图纸示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

图1为本发明提供的数控冲花打孔机并行控制示意图；如图所示，加工冲刀在计算加工图元之间的行走时间Tmove，同时计算加工图元时的旋转时间Trotate旋转，行走和旋转两种动作同时并行工作。

图2为本发明提供的数控冲花打孔机虚拟加工时间计算流程图，图3为本发明提供的数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法流程图，如图所示：本发明提供的数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法，包括以下步骤：

S1：获取加工料中全部加工图元并确定加工顺序；

S2：将加工图元进行分类并编号；加工图元类型分为1、2、...、N；N为最大类型编号。

S3：按类型编号顺序和图元加工顺序依次遍历加工图元，并累计所有图元的加工时间Tsingle和不同图元坐标系的切换时间Tswitch；如先遍历1号类型的图元，接着遍历2号类型的图元，当从1号图元，切换到2号图元时，需要计算切换坐标系的时间。

所述S3中的单个加工图元的加工时间Tsingle的计算通过以下具体步骤进行：

S31：计算加工图元之间的行走时间Tmove；由行走距离决定，采用直线加减速(指数加减速，S型曲线)等算法。

S32：计算加工图元时的旋转时间Trotate；旋转时间Trotate由旋转角度决定，各个类型的待命旋转角度初始值均为0，采用直线加减速(指数加减速，S型曲线)等算法。

S33：计算冲孔时间Tpunch；所述冲孔时间等于落刀时间与抬刀时间的和。

S34：计算同一种类型的加工图元的加工时间：

如果冲刀加工方式是先行走、接着旋转、最后冲孔的顺序进行的，则加工图元时按照先行走、接着旋转、最后冲孔的顺序依次相加进行计算，通过以下公式来计算图元的加工时间，所以图元的加工时间为这个步骤之和：

Tsingle＝Tmove+Trotate+Tpunch。

如果冲刀加工方式是先行走和旋转并行，然后冲孔的顺序进行的，即冲刀行走和冲刀旋转同时并行执行，则通过以下公式来计算图元的加工时间，所以图元的加工时间为这个步骤之和：

比较加工图元之间的行走时间Tmove和加工图元时的旋转时间Trotate大小，取两者较大的时间值与冲孔时间Tpunch按以下公式来计算单个加工图元的加工时间Tsingle：

Tsingle＝max{Tmove，Trotate}+Tpunch；

所述行走时间Tmove通过以下具体步骤进行：

S311：根据待命坐标和当前图元的坐标，获得水平方向的脉冲数和垂直方向的脉冲数；取两个脉冲数中的最大值，作为支配脉冲数P；

S312：根据支配脉冲数P、行走起始频率和行走最高频率、加减速算法确定频率表F[P]；

S313：采用下面的公式可以计算Tmove：

$T_{\mathrm{move}}=\underset{i=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{F\left[i\right]},$

其中，F[P]是P个长度的数组，即为每个脉冲设定一个频率。

S314：设置当前图元的坐标为待命坐标；

计算行走时间初始的待命坐标由软件手工指定，可为设备复位后的起始坐标，行走时间Tmove由行走距离决定；

所述步骤中的旋转时间Trotate通过以下具体步骤进行：

S321：根据待命旋转角度和当前图元的旋转角度，可以获得旋转的脉冲数R；

S322：根据旋转脉冲数R、旋转起始频率和旋转最高频率、加减速算法确定频率表F[R]。

S323：采用下面的公式可以计算Trotate：

$T_{\mathrm{rotate}}=\underset{i=1}{\overset{R}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{F\left[i\right]}$

其中，F[R]，是R个长度的数组，即为每个脉冲设定一个频率。

S324：设置当前的角度为待命旋转角度。

各个类型的待命旋转角度均为0，旋转时间Trotate由旋转角度决定；

所述S3中的坐标系切换时间Tswitch的计算，采用直线加减速(指数加减速，S型曲线)等算法，通过以下具体步骤进行：

S351：根据先前坐标系和切换坐标系之间的距离，可以获得水平方向的脉冲数和垂直方向的脉冲数。取两个脉冲数中的最大值，作为支配脉冲数W；

S352：根据支配脉冲数W、行走起始频率和行走最高频率、加减速算法确定频率表F[W]；

S353：采用下面的公式可以计算Tswitch： $T_{\mathrm{switch}}=\underset{i=1}{\overset{W}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{F\left[i\right]},$

其中，F[W]，是W个长度的数组，即为每个脉冲设定一个频率。

S4：输出累计的加工时间Tsingle和切换时间Tswitch之和。

图4为本发明提供的待加工料设计图纸示意图，如图所示，有两种类型的加工图元。一种是圆形的，一种是降落伞形状的，一个加工类型对应一个机械坐标系，不同类型对应不同的坐标系统，加工中，首先是把1号类型(圆形的)的加工图元，遍历加工完毕，之后从1号类型切换到2号类型坐标系(降落伞形状的)，接着把2号类型的加工图元遍历加工完毕，最后结束整个加工过程；在实际操作时，切换坐标系时间Tswitch需要时间，单个加工图元的加工时间Tsingle由行走时间Tmove、旋转时间Trotate、冲孔时间Tpunch三部分确定：计算行走时间初始的待命坐标由软件手工指定，可为设备复位后的起始坐标。各个类型的待命旋转角度均为0。然后判断类型编号是否完毕，如果所有类型图元都计算完毕，则直接输出得到的加工虚拟时间；如果否，则计算不同图元坐标系的切换时间Tswitch并判断同一类型的加工图元是否加工完毕，如果同一类型的加工图元加工完毕，则返回前面步骤检查；否则，判断图元的加工控制是否为并行控制，并分成两种情况来计算图元加工时间，如果冲刀加工控制方式是先行走、接着旋转、最后冲孔的顺序进行，则通过以下公式来计算图元的加工时间：Tsingle＝Tmove+Trotate+Tpunch；如果冲刀加工方式是先行走和旋转并行，然后冲孔的顺序进行的，即冲刀行走和冲刀旋转同时并行执行，则比较加工图元之间的行走时间Tmove和加工图元时的旋转时间Trotate大小，取两者较大的时间值与冲孔时间Tpunch按以下公式来计算单个加工图元的加工时间Tsingle：

Tsingle＝max{Tmove，Trotate}+Tpunch；

最后，累计所有图元的加工时间Tsingle和不同图元坐标系的切换时间Tswitch，并输出累计的加工时间Tsingle和切换时间Tswitch之和。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：获取加工料中全部加工图元并确定加工顺序；

S2：将加工图元进行分类并编号，计算加工图元之间的行走时间Tmove和加工图元时的旋转时间Trotate，以及计算冲孔时间Tpunch；

S3：判断类型编号是否完毕，如果是，则进入步骤S8；

S4：如果否，则计算不同图元坐标系的切换时间Tswitch；

S5：判断同一类型的加工图元是否加工完毕，如果是，则返回步骤S3；

S6：如果否，则判断图元的加工控制是否为并行控制，如果否，则通过以下公式来计算图元的加工时间：Tsingle=Tmove+Trotate+Tpunch；

S7：如果是，则比较加工图元之间的行走时间Tmove和加工图元时的旋转时间Trotate大小，取两者较大的时间值与冲孔时间Tpunch按以下公式来计算单个加工图元的加工时间Tsingle：

Tsingle=max{Tmove,Trotate}+Tpunch；

S8：累计所有图元的加工时间Tsingle和不同图元坐标系的切换时间Tswitch，并输出累计的加工时间Tsingle和切换时间Tswitch之和。

2.根据权利要求1所述的数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法，其特征在于：所述行走时间Tmove通过以下具体步骤进行：

S31：根据待命坐标和当前图元的坐标，获得水平方向的脉冲数和垂直方向的脉冲数；取两个脉冲数中的最大值，作为支配脉冲数P；

S32：根据支配脉冲数P、行走起始频率和行走最高频率、加减速算法确定频率表F[P]；

S33：采用下面的公式可以计算Tmove：

$T_{\mathrm{move}}=\underset{i=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{F\left[i\right]},$

其中，F[P]是P个长度的数组，即为每个脉冲设定一个频率；

S34：设置当前图元的坐标为待命坐标。

3.根据权利要求1所述的数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法，其特征在于：所述步骤中的旋转时间Trotate通过以下具体步骤进行：

S35：根据待命旋转角度和当前图元的旋转角度，获得旋转的脉冲数R；

S36：根据旋转脉冲数R、旋转起始频率和旋转最高频率、加减速算法确定频率表F[R]；

S37采用下面的公式计算旋转时间Trotate：

$T_{\mathrm{rotate}}=\underset{i=1}{\overset{R}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{F\left[i\right]},$

其中，F[R]是R个长度的数组，即为每个脉冲设定一个频率；

S38：设置当前的角度为待命旋转角度。

4.根据权利要求1所述的数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法，其特征在于：所述冲孔时间Tpunch等于落刀时间与抬刀时间之和。

5.根据权利要求1所述的数控冲花打孔机并行控制加工时间虚拟计算方法，其特征在于：所述S4中的坐标系切换时间Tswitch的计算通过以下具体步骤进行：

S51：根据先前坐标系和切换坐标系之间的距离，获得水平方向的脉冲数和垂直方向的脉冲数；取两个脉冲数中的最大值，作为支配脉冲数W；

S52：根据支配脉冲数W、行走起始频率和行走最高频率、加减速算法确定频率表F[W]；

S53：采用下面的公式可以计算坐标系切换时间Tswitch：

$T_{\mathrm{switch}}=\underset{i=1}{\overset{W}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{F\left[i\right]},$

其中，F[W]是W个长度的数组，即为每个脉冲设定一个频率。

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