CN103365252A

CN103365252A - 数控加工图形建模的实现方法和装置

Info

Publication number: CN103365252A
Application number: CN2013103422000A
Authority: CN
Inventors: 高树公; 何家胜
Original assignee: BEIJING MINGLONG CENTURY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Wisdom craftsman (Beijing) Technology Co., Ltd.
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-08-07
Also published as: CN103365252B

Abstract

本发明公开了一种数控加工图形建模的实现方法和装置，该方法的一方面在于在生成加工图形时，根据预定的策略为加工图形中的各基本图形指定布局策略，促使各基本图形能够根据预定的策略，随着加工图形尺寸的变化而自动布局，该方法的另一方面在于在指定布局策略后，为加工图形中的各基本图形指定加工路径，促使数控机头能够根据指定布局策略后的加工图形自动加工出期望的器件结构。本发明通过预定策略为加工图形中的各基本图形指定布局策略，使得在需要加工不同尺寸的加工图形时，只需在加工环节输入期望加工图形的整体尺寸，无需考虑加工图形中的基本图形的变化，省去了繁琐的CAD/CAM图形调整过程，降低了操作员的难度，提高了生产效率。

Description

数控加工图形建模的实现方法和装置

技术领域

本发明涉及数控加工领域，具体来说，涉及一种数据加工图形建模的实现方法和装置。

背景技术

目前，在数控加工领域，数控加工的流程主要分为以下步骤：1、绘制草图；2、利用CAD绘制正式的图纸；3、通过CAM（computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造）软件对CAD绘制的图纸定义和生成用于机床加工的刀具路径；4、根据绘制的图纸和刀具路径进行机床加工。

在上述流程中，整个流程的核心之处是通过CAD绘制正式的图纸，然而，由于传统的CAD设计并不包含自动布局的功能，所以在当设计图形确定下来后，其尺寸和相对位置也就固定了下来，在输出时就不能有任何的改动。但是，在实际生产时，数控加工厂商往往会遇见不同的客户对同一种的产品的需求的区别仅仅是在于尺寸上或者定位上的区别，这就使得数控加工厂商在生产时，需要根据不同的客户的尺寸或定位需求不停的修改同一种产品的CAD图纸和CAM生产路径，而且在修改后，还需要不断的效验修改后的图纸以及路径的正确性。这不仅大大的增加了数控加工厂商的工作量，而且还降低了数控加工厂商的生产效率。

针对相关技术中生产不同尺寸的同一产品时，需要重新修改产品的CAD图纸和CAM生成路径的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中生产不同尺寸的同一产品时，需要重新修改产品的CAD图纸和CAM生成路径的问题，本发明提出一种数据加工图形建模的实现方法和装置，能够使得加工图形中的基本图形在图形外框的尺寸变化时，进行自动布局，避免了在生成不同尺寸的同一产品时，需要重新修改产品的CAD图纸和CAM生成路径的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种数控加工图形建模的实现方法。

该实现方法包括：

对生成的加工图形中的图形外框内的基本图形配置布局策略，其中，布局策略用于在图形外框尺寸变化的情况下对基本图形进行布局；

确定加工图形中的图形外框和基本图形的加工路径。

其中，在对生成的加工图形中的图形外框内的基本图形配置布局策略时，可为图形外框和基本图形确定参照位置，其中，参照位置作为确定图形外框与基本图形之间的间距、以及确定相邻基本图形之间的间距的参照物；并根据参照位置，确定图形外框与基本图形之间的间距、以及确定相邻基本图形之间的间距。

其中，图形外框与基本图形之间的间距、和/或相邻基本图形之间的间距为常数或通过函数表达式进行表示，其中，在函数表达式中，变量为图形外框的尺寸。

其中，图形外框的参照位置为根据图形外框上最靠近外侧的端点构成的几何形框的边界或中心线。

其中，基本图形包括以下至少之一：点、线、多边形。

其中，在基本图形为线的情况下，基本图形的参照位置为线的端点、和/或以线的端点为起点的射线的交点。

此外，在基本图形为多边形的情况下，基本图形的参照位置为根据多边形最靠近外侧的端点构成的几何形框的边界或中心线。

根据本发明的另一方面，提供了一种数控加工图形建模的实现装置。

该实现装置包括：

图形处理模块，用于对生成的加工图形中的图形外框内的基本图形配置布局策略，其中，布局策略用于在图形外框尺寸变化的情况下对基本图形进行布局；

路径处理模块，用于确定加工图形中的所提图形外框和基本图形的加工路径。

其中，图形处理模块进一步包括参照物确定模块和间距确定模块，其中，参照物确定模块，用于为图形外框和基本图形确定参照位置，其中，参照位置作为确定图形外框与基本图形之间的间距、以及确定相邻基本图形之间的间距的参照物；间距确定模块，用于根据参照位置，确定图形外框与基本图形之间的间距、以及确定相邻基本图形之间的间距。

其中，基本图形包括以下至少之一：点、线、多边形。

本发明通过对加工图形中的图形外框内的基本图形配置布局策略，使得图形外框内的基本图形在图形外框尺寸变化时，能够随着图形外框的尺寸变化而自动布局，从而使得在需要加工不同尺寸的同一加工图形时，只需要关注图形外框的尺寸变化即可，无需考虑图形外框内的基本图形的变化，也无需重新修改加工图形，省去了繁琐的CAD/CAM图形调整的过程，降低了操作员的操作难度，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的数控加工图形建模的实现方法的流程示意图；

图2是根据本发明实施例的门型产品模型的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的实际建模时定义矩形包围框边界的示意图；

图4是根据本发明实施例的实际建模时定义加工路径的示意图；

图5是根据本发明实施例的长方体的平面展开图；

图6是根据本发明实施例的数控加工图形建模的实现装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种数控加工图形建模的实现方法。

如图1所示，根据本发明实施例的数控加工图形建模的实现方法包括：

步骤S101，对生成的加工图形中的图形外框内的基本图形配置布局策略，其中，布局策略用于在图形外框尺寸变化的情况下对基本图形进行布局；

步骤S103，确定加工图形中的图形外框和基本图形的加工路径。

其中，基本图形包括以下至少之一：点、线、多边形。

本发明的原理是首先定义一套布局策略，将每个图形的布局和位置都以图形外框、或其他基本图形的边界（或中心线）作为参照，当图形外框尺寸变化时，其他基本图形按照布局策略自适应性变化、自动布局，然后对配置布局策略后的加工图形定义输出的加工路径，路径定义中设置路径包括的图形列表、及路径加工参数，同一路径可以定义多把刀具依次加工。

在本发明中，每个图形（包括图形外框和基本图形）都可以用一个矩形包围框（即根据图形靠近最外侧的端点构成的几何形框）来完全确定其位置，一旦矩形包围框位置确定，图形的位置即可确定。而布局策略也主要是针对这个矩形包围框来设定的，矩形包围框基本的参考位置有左边界、X方向的中心线、右边界、上边界、Y方向的中心线、下边界。而针对于非封闭的曲线，可以将曲线的起点和终点作为参考位置。在本发明中，在配置布局策略时，可以为每个边界（或中心线）指定与相邻的其他基本图形的矩形包围框边界(或中心线)的距离、或者是跟图形外框的距离。布局策略的核心是设定图形在拉伸时，边界（或中心线、起点、终点）之间保持指定距离不变。

以下通过具体实例分别对本发明的上述技术方案中的配置布局策略和配置加工路径进行详细说明。

下面结合图2和图3对本发明中的配置布局策略进行说明。

图2是一种门型产品模型的结构示意图，在图2中，图形外框长度是$DL、图形外框宽度是$DW，这两个参数在设计阶段是未知数，只有在加工环节时才输入；中间矩形可以代表任意基本图形（也称基本图元，如线段、弧线、椭圆/圆、折线、多边形、贝塞尔曲线、嵌入G代码、嵌入路径）或组合图形的矩形包围框，矩形包围框的上、下、左、右边界决定了图形的伸缩和布局。

在对图2中的图形（包括图形外框和基本图形）配置布局策略时，可以为每个图形的左边界、X方向的中心线、右边界、上边界、Y方向的中心线、下边界、起点、终点这八个可选位置（即该图形包围矩形的四个边、两条中心线、以及起点和终点）设置布局策略，布局策略中的参照物可以是其他基本图形或图形外框（一般是由多个独立的图形或线条组成，它们之间的距离需保持一定的距离，它们之间彼此可以互为参照物）的左边界、X方向的中心线、右边界、上边界、Y方向的中心线、下边界、起点、终点、或延长线的交点。在配置布局策略时，指定边界与参照物的距离即可。这里所说的距离可以是固定数值（例如，50mm、100mm等具体数），也可以用计算表达式来表示（例如，$DL/2，表示该距离是图形外框长度的一半），如果表达式为空，则采用固定数值，如果表达式非空，则必采用表达式的计算结果作为对齐的距离。

图3是实际建模时定义矩形包围框边界的示意图，从图3中可以看出，在实际建模时，每个图形的矩形包围框都可以定义一个名称（例如，w1、w2、w3等），在配置布局参照物时，也可以用该名称来指代，而该矩形包围框的边界也可以用结构变量形式来代表该矩形包围框的位置属性，例如，w1的上边界表示为w1.t，w1的宽度为w1.w，该矩形包围框的所有属性都可以作为变量来计算布局的距离。

下面结合图4和图5对本发明中的配置加工路径进行说明。

图4是实际建模时定义加工路径的示意图，从图4中可以看出，不管是封闭矩形w1、w2，还是组合图形（由线段w3、w4、w6、w5、w7,弧线w8、w10、w9八个图元组合而成），只要是需要输出的图形都要定义加工路径，例如，p11定义矩形w1的加工路径，p12定义矩形w2的加工路径，p13定义w3->w4->w6->w8->w10->w9->w7->w5首尾相接的加工路径，当然，在配置加工路径时，也可以定义非封闭的路径。

另外，在配置加工路径时，还可以为同一路径定义多种刀具进行串行加工，每个路径最多可以定义8把刀具，每把刀具可以具有不同的尺寸和形状，可以独自定义刀具直径、刀补偏移等参数，多种刀具组合起来可以加工出特殊的效果。

此外，在配置加工路径时，还可以将路径定义为三维路径，如图5所示，在为该图5配置加工路径时，只需要配置正面的坐标区域的加工路径和长方体的高度的加工路径，就可以完全重构立体，将路径定义为三维路径的好处是使得操作员在设计图纸时，可以直接的设计为平面的图纸，无需设计成三维的立体图纸，从而降低了设计难度，减少了操作员的工作量。

另外，在配置加工路径时，还可以采用嵌入式的方式，即在为加工图形配置加工路径时，可以将第三方设置好的加工路径直接嵌入到加工图形中，从而使得输出时可以作为一个整体进行布局的定义，如对原图进行整体对齐、拉伸等。

根据本发明的实施例，还提供了一种数控加工图形建模的实现装置。

如图6所示，根据本发明实施例的数控加工图形建模的实现装置包括：

图形处理模块61，用于对生成的加工图形中的图形外框内的基本图形配置布局策略，其中，布局策略用于在图形外框尺寸变化的情况下对基本图形进行布局；

路径处理模块62，用于确定加工图形中的所提图形外框和基本图形的加工路径。

其中，图形处理模块61进一步包括参照物确定模块（未示出）和间距确定模块（未示出），其中，参照物确定模块，用于为图形外框和基本图形确定参照位置，其中，参照位置作为确定图形外框与基本图形之间的间距、以及确定相邻基本图形之间的间距的参照物；间距确定模块，用于根据参照位置，确定图形外框与基本图形之间的间距、以及确定相邻基本图形之间的间距。

其中，基本图形包括以下至少之一：点、线、多边形。

此外，在基本图形为多边形的情况下，基本图形的参照位置为根据多边形最靠近外侧的端点构成的几何形框的边界或中心线

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过对加工图形中的图形外框内的基本图形配置布局策略，使得图形外框内的基本图形在图形外框尺寸变化时，能够随着图形外框的尺寸变化而自动布局，从而使得在需要加工不同尺寸的同一加工图形时，只需要关注图形外框的尺寸变化即可，无需考虑图形外框内的基本图形的变化，也无需重新修改加工图形，省去了繁琐的CAD/CAM图形调整的过程，降低了操作员的操作难度，提高了生产效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种数控加工图形建模的实现方法，其特征在于，包括：

对生成的加工图形中的图形外框内的基本图形配置布局策略，其中，所述布局策略用于在所述图形外框尺寸变化的情况下对所述基本图形进行布局；

确定所述加工图形中的所述图形外框和所述基本图形的加工路径。

2.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于，对生成的加工图形中的图形外框内的基本图形配置布局策略包括：

为所述图形外框和所述基本图形确定参照位置，其中，所述参照位置作为确定所述图形外框与所述基本图形之间的间距、以及确定相邻基本图形之间的间距的参照物；

根据所述参照位置，确定所述图形外框与所述基本图形之间的间距、以及确定相邻基本图形之间的间距。

3.根据权利要求2所述的实现方法，其特征在于，所述图形外框与所述基本图形之间的间距、和/或相邻基本图形之间的间距为常数或通过函数表达式进行表示，其中，在所述函数表达式中，变量为所述图形外框的尺寸。

4.根据权利要求2所述的实现方法，其特征在于，所述图形外框的参照位置为根据所述图形外框上最靠近外侧的端点构成的几何形框的边界或中心线。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的实现方法，其特征在于，所述基本图形包括以下至少之一：

点、线、多边形。

6.根据权利要求5所述的实现方法，其特征在于，在所述基本图形为线的情况下，所述基本图形的参照位置为线的端点、和/或以线的端点为起点的射线的交点。

7.根据权利要求5所述的实现方法，其特征在于，在所述基本图形为多边形的情况下，所述基本图形的参照位置为根据所述多边形最靠近外侧的端点构成的几何形框的边界或中心线。

8.一种数控加工图形建模的实现装置，其特征在于，包括：

图形处理模块，用于对生成的加工图形中的图形外框内的基本图形配置布局策略，其中，所述布局策略用于在所述图形外框尺寸变化的情况下对所述基本图形进行布局；

路径处理模块，用于确定所述加工图形中的所提图形外框和所述基本图形的加工路径。

9.根据权利要求8所述的实现装置，其特征在于，所述图形处理模块进一步包括参照物确定模块和间距确定模块，其中，

参照物确定模块，用于为所述图形外框和所述基本图形确定参照位置，其中，所述参照位置作为确定所述图形外框与所述基本图形之间的间距、以及确定相邻基本图形之间的间距的参照物；

间距确定模块，用于根据所述参照位置，确定所述图形外框与所述基本图形之间的间距、以及确定相邻基本图形之间的间距。

10.根据权利要求9所述的实现装置，其特征在于，所述图形外框与所述基本图形之间的间距、和/或相邻所述基本图形之间的间距为常数或通过函数表达式进行表示，其中，在所述函数表达式中，变量为所述图形外框的尺寸。