CN104096982A - 一种传动皮带轨迹错位的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种传动皮带轨迹错位的处理方法，该方法包括检测皮带起始位置、默认皮带的起始位置坐标、检测皮带运动轨迹、计算图形是否闭合及更新等步骤，其是将当前点为起点，调整运动点的坐标，使其起点和终点保持一致。本发明采用错位处理技术，极大的提高了摩擦力比较小、皮带变形比较大的高速激光机的加工效率，避免了手工调整加工图形的工作量；避免了图形中出现几个封口不闭合的残次品，降低了损耗，降低了生产成本。

Description

一种传动皮带轨迹错位的处理方法

技术领域

本发明涉及激光雕刻切割机，准确地说是一种针对激光雕刻切割机的传动皮带进行轨迹错位的校正方法，该方法通过矢量图形数据进行优化处理，以解决皮带传动装置中由于皮带拉伸引起的间隙及错位问题。

背景技术

激光机是利用激光对需要雕刻的材料进行雕刻的科技设备，它包括激光器和其输出光路上的气体喷头，所说气体喷头的一端为窗口、另一端为与激光器光路同轴的喷口，气体喷头的侧面连接有气管，特别是所说气管与空气或氧气源相连接，激光机能大大提高雕刻的效率，使被雕刻处的表面光滑、圆润，迅速地降低被雕刻的非金属材料的温度，减少被雕刻物的形变和内应力；可广泛地用于对各种非金属材料进行精细雕刻的领域。激光机作为一种通用型雕刻切割机械，在近10年得到了广泛的应用。从2004年的仅用于广告、印刷行业，到目前大量的用于服装、工艺品、皮革、广告、印刷、包装、金属加工等等行业。可以说只要材料不过分的易燃或热敏感、只要用到切割或者雕刻功能，都可以用激光机来进行加工。

在使用过程中发现，由于激光机使用的传动装置绝大部分是齿轮加皮带所形成的结构，而由于摩擦力的存在且皮带本身具有拉伸变形的特性，这就使得激光头在切割过程当中存在定位不准的情况。如图1所示，会使得封闭图形封口位置不闭合，矩形框所圈定的部分显示出圆形的封口不能闭合。

目前为止为了解决这个问题，市场上存在一种临时解决方案：全手工调整，重新进行定位。这种方法存在三个缺陷：一、对操作人员要求太高，针对激光机使用情况做的调查可知，大部分操作激光机的人员都是高中以下学历；二、严重影响加工效率，手动调整顺序及起点是一个漫长的过程，并且存在调错的可能；三、调整方法不具有可重复操作性。

发明内容

发明人发现，当激光机加工过程中，由于皮带拉伸引起定位不准时，会使得封闭图形封口位置不闭合，而这些不闭合是由于皮带在x方向或者y方向错位引起的。在皮带这些柔性传动装置中，由于摩擦力的存在使得传动皮带产生大约0.1-1mm的拉伸变形，这个拉伸变形在柔性缓冲方面能避免机床的强烈震动，但是在加工精度方面却引入了负面影响，使得机床的定位产生偏差。

对机械运动过程进行分析，以机器限位点为坐标系原点，当机器向x正方向运动时，由于机械摩擦，此时皮带产生拉伸变形使得当前机器的位置比理论位置“滞后”(靠近0点)；而当机器向x轴负方向运动时，皮带拉伸变形使得当前位置比理论位置“超前”(远离0点)。对于柔性传动机械，这个尺寸的误差是可以忽略不计的，从定位方面考虑误差，错位产生与消除仅仅和坐标轴的运动方向有关系。

因此，本发明的首要目地是提供一种传动皮带轨迹错位的处理方法，该方法能够使激光机在雕刻时准确形成封闭的图形，避免皮带轨迹的错位。

本发明的另一个目地在于提供一种传动皮带轨迹错位的处理方法，该方法便于实现，成本低廉，可大大提供激光机的雕刻、切割效率。

为达到上述目的，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种传动皮带轨迹错位的处理方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1、检测皮带起始位置；

2、默认皮带的起始位置坐标为(0，0)；

3、持续检测皮带运动轨迹，判断构成其运动轨迹的运动点是否是有效的图元，是则进行记录，否则重新检测；

4、计算有效的图元所构成的图形是否闭合，是则转到第7步，否则，转到第5步；

5、取起点和终点中具有偏移的点为新起点，并根据新起点更新皮带运动轨迹，检测更新后的皮带的运动轨迹，并判断更新后的运动轨迹的运动点是否是有效图元，是则进行记录，否则重新检测；

6、计算第5步的有效图元所构成的图形是否闭合，是则转到第7步，否则，转到第5步；

7、遍历运动轨迹中的运动点并假设以当前点为起点，调整运动点的坐标，使其起点和终点保持一致。

所述的起点和终点保持一致，是指起点和终点在坐标轴上的拉伸方向的坐标保持一致。

实际应用过程中，在定位精度方面有要求的加工都是属于切割加工，且切割图形首尾相连，只有在这种情况下首尾的精确定位才有意义，此时的精确定位要求是为了把工件切掉(当错位时就有部分粘连而无法切掉)。而在任何一个闭合的图形内部，它的所有坐标轴方向的换向次数都是偶数，比如一个二维的圆，x轴和y轴方向的换向次数都是2次，其中正负各一次相互抵消而回到起点原位。由此把错位问题进行简化，我们不再考虑图形内部的具体细节，而只需要保证在加工一个图形和结束加工时，皮带在坐标轴各个方向上的拉伸一致即可。对进来的数据整体进行遍历，在不修改图形加工顺序及方向的前提下，改变每个图形的加工起点。在二维坐标系中由于闭合图形的x轴和y轴方向的换向次数为偶数，及x轴方向和y轴方向的皮带拉伸量在闭合图形轨迹中可以抵消掉，所以算法只需保证进入图形之前和图形结束之后的x轴方向和y轴方向的拉伸保持一致即可。在此基础上查找每个图的每个节点，满足这个要求的节点都能满足“错位处理”功能的处理效果，因此可以有效地消除皮带错位轨迹，雕刻时准确形成封闭的图形。

所述具有偏移的点是指起点或终点中偏移角最小的点。所述的偏移，是指皮带运动时，当前终点与下一个起点的运动方向通常会发生变化，变化运动方向时，当前终点与下一个起点不是位于同一直线上，而是具有一定的夹角，这种运动轨迹的变化就是偏移，夹角就是偏移角。偏移角最小，就是指下一个起点开始，所有运动方向上的运动点与当前终点的偏移角相比，最小。

所述图元以点坐标的形式保存于内存中，一系列连续运动并且开启激光点构成运动轨迹，这一系列点就是一个个图元，关闭激光的点构成一该个空移动指令，不构成图元；机器加工过程就是一系列的点运动过程，在运动的同时开关激光。

所述遍历运动轨迹中的运动点并假设以当前点为起点，调整运动点的坐标，是将偏移角度最小的起点和终点的拉伸方向的坐标叠加到运动点上。

本发明与现有技术相比，采用错位处理技术，能够使激光机在雕刻时准确形成封闭的图形，避免皮带轨迹的错位，极大的提高了摩擦力比较小、皮带变形比较大的高速激光机的加工效率，避免了手工调整加工图形的工作量；避免了一版图形中出现几个封口不闭合的残次品，降低了损耗，降低了生产成本；进一步推动了激光机产业向更高一步精度加工行业的普及。

附图说明

图1是现有技术的皮带运动轨迹效果图。

图2是本发明实现的皮带运动轨迹效果图。

图3是本发明所实现的控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图2、图3所示，本发明所实现的传动皮带轨迹错位的处理方法，具体包括如下步骤：

1、启动，系统进行初始化，并检测皮带起始位置。

2、初始化完成后，默认皮带的起始位置坐标为(0，0)。

3、持续检测皮带运动轨迹，判断构成其运动轨迹的运动点是否是有效的图元，是则进行记录，否则重新检测。

图元以点坐标的形式保存于内存中，一系列连续运动并且开启激光点构成运动轨迹，这一系列点就是一个个图元，关闭激光的点构成一该个空移动指令，不构成图元；判断的过程就是判断运动点是否运动，且是否开启激光，是则记录该坐标为图元，否则不进行记录。

机器加工过程实质上就是一系列的点运动过程，在运动的同时开关激光，就完成图元的控制。

4、计算有效的图元所构成的图形是否闭合，是则转到第7步，否则，转到第5步；

5、取起点和终点中偏移角最小的点为新起点，改变图元起点及方向，并根据新起点更新皮带运动轨迹，更新p为新的图元终点，更新当前方向为图元结束方向。

检测更新后的皮带的运动轨迹，并判断更新后的运动轨迹的运动点是否是有效图元，是则进行记录，否则重新检测。

6、计算第5步的有效图元所构成的图形是否闭合，是则转到第7步，否则，转到第5步。

7、遍历运动轨迹中的运动点并假设以当前点为起点，调整运动点的坐标，使其起点和终点保持一致。

遍历运动轨迹中的运动点并假设以当前点为起点，调整运动点的坐标，是将偏移角度最小的起点和终点的拉伸方向的坐标叠加到所有的运动点上。所述的起点和终点保持一致，是指起点和终点在坐标轴上的拉伸方向的坐标保持一致。即P点到起点和图元结束方向(图元结束方向就是终点方向)一致。

因此，本发明的通过对皮带运动轨迹的计算、调整，使整个皮带运动轨迹完成封闭的过程，避免了由于机械摩擦、皮带产生拉伸变形产生的错位。极大的提高了摩擦力比较小、皮带变形比较大的高速激光机的加工效率，避免了手工调整加工图形的工作量；避免了一版图形中出现几个封口不闭合的残次品，降低了损耗，降低了生产成本。

且该方法控制简单，便于实现，成本低廉，可大大提供激光机的雕刻、切割效率。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种传动皮带轨迹错位的处理方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)、检测皮带起始位置；

2)、默认皮带的起始位置坐标为(0，0)；

3)、持续检测皮带运动轨迹，判断构成其运动轨迹的运动点是否是有效的图元，是则进行记录，否则重新检测；

4)、计算有效的图元所构成的图形是否闭合，是则转到第7)步，否则，转到第5)步；

5)、取起点和终点中具有偏移的点为新起点，并根据新起点更新皮带运动轨迹，检测更新后的皮带的运动轨迹，并判断更新后的运动轨迹的运动点是否是有效图元，是则进行记录，否则重新检测；

6)、计算第5)步的有效图元所构成的图形是否闭合，是则转到第7)步，否则，转到第5)步；

7)、遍历运动轨迹中的运动点并假设以当前点为起点，调整运动点的坐标，使其起点和终点保持一致。

2.如权利要求1所述的传动皮带轨迹错位的处理方法，其特征在于所述的步骤7)中，起点和终点保持一致，是指起点和终点在坐标轴上的拉伸方向的坐标保持一致。

3.如权利要求1所述的传动皮带轨迹错位的处理方法，其特征在于所述步骤5中，具有偏移的点是指起点或终点中偏移角最小的点。

4.如权利要求1所述的传动皮带轨迹错位的处理方法，其特征在于所述图元以点坐标的形式保存于内存中，一系列连续运动并且开启激光点构成运动轨迹，这一系列点就是一个个图元，关闭激光的点构成一该个空移动指令，不构成图元。

5.如权利要求1所述的传动皮带轨迹错位的处理方法，其特征在于所述步骤7)中，遍历运动轨迹中的运动点并假设以当前点为起点，调整运动点的坐标，是将偏移角度最小的起点和终点的拉伸方向的坐标叠加到运动点上。