CN104252153A - Cnc加工程序生成系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种CNC加工程序生成系统，其运行于一CNC加工装置上，所述CNC加工程序生成系统包括CAD图形读入模块、图形预处理模块、CNC加工程序计算模块以及CNC加工程序输出模块。该CAD图形读入模块读入CAD图形，所述图形预处理模块和CNC加工程序计算模块用于优化CNC加工程序路径，该CNC加工程序输出模块输出CNC加工程序。所述CNC加工程序生成系统对加工路径进行优化处理，使得CNC加工装置在加工时速度和精度达到较好的效果，可节约生产成本和提高加工精度。同时，本发明还提供一种CNC加工程序生成方法。

Description

CNC加工程序生成系统及方法

技术领域

本发明涉及一种程序生成系统及方法，尤其涉及一种CNC加工程序生成系统及方法。

背景技术

数控机床（Computer numerical control, CNC）加工装置是一种由程序控制的自动化机床，CNC加工装置能够类推地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，通过计算机将其译码，从而使CNC加工装置执行规定的动作，通过刀具切削毛坯料加工成半成品或成品零件。

现有技术中，已出现将计算机辅助设计（Computer Aided Design， CAD）图形导入到CNC加工装置中，该CNC加工装置的CNC加工程序自动生成。然而CNC加工装置的加工路径没有进行优化，使得加工精度受到影响。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种路径优化的CNC加工程序生成系统。

还有必要提供一种路径优化的CNC加工程序生成方法。

一种CNC加工程序生成系统，其运行于一CNC加工装置上，所述CNC加工程序生成系统包括：

CAD图形读入模块，用于读入一CAD图形的轮廓线；

图形预处理模块，用于生成所述轮廓线的点云集；

CNC加工程序计算模块，用于优化轮廓线的点云集，使曲率小的轮廓线分布较少的点，曲率大的轮廓线分布较多的点；

CNC加工程序输出模块，用于生成并输出该CAD图形的CNC加工程序。

一种程序生成方法，其包括以下步骤：

读入一CAD图形的轮廓线;

生成所述轮廓线的点云集；

生成点云集中每个点的实际法向量；

优化轮廓线的点云集，使曲率小的轮廓线分布较少的点，曲率大的轮廓线分布较多的点；

生成并输出该CAD图形的CNC加工程序。

所述CNC加工程序生成系统及方法对加工路径进行优化，曲率小的轮廓线分布较少的点，曲率大的轮廓线分布较多的点，这样使得CNC加工装置在加工时速度和精度达到较好的效果，可节约生产成本和提高加工精度。

附图说明

图1是本发明CNC加工程序生成系统一较佳实施例的功能模块图。

图2是本发明CNC加工程序生成方法一较佳实施例的运行流程图。

图3是本发明CNC加工程序生成系统读入的一待加工产品的CAD图形的轮廓线的示意图。

图4是图3所示轮廓线的法向量的示意图。

图5是调整图3所示轮廓线的法向量一致向外后的示意图。

图6是图5所示其中其一条轮廓线m生成的点云集的示意图。

图7是优化图6所示轮廓线m的点云集后的点集合的示意图。

主要元件符号说明

CNC加工装置	10
		CNC加工程序生成系统	20
CAD图形读入模块	21
		图形预处理模块	22
CNC加工程序计算模块	23
		CNC加工程序输出模块	24
处理器	30
		存储器	40
显示器	50

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，所示为本发明CNC加工程序生成系统一较佳实施例的功能模块图。该CNC加工程序生成系统20运行于一CNC加工装置10上，用于CNC加工装置10自动生成CNC加工程序。

该CNC加工装置10包括CNC加工程序生成系统20、处理器30、存储器40及显示器50。所述处理器30、显示器50通信连接于该CNC加工程序生成系统20，该CNC加工程序生成系统20存储于所述存储器40。

所述CNC加工程序生成系统20包括CAD图形读入模块21、图形预处理模块22、CNC加工程序计算模块23以及CNC加工程序输出模块24。

该CAD图形读入模块21用于读入一CAD图形的轮廓线。具体的，该CAD图形读入模块21先读入一待加工产品的CAD图形，然后提取所述CAD图形的轮廓线。所述CAD图形包括多条轮廓线。例如，图3所示为CAD图形读入模块21读入的某一待加工产品的CAD图形的轮廓线。

该图形预处理模块22用于生成所述轮廓线的点云集。具体的，该图形预处理模块22首先计算所述待加工产品的CAD图形的每条轮廓线的法向量，如图4所示，箭头t表示每条轮廓线的法向量。然后，调整所有轮廓线的法向量一致向外，如图5所示，以使该轮廓线的加工方向为顺时针或逆时针。调整所有轮廓线的法向量一致向外的方法为，选定一条轮廓线向外的法向量，依照加工方向，计算该轮廓线和其相邻轮廓线的法向量的夹角，并根据夹角判断是否要将相邻的轮廓线的法向量反向：若夹角大于90度就把该相邻轮廓线的法向量反向，否则，则说明该相邻轮廓线的法向量本身已向外；之后，再计算该相邻的法向量向外或法向量已调整向外的轮廓线与其相邻轮廓线的法向量的夹角，并根据夹角判断是否要将下一条相邻的轮廓线的法向量反向，以此类推直到最后一条轮廓线。其中，向外的法向量是指法向量的方向背离待加工产品。之后，将每一条轮廓线按照一定的间距均匀生成点的集合，这些点的集合称作点云集。例如图6所示为其中一轮廓线m生成的点云集。

该图形预处理模块22进一步生成点云集中每个点的实际法向量。具体的，将点云集中每个点与其相邻点之间的顺序向量与该点所在平面的法向量差乘生成每个点的实际法向量，并调整每个点的实际法向量一致向外，如图7所示。每个点的实际法向量垂直于上述顺序向量与该点所在平面的法向量所在的平面。在本实施例中，将每个点的法向量一致向外的方法是，选定一法向量向外的点，依照加工方向，计算该点和其相邻点的法向量的夹角，并根据夹角判断是否要将相邻的点的法向量反向：若夹角大于90度就把该相邻点的法向量反向，否则，则说明该相邻点的法向量本身已向外；之后，再计算该相邻的法向量向外或法向量已调整向外的点与其相邻点的法向量的夹角，并根据夹角判断是否要将下一个相邻的点的法向量反向，以此类推直到最后一点。

该CNC加工程序计算模块23用于优化轮廓线的点云集以生成优化的轮廓线的点集合。具体的，依照加工方向，从选定的第一个点开始，CNC加工程序计算模块23计算该点和其相邻点的实际法向量的夹角，若该夹角对应的曲率小于给定的曲率，那么移除该点，否则跳到下一个点，以此类推对轮廓线的点云集进行优化处理，并输出优化的点集合。由于曲率小的轮廓线的相邻点的实际法向量的夹角相对于曲率大的轮廓线的相邻点的实际法向量的夹角小，这样使得CNC加工路径是经过智能优化过的路径，曲率小的轮廓线分布较少的点，曲率大的轮廓线分布较多的点。例如，图7为处理好的点集合示意图。

该CNC加工程序输出模块24用于生成并输出该CAD图形的CNC加工程序。具体的，该CNC加工程序输出模块24根据优化的轮廓线的点集合及CNC加工路径模板生成该CAD图形的CNC加工程序，并输出该CNC加工程序。

该处理器30用于执行该CNC加工装置10内安装的各类软件，例如，所述的CNC加工程序生成系统20等应用软件。

该存储器40用于存放程序和数据，例如，CNC加工程序生成系统20、CAD图形的参数以及所述CNC加工路径模板等。该存储器40可以是所述CNC加工装置10的内存，例如，硬盘，还可以是可插拔的内存卡、闪存卡等。

该显示器50用于在屏幕上显示各类数据，例如，CAD图形的参数、CNC加工程序等。

图2是本发明CNC加工程序生成方法的较佳实施方式的运行流程图，该方法包括如下步骤：

步骤S201，读入一CAD图形的轮廓线。

步骤S203，生成所述轮廓线的点云集。

步骤S205，生成点云集中每个点的实际法向量。

步骤S207，优化轮廓线的点云集。

步骤S209，生成并输出该CAD图形的CNC加工程序。

所述CNC加工程序生成系统及方法通过导入加工产品的CAD图形，系统自动生成加工路径，且该路径是经过智能优化过的路径，曲率小的轮廓线分布较少的点，曲率大的轮廓线分布较多的点，这样使得CNC加工装置在加工时速度和精度达到较好的效果，可节约生产成本和提高加工精度。

Claims (7)

1.一种CNC加工程序生成系统，其运行于一CNC加工装置上，其特征在于，所述CNC加工程序生成系统包括：

CAD图形读入模块，用于读入一CAD图形的轮廓线；

图形预处理模块，用于生成所述轮廓线的点云集；

CNC加工程序计算模块，用于优化轮廓线的点云集，使曲率小的轮廓线分布较少的点，曲率大的轮廓线分布较多的点；

CNC加工程序输出模块，用于生成并输出该CAD图形的CNC加工程序。

2.如权利要求1所述的CNC加工程序生成系统，其特征在于：该图形预处理模块计算每条轮廓线的法向量，将所有轮廓线的法向量一致向外，以及将每一条轮廓线按照一定的间距均匀生成轮廓的点云集。

3.如权利要求2所述的CNC加工程序生成系统，其特征在于：该图形预处理模块选定一条轮廓线向外的法向量，依照加工方向，计算该轮廓线和其相邻轮廓线的法向量的夹角，并根据夹角判断是否要将相邻的轮廓线的法向量反向：若夹角大于90度就把该相邻轮廓线的法向量反向，否则，则说明该相邻轮廓线的法向量本身已向外；之后，再计算该相邻的法向量向外或法向量已调整向外的轮廓线与其相邻轮廓线的法向量的夹角，并根据夹角判断是否要将下一条相邻的轮廓线的法向量反向，以此类推直到最后一条轮廓线。

4.如权利要求3所述的CNC加工程序生成系统，其特征在于：CNC加工程序计算模块将点云集中相邻点之间的顺序向量与与该点所在平面的法向量差乘生成每个点的实际法向量。

5.如权利要求4所述的CNC加工程序生成系统，其特征在于：该CNC加工程序计算模块选定一法向量向外的点，依照加工方向，计算该点和其相邻点的实际法向量的夹角，若该夹角对应的曲率小于给定的曲率，那么移除该点，否则跳到下一个点，以此类推对轮廓线的点云集进行优化处理。

6.如权利要求5所述的CNC加工程序生成系统，其特征在于：该CNC加工程序输出模块用于根据优化的点集合及CNC加工路径模板生成该CAD图形的CNC加工程序。

7.一种CNC加工程序生成方法，其包括以下步骤：

读入一CAD图形的轮廓线;

生成所述轮廓线的点云集；

生成点云集中每个点的实际法向量；

优化轮廓线的点云集，使曲率小的轮廓线分布较少的点，曲率大的轮廓线分布较多的点；

生成并输出该CAD图形的CNC加工程序。