CN104678898A - 一种基于cad球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统 - Google Patents

Abstract

一种基于CAD球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统，其组成包括：球片图形生成模块、球片选择模块、三维球片边缘轨迹遍历模块、生成三维球片边缘运动轨迹的数据模块，各模块之间依次组合连接，可实现由球片图形绘制到球片边缘轨迹数据提取的完整功能，大大的简化了轨迹数据的计算方式，解决通过手工计算方法无法解决的球片切割机器人运动轨迹的计算问题，扩大球片切割机器人的使用范围，节省时间和人力并提高计算的精度。本系统为了实现球片切割机运动轨迹的自动读取。

Description

一种基于CAD球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统

技术领域

本发明涉及的是一种数控自动编程技术，具体的说是基于CAD球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统。

背景技术

目前数控编程方法主要有两种：

手工编程。手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。通过简单数学方法，利用计算工具进行刀具轨迹的人工运算，并编制指令。这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。机床工作人员必须掌握中等复杂程度的程序的手工编程。但是对于具有空间自由曲面、复杂型腔的零件，刀具轨迹数据计算相当繁琐，工作量大，容易出错，且很难校对，有些甚至根本无法完成。自动编程：也被称为自动编程的计算机或编程机辅助编程。编程，大部分或全部由计算机完成的工作。如完成的坐标值，写一个单独的计划的一部分，有时甚至帮助处理过程。自动编程，自动刀具运动轨迹，通过电脑或绘图仪检查，程序员可以检查你的程序是正确的，及时的适当的治疗。自动编程，大大降低了程序员的劳动强度，提高工作效率的几倍甚至上百倍，解决复杂零件手工编程解决编程问题。更复杂的工作表面的形状，更复杂的过程，自动编程的优势更加明显。

目前市场上的各种球片切割机，一般根据钢结构的图纸，人工计算出所需的几何参数，输出轨迹数据，多采用手工编程。在参数变得复杂时，手工编程的方法无法满足生产的实际要求。即使有的切割机提供了简单的人机界面，但是仍需由计算机执行生成文件的过程，计算出各个参数，其本质还是手工编程。因此，开发出一套基于自动编程的轨迹数据生成系统，来满足球片切割机对数据轨迹数据的需要，提高设备利用率事很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于开发一种针对数控球片切割机器人的运动轨迹数据自动生成系统，大大的简化了轨迹数据的计算方式，解决通过手工计算方法无法解决的球片切割机器人运动轨迹的计算问题，扩大球片切割机器人的使用范围，节省时间和人力并提高计算的精度。

一种基于CAD球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统，其组成包括：球片图形生成模块、球片选择模块、三维球片边缘轨迹遍历模块、生成三维球片边缘运动轨迹的数据模块，各模块之间依次组合连接，可实现由球片图形绘制到球片边缘轨迹数据提取的完整功能。

所述的一种基于CAD球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统，其特征是球片图形生成模是在AutoCAD主窗口展现球片图形的过程，通常情况下是通过读取已经存在的AutoCAD图形文件得到球片边缘轮廓数据。但是在没有提供球壳板三维图时，可以通过VC++6.0中的程序代码自定义命令来实现三维图形文件的绘制。该模块的实现主要是通过ObjectARX提供的简单实体的生成函数，经过不同方式的实体组合以及布尔函数的运用来实现实体图的生成。

所述的一种基于CAD球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统，其特征是球片边缘轮廓选择模块是基于AutoCAD图形界面完成的功能模块。模块以选择集来存储用户点选的或者限定在固定区域内的球形实体,然后通过循环的访问方式，访问被存储在选择集中的实体来实现该模块功能。

所述的一种基于CAD球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统，其特征是ObjectARX提供了一种称为遍历器的类，用来遍历逐个访问某一集合中所有的对象，便于用户直接观察和访问球片边缘轮廓轨迹。

所述的一种基于CAD球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统，其特征是球片边缘运动轨迹数据模块是本系统的核心模块，依照球片的三维轮廓进行数据的提取。

本发明的目的是这样实现的：本系统为了实现球片切割机运动轨迹的自动读取，按照实现功能的分类将系统划分为四个主要的功能模块：球片图形生成模块、球片选择模块与用户进行交互操作、三维球片边缘轨迹遍历模块、生成三维球片边缘运动轨迹数据模块。各模块之间不必依赖其他模块即可单独实现自身功能，将所有模块组合起来即可实现由球片图形绘制到球片边缘轨迹数据提取的完整功能。

球片图形生成模是在AutoCAD主窗口展现球片图形的过程，通常情况下是通过读取已经存在的AutoCAD图形文件得到球片边缘轮廓数据。但是在没有提供球壳板三维图时，可以通过VC++6.0中的程序代码自定义命令来实现三维图形文件的绘制。该模块的实现主要是通过ObjectARX提供的简单实体的生成函数，经过不同方式的实体组合以及布尔函数的运用来实现实体图的生成。

球片边缘轮廓选择模块是基于AutoCAD图形界面完成的功能模块。模块以选择集来存储用户点选的或者限定在固定区域内的球形实体,然后通过循环的访问方式，访问被存储在选择集中的实体来实现该模块功能。

ObjectARX提供了一种称为遍历器的类，用来遍历逐个访问某一集合中所有的对象，并且可以通过简单实体操作函数行封装与组合调用，生成球片的边缘轨迹轮廓，也可以将不同的实体组合成一个复合实体。便于用户直接观察和访问球片边缘轮廓轨迹。

球片边缘运动轨迹数据模块是本系统的核心模块，依照球片的三维轮廓进行数据的提取。首先利用ObjectARX中提供的AcBr类库的边界表示法对轮廓线的拓扑结构进行逐层遍历，直至遍历至所需的拓扑结构元素。再结合AcGe类库对提取到的拓扑结构元素进行进一步数学计算，最后可以利用AcGe类库中的函数AcGePoint3d Array来接收一系列的控制点，最终得到轨迹数据。

本发明的优点：

1系统不限制球体分割的造型情况，只需读取球片的图形文件，通过人机交互的方式，不必参与人工计算即可自动生成球片边缘轨迹数据；

2大大的简化了轨迹数据的计算方式，解决了通过手工计算方法无法解决的球片切割机器人运动轨迹的计算问题，扩大了球片切割机器人的使用范围，节省了时间和人力并提高了计算的精度。

附图说明

图1为系统的原理框图；

图2为系统类属层次图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

一种基于CAD球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统，其组成包括：球片图形生成模块、球片选择模块、三维球片边缘轨迹遍历模块、生成三维球片边缘运动轨迹的数据模块，各模块之间依次组合连接，可实现由球片图形绘制到球片边缘轨迹数据提取的完整功能。

其特征是球片图形生成模是在AutoCAD主窗口展现球片图形的过程，通常情况下是通过读取已经存在的AutoCAD图形文件得到球片边缘轮廓数据。但是在没有提供球壳板三维图时，可以通过VC++6.0中的程序代码自定义命令来实现三维图形文件的绘制。该模块的实现主要是通过ObjectARX提供的简单实体的生成函数，经过不同方式的实体组合以及布尔函数的运用来实现实体图的生成。

其特征是球片边缘轮廓选择模块是基于AutoCAD图形界面完成的功能模块。模块以选择集来存储用户点选的或者限定在固定区域内的球形实体,然后通过循环的访问方式，访问被存储在选择集中的实体来实现该模块功能。

其特征是ObjectARX提供了一种称为遍历器的类，用来遍历逐个访问某一集合中所有的对象，便于用户直接观察和访问球片边缘轮廓轨迹。

其特征是球片边缘运动轨迹数据模块是本系统的核心模块，依照球片的三维轮廓进行数据的提取。

结合图1，图1为系统的原理框图。本系统为了实现球片切割机运动轨迹的自动读取，按照实现功能的分类将系统划分为四个主要的功能模块：球片图形生成模块、球片选择模块与用户进行交互操作、三维球片边缘轨迹遍历模块、生成三维球片边缘运动轨迹数据模块。各模块之间不必依赖其他模块即可单独实现自身功能，将所有模块组合起来即可实现由球片图形绘制到球片边缘轨迹数据提取的完整功能。

球片图形生成模是在AutoCAD主窗口展现球片图形的过程，通常情况下是通过读取已经存在的AutoCAD图形文件得到球片边缘轮廓数据。但是在没有提供球壳板三维图时，可以通过VC++6.0中的程序代码自定义命令来实现三维图形文件的绘制。该模块的实现主要是通过ObjectARX提供的简单实体的生成函数，经过不同方式的实体组合以及布尔函数的运用来实现实体图的生成。

球片边缘轮廓选择模块是基于AutoCAD图形界面完成的功能模块。模块以选择集来存储用户点选的或者限定在固定区域内的球形实体,然后通过循环的访问方式，访问被存储在选择集中的实体来实现该模块功能。

ObjectARX提供了一种称为遍历器的类，用来遍历逐个访问某一集合中所有的对象，并且可以通过简单实体操作函数行封装与组合调用，生成球片的边缘轨迹轮廓，也可以将不同的实体组合成一个复合实体。便于用户直接观察和访问球片边缘轮廓轨迹。

球片边缘运动轨迹数据模块是本系统的核心模块，依照球片的三维轮廓进行数据的提取。首先利用ObjectARX中提供的AcBr类库的边界表示法对轮廓线的拓扑结构进行逐层遍历，直至遍历至所需的拓扑结构元素。再结合AcGe类库对提取到的拓扑结构元素进行进一步数学计算，最后可以利用AcGe类库中的函数AcGePoint3d Array来接收一系列的控制点，最终得到轨迹数据。

结合图2，图2为系统类属层次图。本系统开发的是DLL动态链接库程序，需要通过AutoCAD加载后操作。软件结构设计是基于C++的编程思想：将主要功能模块进行抽象概括、分析其类属关系、定义类和实现类、最后进行编译和链接。根据ObjectARX系统各功能模块的不同作用，可抽象分析为子类和基类，以及用面向对象编程语言定义的类和实现方法。在进行概括的时候，类属层次模块的设计是软件性能的关键。若类属层次过少，各类实现起来将比较复杂，且代码反复利用性也低；若类属层次过多，继承过于复杂，不利于程序的调试，因此，程序类的划分是非常重要的。

本系统主要控制两个对象，即图形对象实体和非图形对象。因为所有基本图形的操作如将实体加入模型空间、打开AutoCAD数据库、修改实体公有属性等归为基础操作类都是基于BaseAcDb类操作的，其操作基本一致。BaseAcDb类定义了系统所有图形操作函数和最常用的数据。而派生类具有自己特有的形状，并通过其特有的形状来定义具体的图形实现方式。如球、圆柱，它们的读取方式各不相同，在ObjectARX中，图形数据函数定义为虚函数，从而利用C++中的多态性可实现不同对象使用同一函数读取自身数据。图形生成系统包括圆柱类Createcylinder，球类Createsphere，椭球类CreateEllipse等等一应基本图形，它们都是从系统类BaseAcDb中派生出来的。圆柱类CreateCylinder等具体类定义了构成实体的基本数据以及所需图形的自动生成。在本系统中还将旋转、平移等几何操作定义为几何类。通过各类中实体的相互作用实现实体造型的修改、创造、读取数据等功能。采用这种基于类的设计方法，能够增强程序的可读性，避免了重复操作，使得程序结构更加简洁、易读。

Claims (5)

1.一种基于CAD球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统，其组成包括：球片图形生成模块、球片选择模块、三维球片边缘轨迹遍历模块、生成三维球片边缘运动轨迹的数据模块，各模块之间依次组合连接，可实现由球片图形绘制到球片边缘轨迹数据提取的完整功能。

2.根据权利要求1所述的一种基于CAD球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统，其特征是球片图形生成模是在AutoCAD主窗口展现球片图形的过程，通常情况下是通过读取已经存在的AutoCAD图形文件得到球片边缘轮廓数据。但是在没有提供球壳板三维图时，可以通过VC++6.0中的程序代码自定义命令来实现三维图形文件的绘制。该模块的实现主要是通过ObjectARX提供的简单实体的生成函数，经过不同方式的实体组合以及布尔函数的运用来实现实体图的生成。

3.根据权利要求1所述的一种基于CAD球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统，其特征是球片边缘轮廓选择模块是基于AutoCAD图形界面完成的功能模块。模块以选择集来存储用户点选的或者限定在固定区域内的球形实体,然后通过循环的访问方式，访问被存储在选择集中的实体来实现该模块功能。

4.根据权利要求1所述的一种基于CAD球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统，其特征是ObjectARX提供了一种称为遍历器的类，用来遍历（逐个访问）某一集合中所有的对象，便于用户直接观察和访问球片边缘轮廓轨迹。

5.根据权利要求1所述的一种基于CAD球片切割机器人运动轨迹的自动编程系统，其特征是球片边缘运动轨迹数据模块是本系统的核心模块，依照球片的三维轮廓进行数据的提取。