CN105665922A - 一种不规则形状三维件的特征点的寻找方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不规则形状三维件的特征点的寻找方法，包括以下步骤：使工件上的圆孔的直径面呈水平放置；在圆孔的直径面上找出第一个起始点B；得到第一X轴向停止点B1的坐标和第二X轴向停止点B2的坐标；计算第一X轴向停止点B1和第二X轴向停止点B2的X轴向中点B3的坐标；在圆孔的直径面上找出第二起始点A，得到第一Y轴向停止点A1的坐标和第二Y轴向停止点A2的坐标，计算第一Y轴向停止点A1和第二Y轴向停止点A2的Y轴向中点A3的坐标；确定圆心C的坐标；由圆心C测量到圆孔的半径r，再找出两个象限点N和P；以寻找到的圆心C、象限点N、P为基础进行坐标转化。本发明能快速找到特征点，为这类工件加工提供基础。

Description

一种不规则形状三维件的特征点的寻找方法

技术领域

本发明涉及一种用于激光切割机或机器人切割三维件，具体设计一种不规则形状三维件的特征点的寻找方法。

背景技术

对于一些不规则三维件的切割加工，一般是采用专用的工装夹具在机床上进行切割加工的，由于要专门制作工装夹具，对于小批量产品来讲无疑增加了制造成本，因此现在通常采用三维激光切割机或机器人来进行加工的。但是采用三维激光切割机或机器人就要编制加工程序。众所周知，在编制加工程序时都要求工件的实际坐标系和机床坐标系对应起来，这就需要寻找工件的特征点作为工件坐标系与机床坐标系联系的纽带。根据三点确定一个平面的原理，特征点至少要有三个。对于那些形状比较规则的三维件，可以很容易找出三个甚至更多的特征点，然而对于不规则的三维件就不太容易寻找其特征点了，使零件很难精确定位在机床坐标系下，生成可以直接使用的激光切割程序。因此寻找能够达到零件快速精确定位，同时又可以在重复切割时，不需要重新定位的方法成为业内一个迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种不规则形状三维件的特征点的寻找方法，它能快速找到特征点，简化编程计算，为这类工件的加工提供基础。

本发明的目的是这样实现的：一种不规则形状三维件的特征点的寻找方法，用于激光切割机或机器人的三维切割编程，该不规则形状三维件的表面上具有圆孔，所述特征点的寻找方法包括以下步骤：

步骤一，将工件放置在激光切割机的工作台上，调整工件位置，使工件上的圆孔的直径面呈水平放置；

步骤二，移动带有传感器的激光切割头进入到工件的圆孔中，使切割头位于圆孔的直径面上任意一点，即第一起始点B；

步骤三，开启激光切割机，编一步小程序，使切割头沿着第一起始点B的负X轴的方向移动，当切割头碰到圆孔的内表面时自动停下，得到切割头的第一X轴向停止点B1，即可从激光切割机的操作界面上读出第一X轴向停止点B1的坐标为(X21，Y21)；

步骤四，再编程序，使切割头沿着第一起始点B的正X轴的方向移动，当切割头碰到圆孔的内表面时自动停下，得到切割头的第二X轴向停止点B2，同样从激光切割机的操作界面上读出第二X轴向停止点B2的坐标为(X22，Y22)；

步骤五，计算第一X轴向停止点B1和第二X轴向停止点B2的X轴向中点B3的坐标为(X2，Y2)，X2＝(X21+X22)/2，Y2＝(Y21+Y22)/2；

步骤六，重复步骤二至步骤五，在圆孔的直径面上找出第二起始点A，以及第二个起始点A所在Y轴上的第一Y轴向停止点A1和第二Y轴向停止点A2，第一Y轴向停止点A1的坐标为(X11，Y11)，第二Y轴向停止点A2的坐标为(X12，Y12)，计算第一Y轴向停止点A1和第二Y轴向停止点A2的Y轴向中点A3的坐标为(X1,Y1)，X1＝(X11+X12)/2，Y1＝(Y11+Y12)/2；

步骤七，基于X轴和Y轴是垂直相交的原理，即圆孔的圆心C应位于X轴向中点B3的Y轴上和Y轴向中点A3的X轴上，藉此确定工件上的圆孔的圆心C的坐标为(X2，Y1)；

步骤八，先由圆心C测量到圆孔的半径r，再找出圆孔的直径面上的第一象限点N的坐标(X2-r，Y1)和第二象限点P的坐标(X2，Y1-r)；

步骤九，打开三维软件，先在三维数模上编好切割头的走刀路径和切割头的姿态，再以寻找到的圆心C、第一象限点N和第二象限点P为基础进行坐标转化，使工件精确地定位在激光切割机的坐标系下。

本发明的不规则形状三维件的特征点的寻找方法具有以下优点：能快速找到特征点，方便有效，而且非常精确，可以非常方便地进行激光切割机的定位和编程的工作，简化编程计算，生成的激光切割程序可以直接使用，即使工件有所变形，也不会有太大的影响，程序只需要稍微沿X轴向、Y轴向调整就可使用，为这类工件的加工提供基础。

附图说明

图1是本发明的不规则形状三维件的特征点的寻找方法的原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，本发明的不规则形状三维件的特征点的寻找方法的理论依据有以下两点:

1)带有传感器的激光切割头在运动过程中碰到金属物体会停止，这样就能记录下该点的工件坐标；

2)圆周上任意两点的中垂线必过圆心，圆的任意两条直径的交点就是该圆的圆心。

本发明的不规则形状三维件的特征点的寻找方法，用于激光切割机或机器人的三维切割编程，该不规则形状三维件的表面上具有圆孔。

本发明的特征点的寻找方法包括以下步骤：

步骤一，将工件放置在激光切割机的工作台上，调整工件位置，使工件上的圆孔的直径面呈水平放置；

步骤二，移动带有传感器的激光切割头进入到工件的圆孔中，使切割头位于圆孔的直径面上任意一点，即第一起始点B；

步骤三，开启激光切割机，编一步小程序，使切割头沿着第一起始点B的负X轴的方向移动，当切割头碰到圆孔的内表面时自动停下，得到切割头的第一X轴向停止点B1，即可从激光切割机的操作界面上读出第一X轴向停止点B1的坐标为(X21，Y21)；

步骤四，再编程序，使切割头沿着第一起始点B的正X轴的方向移动，当切割头碰到圆孔的内表面时自动停下，得到切割头的第二X轴向停止点B2，同样从激光切割机的操作界面上读出第二X轴向停止点B2的坐标为(X22，Y22)；

步骤五、计算第一X轴向停止点B1和第二X轴向停止点B2的X轴向中点B3的坐标为(X2，Y2)，X2＝(X21+X22)/2，Y2＝(Y21+Y22)/2；

步骤六，重复步骤二至步骤五，在圆孔的直径面上找出第二起始点A，以及第二个起始点A所在Y轴上的第一Y轴向停止点A1和第二停止点A2，第一Y轴向停止点A1的坐标为(X11，Y11)，第二Y轴向停止点A2的坐标为(X12，Y12)，计算第一Y轴向停止点A1和第二Y轴向停止点A2的Y轴向中点A3的坐标为(X1,Y1)，X1＝(X11+X12)/2，Y1＝(Y11+Y12)/2；

步骤七，基于X轴和Y轴是垂直相交的原理，即圆孔的圆心C应位于X轴向中点B3的Y轴上和Y轴向中点A3的X轴上，藉此确定工件上的圆孔的圆心C的坐标为(X2，Y1)，

步骤八，先由圆心C测量到圆孔的半径r，再找出圆孔的直径面上的第一象限点N的坐标(X2-r，Y1)和第二象限点P的坐标(X2，Y1-r)；

步骤九，打开三维软件，先在三维数模上编好切割头的走刀路径和切割头的姿态，再以寻找到的圆心C、第一象限点N和第二象限点P为基础进行坐标转化，使工件精确地定位在激光切割机的坐标系下。

三维数模上的圆心C、第一象限点N和第二象限点P都可以利用软件的捕捉功能捕捉到，然后在编程软件中设置圆心坐标为C(X2，Y1)，第一象限点坐标为N(X2-r，Y1),第一象限点坐标为P(X2，Y1-r)，这样三个点就确定了工件的位置。

转化之后生成的程序放到机床上执行，机床就知道了工件所在的位置。

本发明的不规则形状三维件的特征点的寻找方法，同样适用带有圆柱面的不规则形状三维件，定位时，将带有传感器的激光切割头先在圆柱面的外部平面上找一点，再移动切割头碰触工件的圆柱面找其余点，此处不再赘述。

本发明的不规则形状三维件的特征点的寻找方法具有以下优点：能快速找到特征点，方便有效，而且非常精确，可以非常方便地进行激光切割机的定位和编程的工作，简化编程计算，生成的激光切割程序可以直接使用，即使工件有所变形，也不会有太大的影响，程序只需要稍微沿X轴向、Y轴向调整就可使用，为这类工件的加工提供基础。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (1)

1.一种不规则形状三维件的特征点的寻找方法，用于激光切割机或机器人的三维切割编程，该不规则形状三维件的表面上具有圆孔，其特征在于，所述特征点的寻找方法包括以下步骤：

步骤一，将工件放置在激光切割机的工作台上，调整工件位置，使工件上的圆孔的直径面呈水平放置；

步骤二，移动带有传感器的激光切割头进入到工件的圆孔中，使切割头位于圆孔的直径面上任意一点，即第一起始点B；

步骤三，开启激光切割机，编一步小程序，使切割头沿着第一起始点B的负X轴的方向移动，当切割头碰到圆孔的内表面时自动停下，得到切割头的第一X轴向停止点B1，即可从激光切割机的操作界面上读出第一X轴向停止点B1的坐标为(X21，Y21)；

步骤四，再编程序，使切割头沿着第一起始点B的正X轴的方向移动，当切割头碰到圆孔的内表面时自动停下，得到切割头的第二X轴向停止点B2，同样从激光切割机的操作界面上读出第二X轴向停止点B2的坐标为(X22，Y22)；

步骤五，计算第一X轴向停止点B1和第二X轴向停止点B2的X轴向中点B3的坐标为(X2，Y2)，X2＝(X21+X22)/2，Y2＝(Y21+Y22)/2；

步骤六，重复步骤二至步骤五，在圆孔的直径面上找出第二起始点A，以及第二个起始点A所在Y轴上的第一Y轴向停止点A1和第二Y轴向停止点A2，第一Y轴向停止点A1的坐标为(X11，Y11)，第二Y轴向停止点A2的坐标为(X12，Y12)，计算第一Y轴向停止点A1和第二Y轴向停止点A2的Y轴向中点A3的坐标为(X1,Y1)，X1＝(X11+X12)/2，Y1＝(Y11+Y12)/2；

步骤七，基于X轴和Y轴是垂直相交的原理，即圆孔的圆心C应位于X轴向中点B3的Y轴上和Y轴向中点A3的X轴上，藉此确定工件上的圆孔的圆心C的坐标为(X2，Y1)；

步骤八，先由圆心C测量到圆孔的半径r，再找出圆孔的直径面上的第一象限点N的坐标(X2-r，Y1)和第二象限点P的坐标(X2，Y1-r)；

步骤九，打开三维软件，先在三维数模上编好切割头的走刀路径和切割头的姿态，再以寻找到的圆心C、第一象限点N和第二象限点P为基础进行坐标转化，使工件精确地定位在激光切割机的坐标系下。