CN106181066B - 一种基于逆向工程的管材切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管材切割领域，具体的说是一种基于逆向工程的管材切割方法。包括如下步骤：步骤1：预先设定迭代次数的值；步骤2：找出管材切割路径的初始预测模型；步骤3：管材按照预测模型绕定轴旋转，并计算出管材切割路径的点坐标；步骤4：以步骤3得到的切割路径作为新的预测模型，重复步骤3。本发明同现有技术相比，采用迭代的方法，可以得到与被切割管材形状较为相近的切割路径。

Description

一种基于逆向工程的管材切割方法

技术领域

本发明涉及管材切割领域，具体的说是一种基于逆向工程的管材切割方法。

背景技术

利用激光切割机床进行三维的管材切割时，需要先根据待加工的零件生成加工路径。通常待加工管材的几何信息记录在CAD图纸中，通过分析CAD图纸，生成的一系列的加工路径。加工路径可以生成控制指令驱动机床各轴的运动。若需要切割管材的加工路径不能被通过CAD图纸分析得到，需要使用逆向工程的方法找出加工路径。

逆向工程也叫逆向技术，是对一项产品进行逆向分析和研究，从而演绎并得出该产品的处理流程、功能特性、技术规格等设计要素，已制作出功能相近，但又不完全一样的产品。

发明内容

本发明设计一种可以得出相近的切割路径，使用迭代方法的基于逆向工程的管材切割方法。

为实现上述目的，设计一种基于逆向工程的管材切割方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）步骤1：预先设定迭代次数的值；

（2）步骤2：找出管材切割路径的初始预测模型；

（3）步骤3：管材按照预测模型绕定轴旋转，并计算出管材切割路径的点坐标；

（4）步骤4：以步骤3得到的切割路径作为新的预测模型，重复步骤3。

所述步骤2中包括如下步骤：

（1）步骤2-1：测高器移动到加工路径正上方，并保持水平位置不动；

（2）步骤2-2：管材绕定轴旋转θ角度；

（3）步骤2-3：测高器测量并计算此时的半径R；

（4）步骤2-4：通过公式x = R × sinθ，y = R × cosθ得到预测模型上测高器正对模型的点的坐标(x, y)并记录；

（5）步骤2-5：判断是否已经绕管材一圈，若否则重复步骤2-2；若是则跳转步骤3；

所述步骤2-3中的半径R是指测高器最低点到定轴的垂直距离。

所述步骤3中包括如下步骤：

（1）步骤3-1：测高器移动到需要切割的路径正上方；

（2）步骤3-2：管材按照预测模型绕定轴旋转ω角度；

（3）步骤3-3：判断测高器与管材表面是否垂直，若不垂直则测高器水平移动d直至测高器与管材垂直，并测量此时的高度H；反之则转步骤3-4；

（4）步骤3-4：通过公式x = H × sinω – d × cosω，y = H × cosω – d ×sinω得到预测模型上测高器正对模型的点的坐标(x, y)并记录；

（5）步骤3-5：判断测高器是否已经绕管材一圈，若否则重复步骤3-2；若是则转步骤3-6；

（6）步骤3-6：判断迭代的次数是否满足预先设定的迭代次数值，若是则得出切割路径；否则跳转步骤4。

本发明同现有技术相比，采用迭代的方法，可以得到与被切割管材形状较为相近的切割路径。

附图说明

图1为本发明的程序流程框图。

图2为本发明实施例一的初始预测模型的点坐标示意图。

图3为本发明实施例一的求切割路径点坐标示意图。

图4为本发明实施例二的求切割路径点坐标示意图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明的程序为：首先，预设迭代次数的预定值，然后找出管材切割的初始的预测模型：

（1）测高器移动到需要切割的路径正上方，并保持水平位置不动；

（2）管材绕定轴旋转θ角度，测量并计算此时的半径R；

（3）通过公式计算当管材旋转时，预测模型点的坐标，并记录；

（4）继续旋转直到一周，并计算预测模型其他点的坐标。

然后，管材按照预测模型绕定轴旋转，找出本次迭代的切割路径：

（1）测高器重新移动到需要切割的路径正上方；

（2）管材按照预测模型绕定轴旋转ω角度，若测高器不与管材表面垂直，测高器水平移动距离d使得与管材表面垂直，并测量并计算此时的高度H。如果旋转时，测高器已经与管材表面垂直，则执行下一步；

（3）通过公式计算当管材旋转时，切割路径点的坐标，并记录；

（4）继续旋转并计算其他切割路径点的坐标，直到旋转一周，这样可以得到全部切割路径点坐标；

（5）再进行迭代，得到下一次的切割路径。以得到的切割路径作为预测模型，进行迭代，得到下一次的切割路径。

一般来说，迭代的次数越多，计算得到的切割路径越接近于真实的切割路径。同时测量管材表面高度的方法有多种，实施例一、二中均使用的是电容感应的方式。

实施例一：如图2所示，切割路径为椭圆，黑色实线箭头为测高器，管材逆时针旋转。首先求出切割路径的预测模型：

（1）将XOY几何坐标系旋转θ角度；

（2）根据几何关系，求解当已知θ和R时，预测模型点的坐标(x, y)，其中，x = R ×sinθ，y = R × cosθ。

再求出切割路径，如图3所示。图3为求切割路径坐标示意图，其中黑色实线箭头为移动后测高器位置，黑色虚线箭头为移动前测高器位置，且黑色实线箭头与黑色虚线箭头之间距离为d。求解过程如下：

（1）将XOY几何坐标系旋转ω角度；

（2）根据几何关系，求解当已知ω、H、d时，切割路径点的坐标(x, y)，其中， x = H× sinω – d × cosω，y = H × cosω – d × sinω。

实施例二：如图4所示，切割路径为圆形，黑色实线箭头为测高器位置，管材逆时针旋转，当管材绕定轴旋转θ角度时，求解切割路径点的坐标，求解过程如下：

（1）将XOY几何坐标系旋转角度；

（2）根据几何关系，求解当已知θ和R时，切割路径点的坐标，其中，x = R × sinθ，y = R × cosθ。

Claims (3)

1.一种基于逆向工程的管材切割方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）步骤1：预先设定迭代次数的值；

（2）步骤2：找出管材切割路径的初始预测模型；

（3）步骤3：管材按照预测模型绕定轴旋转，并计算出管材切割路径的点坐标；

（4）步骤4：以步骤3得到的切割路径作为新的预测模型，重复步骤3；

所述步骤2中包括如下步骤：

（1）步骤2-1：测高器移动到加工路径正上方，并保持水平位置不动；

（2）步骤2-2：管材绕定轴旋转θ角度；

（3）步骤2-3：测高器测量并计算此时的半径R；

（4）步骤2-4：通过公式x = R × sinθ，y = R × cosθ，得到预测模型上测高器正对模型的点的坐标(x, y)并记录；

（5）步骤2-5：判断是否已经绕管材一圈，若否则重复步骤2-2；若是则跳转步骤3。

2.如权利要求1所述的一种基于逆向工程的管材切割方法，其特征是：所述步骤2-3中的半径R是指测高器最低点到定轴的垂直距离。

3.如权利要求1所述的一种基于逆向工程的管材切割方法，其特征在于所述步骤3中包括如下步骤：

（1）步骤3-1：测高器移动到需要切割的路径正上方；

（2）步骤3-2：管材按照预测模型绕定轴旋转ω角度；

（3）步骤3-3：判断测高器与管材表面是否垂直，若不垂直则测高器水平移动d直至测高器与管材垂直，并测量此时的高度H；反之则转步骤3-4；

（4）步骤3-4：通过公式x = H × sinω – d × cosω，y = H × cosω – d × sinω得到预测模型上测高器正对模型的点的坐标(x, y)并记录；

（5）步骤3-5：判断测高器是否已经绕管材一圈，若否则重复步骤3-2；若是则转步骤3-6；

（6）步骤3-6：判断迭代的次数是否满足预先设定的迭代次数值，若是则得出切割路径；否则跳转步骤4。