CN106610630A - 一种参数化加工对象的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种参数化加工对象的装置，所述参数化加工对象的装置包括：图形输入单元、数据库单元、校准单元、存储单元、PLC控制加工单元，所述图形输入单元以读取图元的方式读取至少一个二维图纸的图形数据；所述数据库单元存储基于所述图元及相关坐标建立的至少一个模型；所述校准单元校准由输入的模型参数与模型匹配得到的待加工模型的特征参数；所述存储单元存储所述待加工模型的参数并使所述PLC控制加工单元依据所述参数加工所述待加工对象。本发明对获得的加工模型进行校准，从而使所述加工模型的特征参数更加准确，得到与图纸完全一致的加工对象。

Description

一种参数化加工对象的装置

技术领域

本发明涉及参数化加工领域，尤其设计一种参数化加工对象的装置。

背景技术

在机械加工领域，数控机床系统是依照用户输入的二维图形进行加工。这样无形中对用户的输入要求较高。对于平面图形加工，用户或许可以给出较理想的图形。对于更加复杂的立体图形加工，如要求加工的为椭球面，用户所输入的图形可能并不是用户真正想要的图形。这样必然会产生用户输入图形与相应加工出的图形的误差，也增加用户输入的困难度。

中国专利(CN 104698980 A)公开了一种基于特征的数控立车参数化加工控制方法，所述加工控制方法包括：步骤S11，预装用于加工待加工产品的参数化标准循环模块和用于定义加工参数的全局变量定义模块；步骤S12，确定待加工产品中的特征加工区域；步骤S13，选取特征加工区域的某一特征，确定选取的特征的几何参数；步骤S14，确定选取的特征的切削参数；步骤S15，在参数化标准循环模块内选择与所选取的特征所对应的标准循环程序单元，输入特征的几何参数和切削参数，生成用于所选取的特征的加工程序，完成所选取的特征的加工；重复步骤S13至步骤S15，直至完成特征加工区域所有特征的加工。该专利需要用户手动输入待加工产品的几何参数从而加工产品，繁琐麻烦。而且手动输入参数容易出现错误，致使加工出的产品残次品较多，增加厂家的生产成本。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供一种参数化加工对象的装置，包括图形输入单元、数据库单元、校准单元、存储单元、PLC控制加工单元，

所述图形输入单元以读取图元的方式读取至少一个二维图纸的图形数据；

所述数据库单元存储基于所述图元及相关坐标建立的至少一个模型；

所述校准单元校准由输入的模型参数与模型匹配得到的待加工模型的特征参数；

所述存储单元存储所述待加工模型的参数并使所述PLC控制加工单元依据所述参数加工所述待加工对象。

根据一个优选实施方式，所述装置还包括加工模型生成单元，加工模型生成单元包括第一获取单元、第二获取单元、第三获取单元和第一创建单元，

所述第一获取单元基于坐标系将至少一个图元组合为至少一个第一加工模型；

所述第二获取单元获取由外部输入的模型参数；

所述第三获取单元获取待加工模型参数；

所述第二获取单元和所述第三获取单元将由外部输入的模型参数与待加工模型参数以映射的方式分别存储；

所述第一创建单元基于待加工模型和至少一个模型参数创建第二加工模型；

存储第二加工模型至数据库单元。

根据一个优选实施方式，所述基于所述图元及相关坐标建立包括至少一个模型的数据库的方法包括：

基于坐标系将至少一个图元组合为至少一个第一加工模型；

将由外部输入的模型参数与待加工模型以映射的方式分别存储；

基于待加工模型和至少一个模型参数形成第二加工模型；

存储第二加工模型至模型数据库。

根据一个优选实施方式，所述读取图元的方式包括：

基于图纸标注的方向标识建立唯一表示图元位置的三维坐标系；

以坐标或函数标记图元形状和/或位置；

修正图元的形状和位置坐标。

根据一个优选实施方式，所述参数化加工对象的方法包括：

统计各个图元互相组合在一起的组合概率并储存至在概率数据库；

对所述组合概率异常的图元组合发出预警。

根据一个优选实施方式，所述参数化加工对象的方法包括：

基于所述待加工模型的特征参数确定待加工对象的特征加工区域；

基于待加工对象的材料、所使用的道具信息以及特征参数确定特征的切削参数；

基于输入特征参数和切削参数生成用于所选取的特征的加工程序以加工待加工对象。

根据一个优选实施方式，所述参数化加工对象的方法包括：

计算所述图元形成的待加工模型的各个曲面函数；

将所述曲面函数转换为与加工装置匹配的机械轴运动坐标。

根据一个优选实施方式，所述图纸的方向标识包括径向标识、横向标识、坐标标识以及比例标识。

根据一个优选实施方式，所述数据库还包括依据图元的类型和坐标区域分类存储所述图元的图元数据库。

本发明的有益技术效果：

本发明对获得的加工模型进行校准，从而使所述加工模型的特征参数更加准确，得到与图纸完全一致的加工对象。

附图说明

图1是本发明的参数化加工对象的装置的方法的流程示意图；

图2是本发明一种计算机械轴坐标的示意图；

图3是本发明完成所选取的特征的加工的流程示意图；

图4是本发明的参数化加工对象的装置的流程示意图；和

图5是本发明加工模型生成单元示意图。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

本发明中的图元是组成图像的基本单元，比如三维模型中的点、线、面等可以编辑的最小图形单位。

如图1所示，本发明提供一种参数化加工对象的方法，是与本实施例中，是以二维图纸为例，方法包括：以读取图元的方式读取至少一个二维图纸的图形数据；

基于所述图元及相关坐标建立包括至少一个模型的数据库；

校准由输入的模型参数与模型匹配得到的待加工模型的特征参数；

存储所述待加工模型的参数并依据所述参数加工所述待加工对象。

实施例一

扫描第一张二维图纸上的图形、方向标识和其他特殊标识。确定二维图纸的方向标识，包括径向标识、横向标识和坐标标识。根据方向标识建立三维空间坐标系。将二维图纸的图形划分为若干图元。使用坐标或函数方程记录每一个图元的所在空间区域、形状和具体位置。存储每一个图元的数据信息至图元数据库。数据库还包括依据图元的类型和坐标区域分类存储图元的图元数据库。

读取第二张二维图纸上的图形、方向标识和其他特殊标识。若第二张图纸与第一张图纸属于同一个平面，图形以相同比例绘制，则使用同一个三维坐标系的坐标或函数方程记录第二张图纸上的图元的所在空间区域、形状和具体位置。若第二张图纸与第一张图纸属于不同的平面，将图元按照对应的坐标区域的坐标或函数方程记录。其他的二维图纸采用相同的方式读取。

基于图元及相关坐标建立包括至少一个模型的数据库。数据库包括图元数据库、模型数据库、模型参数表和加工模型参数表。将属于同一个模型的至少一个图元在同一个三维坐标系中组合为第一加工模型。获取外部输入的模型参数与待加工模型以映射的方式分别存储。即将外部输入的模型存储至模型参数表中。模型参数表中的模型参数与待加工模型的加工模型参数表存在映射的关系。

在加工模型参数表中获取建模参数信息相应的多个模型参数包括：获取加工模型参数表中建模参数组之间的映射关系；根据映射关系在加工模型参数表中确定外部输入的模型参数对应的模型参数组；以及获取外部输入的模型参数对应的模型参数组。

进一步地，根据获取到的模型参数创建第二加工模型包括：获取模型参数组中的第一参数项，其中，第一参数项为模型参数组中的参数；获取与第一参数项相应的第一参数项第一参数，其中，第一参数项第一参数为第一参数项的参数；以及根据第一参数项第一参数创建第二加工模型。

在获取第二加工模型后，统计各个图元互相组合在一起的组合概率并储存至在概率数据库。对组合概率异常的图元组合发出预警。统计各个图元互相组合在一起的组合概率。并且将组合概率按照高低划分为不同等级。例如，将组合概率低于1％的图元组合标记为异常组合。统计形成第一加工模型的各个图元组合的概率，对异常组合的图元组合提出预警。提醒用户人工确认图元组合的正确性，以避免由于图元的坐标失误形成错误的第一加工模型。

第二加工模型为待加工模型。装置中预先存储有待加工模型的逻辑数据库。在待加工模型形成后，根据逻辑数据库校准待加工模型的特征参数。计算待加工模型的每个特征参数以及图形的位置是否符合逻辑数据的规律。对于不符合逻辑规律的特征参数进行校准。或者，对于待加工模型中的每个图元的坐标进行重新校准。统计待加工模型形成后应该形成的特征参数表。根据特征参数表比对待加工模型的特征参数。将与特征参数表存在误差的特征参数校准纠正。若发现特征参数与特征参数表中对应的样本特征参数的误差在正常的误差范围之外，则首先计算特征参数是否符合逻辑数据的规律。若不符合逻辑数据的规律，则发出预警，由人工纠正错误的特征参数。经过校准过程的待加工模型，误差率更低。

存储待加工模型的参数并依据参数加工待加工对象。具体地，基于待加工模型的特征参数确定待加工对象的特征加工区域。

选取特征加工区域的某一特征，根据图纸确定选取的特征参数。

具体地，选取特征加工区域的某一特征之后，应先根据零件图纸，提取特征加工区域的驱动几何信息，确定选取的特征参数。

计算图元形成的待加工模型的各个曲面函数；将曲面函数转换为与加工装置匹配的机械轴运动坐标。

例如，如图2所示，待加工模型的曲面为球面，坐标变换公式为：

由于为竖直投影，D点为A’在Z轴上的投影

又|O’A’|＝r，为待加工对象的半径。则

得到

上述公式中，x，y为进行中心偏置后加工图形上的平面坐标，r为待加工眼镜片球面半径，LQW指机床中托待加工眼镜片轴轴长。

根据待加工产品的材料、所使用的刀具信息以及选取的特征参数确定选取的特征的切削参数。具体地，在本实施例中，通过选取的特征参数确定刀具信息；刀具信息至少包括刀具类型、刀具特征参数以及刀具加工方式等。

输入外部参数即输入特征参数和切削参数，生成用于所选取的特征的加工程序，完成所选取的特征的加工。如图3所示，完成所选取的特征的加工具体包括以下步骤：

步骤S21，引入外部参数，即引入外部几何参数和切削参数；

步骤S22，通过引入的外部几何参数和切削参数，计算出特征其他的几何尺寸和形成刀轨所需的数据参数。

步骤S23，上述各参数利用上述各参数生成刀轨切削路线。

步骤S24，执行刀轨切削路线，完成所需的切削加工。

如果出现编程后图纸进行了修改或者设计了其他特征结构类似的产品等会导致实际生产状态发生变化的情况，或者在生产过程中选择了不同刀具、不同加工方式、不同的切削量等，都可以直接对相应的外部参数(切削参数)进行修改，数控加工程序就可以通用了，大大减轻了编程人员的劳动强度，缩短了生产准备周期。

此外，在本实施例中，若输入的切削参数错误或形成刀轨的各参数错误时，还包括在生成用于所选取的特征的加工程序时进行报警的步骤。这样，如果在编制或修改程序过程中设置了错误的参数或输入了错误的刀具信息，程序在执行过程中会有报警信息出现，以提醒编程人员或机床操作人员及时进行改正，避免现场生产事故的产生。

实施例二

本实施例还提供一种基于二维图纸参数化加工对象的装置，包括图形输入单元、数据库单元、坐标转换单元、校准单元、存储单元、PLC控制加工单元。图形输入单元以读取图元的方式读取至少一个二维图纸的图形数据。数据库单元存储基于图元及相关坐标建立的至少一个模型。校准单元校准由输入的模型参数与模型匹配得到的待加工模型的特征参数。存储单元存储待加工模型的参数并使PLC控制加工单元依据参数加工待加工对象。

根据一个优选实施方式，装置还包括坐标转换单元。坐标转换单元基于图纸标注的方向标识建立唯一表示图元位置的三维坐标系，以坐标或函数标记图元形状和/或位置，和/或修正图元的形状和位置坐标。

如图4所示，为本发明的基于二维图纸参数化加工对象的装置的示意图。

图形输入单元扫描第一张二维图纸上的图形、方向标识和其他特殊标识。确定二维图纸的方向标识，包括径向标识、横向标识和坐标标识。根据方向标识建立三维空间坐标系。将二维图纸的图形划分为若干图元。使用坐标或函数方程记录每一个图元的所在空间区域、形状和具体位置。存储每一个图元的数据信息至数据库单元中的图元数据库。数据库单元还包括依据图元的类型和坐标区域分类存储图元的图元数据库。

图形输入单元读取第二张二维图纸上的图形、方向标识和其他特殊标识。若第二张图纸与第一张图纸属于同一个平面，图形以相同比例绘制，则使用同一个三维坐标系的坐标或函数方程记录第二张图纸上的图元的所在空间区域、形状和具体位置。若第二张图纸与第一张图纸属于不同的平面，将图元按照对应的坐标区域的坐标或函数方程记录。其他的二维图纸采用相同的方式读取。坐标转换单元复核图元的坐标或函数方程标记，修正具有误差的标记，以使图元的标记更精确，减小图元组合在一起后形成图形的误差。

基于图元及相关坐标建立包括至少一个模型的数据库单元。数据库单元包括图元数据库、模型数据库、模型参数表和加工模型参数表。本发明还包括待加工模型生成单元。如图5所示，加工模型生成单元包括：第一获取单元10、第二获取单元20、第三获取单元30和第一创建单元40。

第一获取单元10，用于获取模型参数表，其中，模型参数表用于存储对第一加工模型对应的多个建模参数，其中，多个建模参数为对第一加工模型进行建模的参数，对多个建模参数执行分类后存储在模型参数表中。

优选地，第一获取单元10包括：第一确定模块，用于确定第一加工模型对应的建模参数的类型；处理模块，用于按照建模参数的类型，对加工模型对应的多个建模参数执行分类处理，得到多个建模参数组；

第一创建模块，用于创建模型参数表；以及存储模块，用于将多个建模参数组存储至模型参数表中。

第二获取单元20，用于获取外部输入的加工模型参数信息。

第三获取单元30，用于在模型参数表中获取建模参数信息相应的多个模型参数。

优选地，该第三获取单元30包括：第一获取模块，用于获取模型参数表中建模参数组之间的映射关系；第二确定模块，用于根据映射关系在模型参数表中确定外部输入的加工模型参数对应的建模参数组；以及第二获取模块，用于获取外部输入的模型参数对应的模型参数组。

第一创建单元40，用于获取到的建模参数创建第二加工模型。

优选地，该第一创建单元40包括：第三获取模块，用于获取模型参数组中的第一参数项，其中，第一参数项为模型参数组中的参数；第四获取模块，用于获取与第一参数项相应的第一参数项第一参数，其中，第一参数项第一参数为第一参数项的参数；以及第二创建模块，用于根据第一参数项第一参数创建第二加工模型。

本实施例通过第一获取单元10获取模型参数表，其中，模型参数表用于存储对第一加工模型对应的多个模型参数，其中，多个建模参数为对第一加工模型进行建模的参数，对多个建模参数执行分类后存储在模型参数表中。第二获取单元20获取外部输入的加工模型参数信息。第三获取单元30在模型参数表中获取建模参数信息相应的多个建模参数。以及第一创建单元40获取到的建模参数创建第二加工模型，解决了现有技术中基于现有加工模型的建模参数对待加工模型进行改型处理效率低的问题。

在获取第二加工模型后，统计单元统计各个图元互相组合在一起的组合概率并储存至在概率数据库。对组合概率异常的图元组合发出预警。统计各个图元互相组合在一起的组合概率。并且将组合概率按照高低划分为不同等级。例如，将组合概率低于1％的图元组合标记为异常组合。统计形成第一加工模型的各个图元组合的概率，对异常组合的图元组合提出预警。提醒用户人工确认图元组合的正确性，以避免由于图元的坐标失误形成错误的第一加工模型。

第二加工模型为待加工模型。数据库单元中预先存储有待加工模型的逻辑数据库。在待加工模型形成后，校准单元根据逻辑数据库校准待加工模型的特征参数。校准单元计算待加工模型的每个特征参数以及图形的位置是否符合逻辑数据的规律。对于不符合逻辑规律的特征参数进行校准。或者，对于待加工模型中的每个图元的坐标进行重新校准。统计待加工模型形成后应该形成的特征参数表。根据特征参数表比对待加工模型的特征参数。将与特征参数表存在误差的特征参数校准纠正。若发现特征参数与特征参数表中对应的样本特征参数的误差在正常的误差范围之外，则首先计算特征参数是否符合逻辑数据的规律。若不符合逻辑数据的规律，则发出预警，由人工纠正错误的特征参数。经过校准过程的待加工模型，误差率更低。

存储单元待加工模型的参数并依据参数加工待加工对象。具体地，基于待加工模型的特征参数确定待加工对象的特征加工区域。PLC控制加工单元依据参数加工待加工对象。PLC控制加工单元根据待加工模型的特征参数以及形成的切削参数，计算机械轴坐标参数。PLC控制加工单元根据待加工产品的材料、所使用的刀具信息以及选取的特征参数确定选取的特征的切削参数。具体地，在本实施例中，通过选取的特征参数确定刀具信息。刀具信息至少包括刀具类型、刀具特征参数以及刀具加工方式等。

PLC控制加工单元根据输入外部参数即输入特征参数和切削参数，生成用于所选取的特征的加工程序，完成所选取的特征的加工。完成所选取的特征的加工具体包括以下步骤：

步骤S21，引入外部参数，即引入外部几何参数和切削参数；

步骤S22，通过引入的外部几何参数和切削参数，计算出特征其他的几何尺寸和形成刀轨所需的数据参数。

步骤S23，上述各参数利用上述各参数生成刀轨切削路线。

步骤S24，执行刀轨切削路线，完成所需的切削加工。

PLC控制加工单元监控加工程序中的每一个步骤，并且采集生产过程中待加工模型的压力、温度参数及其工况。根据工况及材料、切削刀具的情况调整压力、温度参数以使待加工模型的材料不发生变形，从而减少待加工模型在加工过程中的误差。

具体地，PLC控制加工单元包括：

输入设置模块，用于在触摸屏上选定工作单元，对每一工作单元进行编号，同时按照编号顺序为每一工作单元设定位置关键点，其中位置关键点包括两个或者两个以上的位置点；。现场总线模块，用于实时收集每一工作单元的状态信息和/或请求信息并将其发送给PLC，其中状态信息包括当前的位置点，请求信息包括请求进入的位置点、动作执行信息；

PLC控制模块，用于通过对所有工作单元的状态信息和/或请求信息进行分析，判断出是否可以响应每一工作单元的请求信息，若可以响应则该工作单元按照其请求信息执行，反之则该工作单元进入预设位置等待。

进一步地，PLC控制模块具体包括：

寄存器模组，用于通过现场总线模块将每一工作单元的状态信息和/或请求信息分别存入到不同地址的寄存器中，每一寄存器中预设有通用的功能指令；

解码模组，用于通过解码指令把位于不同地址的寄存器中的状态信息和/或请求信息解码出来并发送给判断模组；

判断模组，用于判断每一工作单元请求进入的位置点是否与其他工作单元的当前位置点和/或请求进入的位置点有冲突，若无冲突，则该工作单元通过调用其寄存器内的功能指令执行其请求信息，反之则该工作单元和与其发生冲突的工作单元进入预设位置等待同时发出警报。

因此，PLC控制加工单元监控加工模型在机械加工过程中的所有参数，并且根据工况调整参数样本以及参数，保证加工模型在加工的过程中的误差率降低，使得到的加工模型更精准。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种参数化加工对象的装置，其特征在于，包括图形输入单元、数据库单元、校准单元、存储单元、PLC控制加工单元，

所述图形输入单元以读取图元的方式读取至少一个二维图纸的图形数据；

所述数据库单元存储基于所述图元及相关坐标建立的至少一个模型；

所述校准单元校准由输入的模型参数与模型匹配得到的待加工模型的特征参数；

所述存储单元存储所述待加工模型的参数并使所述PLC控制加工单元依据所述参数加工所述待加工对象；

其中二维图纸参数化加工对象的方法步骤如下：

以读取图元的方式读取至少一个二维图纸的图形数据；

基于所述图元及相关坐标建立包括至少一个模型的数据库；

校准由输入的模型参数与模型匹配得到的待加工模型的特征参数；

存储所述待加工模型的参数并依据所述参数加工所述待加工对象。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括加工模型生成单元，加工模型生成单元包括第一获取单元、第二获取单元、第三获取单元和第一创建单元，

所述第一获取单元基于坐标系将至少一个图元组合为至少一个第一加工模型；

所述第二获取单元获取由外部输入的模型参数；

所述第三获取单元获取待加工模型参数；

所述第二获取单元和所述第三获取单元将由外部输入的模型参数与待加工模型参数以映射的方式分别存储；

所述第一创建单元基于待加工模型和至少一个模型参数创建第二加工模型；

存储第二加工模型至数据库单元。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其特征在于，所述基于所述图元及相关坐标建立包括至少一个模型的数据库的方法包括：

基于坐标系将至少一个图元组合为至少一个第一加工模型；

将由外部输入的模型参数与待加工模型以映射的方式分别存储；

基于待加工模型和至少一个模型参数形成第二加工模型；

存储第二加工模型至模型数据库。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述读取图元的方式包括：

基于图纸标注的方向标识建立唯一表示图元位置的三维坐标系；

以坐标或函数标记图元形状和/或位置；

修正图元的形状和位置坐标。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述参数化加工对象的方法包括：

统计各个图元互相组合在一起的组合概率并储存至在概率数据库；

对所述组合概率异常的图元组合发出预警。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述参数化加工对象的方法包括：

基于所述待加工模型的特征参数确定待加工对象的特征加工区域；

基于待加工对象的材料、所使用的道具信息以及特征参数确定特征的切削参数；

基于输入特征参数和切削参数生成用于所选取的特征的加工程序以加工待加工对象。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述参数化加工对象的方法包括：

计算所述图元形成的待加工模型的各个曲面函数；

将所述曲面函数转换为与加工装置匹配的机械轴运动坐标。

8.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述图纸的方向标识包括径向标识、横向标识、坐标标识以及比例标识。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述数据库还包括依据图元的类型和坐标区域分类存储所述图元的图元数据库。