CN109496284B - 一种用位图记录加工轨迹的方法及数控设备 - Google Patents
一种用位图记录加工轨迹的方法及数控设备 Download PDFInfo
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Abstract
一种用位图记录加工轨迹的方法及数控设备(30)，方法包括：获取位图的记录范围和刀具加工轨迹点；判断所获取的刀具加工轨迹点是否在位图的记录范围内；如果所获取的刀具加工轨迹点在位图的记录范围内，则继续获取刀具加工轨迹点；如果所获取的刀具加工轨迹点不在位图的记录范围内，则调整位图的记录范围，使得所获取的刀具加工轨迹点位于位图的记录范围内。采用用位图记录加工轨迹的方法，既能记录完整的加工轨迹，又能在相同存储量的情况下提高位图的分辨率。
Description
技术领域
本发明涉及数控机床加工中实时记录加工轨迹的领域，尤其涉及一种用位图记录加工轨迹的方法及数控设备。
背景技术
数控机床可以根据事前编写好的加工代码自动完成加工工作，因此在加工效率、加工可重复性上具有无可比拟的优势。为了保证加工代码的正确性，以及进一步优化加工代码，高级的数控机床会在加工时实时的记录下刀具的加工轨迹，并在显示屏上描画出来，以便于技术人员分析加工代码是否符合设计的要求，以及是否需要做进一步的优化。由此可见，如何有效的记录、显示加工轨迹是数控系统的一个重要的功能。现有的数控机床记录加工轨迹的方法一般分为两大类，一类是位图记录，另一类是矢量图记录。
矢量图记录是将加工轨迹坐标直接记录在数据结构中，在要用图形显示时，用画图的方式把数据结构里面的轨迹信息画到图形中。由于记录的信息都是直接记录到数据结构中，在需要显示时再画到屏幕上，所以显示的结果不会因为放大图片而失真。但为了加工轨迹记录的准确，数控机床需要在十毫秒量级的时间间隔上记录一次轨迹点，而数控加工机床的加工持续时间一般又比较长，有时候甚至会达到一两天。在这么长的一个时间内，数控机床记录的轨迹点的数量就会非常庞大，采用内存比较大的数控系统也很难实现记录这么的轨迹点。即使能够将加工轨迹记录下来，在后续将加工轨迹画到显示屏过程中，也会耗费巨大的计算效率。
位图记录是用一定长宽像素点的图片文件，将轨迹点按照一定的转换计算从实际机床坐标变成图片的长宽坐标，因为所有轨迹点都会保存在同一个图片上，不存在点数越多需要的存储空间越大的问题，同样也不会有位图画到显示屏的效率的问题。由于系统存储空间和计算效率的限制，图片的大小一般不会很大，在将轨迹点画到图片上前，需要确定图片记录的机床坐标范围。在记录的过程中，轨迹点会转换为图片上的一个像素点。这里就会存在着问题：如果要显示比图片上一个像素点更小的内容，位图就无能为力了。造成这种问题的原因，是图片的原始设定实际坐标的记录范围不可能太小，因为起码要覆盖机床的可加工的运行范围；但实际的加工中，轨迹运行的范围绝大部分情况下可能都只在一个小范围中。这样的话，要对这种小范围轨迹图进行放大观察时，就会受制于图片的分辨率限制，得不到很清晰的结果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既能完整的记录加工轨迹又能清晰的分辨加工轨迹的用位图记录加工轨迹的方法及数控设备。
本发明提供一种用位图记录加工轨迹的方法，包括：获取位图的记录范围和刀具加工轨迹点；判断所获取的刀具加工轨迹点是否在位图的记录范围内；如果所获取的刀具加工轨迹点在所述位图的记录范围内，则继续获取刀具加工轨迹点；如果所获取的刀具加工轨迹点不在位图的记录范围内，则调整位图的记录范围，使得所获取的刀具加工轨迹点位于位图的记录范围内。
优选的，判断加工轨迹点是否在位图的记录范围内的步骤包括：每获取一个刀具加工轨迹点，就判断该刀具加工轨迹点的横坐标是否在位图记录范围的横坐标范围内，以及该刀具加工轨迹点的纵坐标是否在位图记录范围的纵坐标范围内，如果都在，则该刀具加工轨迹点在位图的记录范围内，如果有一个不在，则该刀具加工轨迹点位于位图的记录范围外。
优选的，所述获取加工轨迹点的步骤包括：建立预存储队列，每获取一个新刀具加工轨迹点，将新刀具加工轨迹点放入预存储队列；每获取N个新刀具加工轨迹点，就按照加入预存储队列的时间顺序将所述N个新刀具加工轨迹点连成折线；建立刚好覆盖所述N个加工轨迹点的第一矩形，判断第一矩形两个对角顶点的横坐标是否均在位图记录范围的横坐标范围内，以及判断第一矩形两个对角顶点的纵坐标是否均在位图记录范围的纵坐标范围内，如果都在，则N个加工轨迹点在位图的记录范围内，如果有一个不在，则N个加工轨迹点位于位图的记录范围外。
优选的，根据加工轨迹实时调整位图的记录范围，使得位图的记录范围与加工轨迹相适配的步骤包括：建立刚好覆盖已获取加工轨迹的第二矩形，将所述位图记录范围的中心点平移至与所述第二矩形的中心点重合。
优选的，根据加工轨迹实时调整位图的记录范围，使得位图的记录范围与加工轨迹相适配的步骤包括：按比例K扩大所述位图的记录范围。
本发明还提供一种数控设备，所述数控设备包括处理器和存储器，所述处理器用于执行如前所述的用位图记录加工轨迹的方法。
采用本发明提供的用位图记录加工轨迹的方法及数控设备，相对于位图的记录范围始终为机床最大运动范围的现有技术来说，通过先设定一个覆盖面积较小的位图记录范围，然后在工件加工过程中不断调整位图的记录范围，使得位图的记录范围与整个刀具加工轨迹的覆盖范围尽可能匹配，从而在相同的存储量的情况下记载整个加工轨迹并提高位图的分辨率。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是用位图记录加工轨迹的步骤图；
图2是判断加工轨迹点是否在位图的记录范围内第二种实施方式的步骤图；
图3是应用本发明实施例的数控设备的示意框图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种用位图记录加工轨迹的方法及数控设备，包括如下步骤：
S100获取位图的记录范围和刀具加工轨迹点；
S200判断所获取的刀具加工轨迹点是否在位图的记录范围内；
S300如果所获取的刀具加工轨迹点在位图的记录范围内，则继续获取刀具加工轨迹点；
S400如果所获取的刀具加工轨迹点不在位图的记录范围内，则调整位图的记录范围，使得所获取的刀具加工轨迹点位于位图的记录范围内。
步骤S100中，位图的记录范围形状为矩形，因为多数的数控机床运动都是由X、Y、Z三根轴的平移运动合成的，其运动范围也是矩形。位图的记录范围初始选择为机床的最小加工范围，当然也可以根据所加工工件尺寸的具体情况调整位图的初始记录范围。
步骤S200有两种的实施方式，步骤S200的第一种实施方式是：
每获取一个刀具加工轨迹点，就判断该刀具加工轨迹点的横坐标是否在位图记录范围的横坐标范围内，以及该刀具加工轨迹点的纵坐标是否在位图记录范围的纵坐标范围内，如果都在，则该刀具加工轨迹点在位图的记录范围内，如果有一个不在，则该刀具加工轨迹点位于位图的记录范围外。
第一种实施方式中，由于每获取一个新的刀具轨迹点，系统就马上判断其是否在位图的记录范围内，因此系统能及时的得知新获取的刀具加工轨迹点是否在位图的记录范围内，但同时系统的计算负担也会比较重。
步骤S200的第二种实施方式是：
S210建立预存储队列，每获取一个新刀具加工轨迹点，就将新刀具加工轨迹点放入预存储队列；
S220每获取N个新刀具加工轨迹点，就按照加入预存储队列的时间顺序将所述N个新刀具加工轨迹点连成折线。
S230建立刚好覆盖所述N个加工轨迹点的第一矩形，判断所述第一矩形两个对角顶点的横坐标是否均在位图记录范围的横坐标范围内，以及所述第一矩形两个对角顶点的纵坐标是否均在位图记录范围的纵坐标范围内，如果都在，则所述N个加工轨迹点在位图的记录范围内，如果有一个不在，则所述N个加工轨迹点位于位图的记录范围外。
采用第二种实施方式，系统在获取一定数量的新刀具加工轨迹点之后才判断这些新刀具加工轨迹点是否在位图的记录范围内，虽然系统不能像第一种实施方式那样及时得知新获取的刀具加工轨迹点是否在位图的记录范围内，但只要将N的值控制在一定范围内，就不仅能及时判断新获取的多个刀具加工轨迹点是否在位图的记录范围内，还能大大的减轻系统的计算负担。N的取值范围一般为10至100。
第二种实施方式中，建立刚好覆盖N个加工轨迹点的第一矩形的步骤具体包括：找出所述N个刀具加工轨迹点的最小横坐标值、最小纵坐标值、最大横坐标值和最大纵坐标值，根据最小的横坐标值和最小的纵坐标值建立第一对角顶点，根据最大横坐标值和最大纵坐标值建立第二对角顶点，根据所述第一对角顶点和所述第二对角顶点绘出第一矩形。
步骤S400包括两种实施方式。第一种实施方式是调整位图的记录范围中心点，在第一种实施方式还不能满足要求的情况下，再继续调整位图的记录范围面积大小。
具体而言，步骤400的第一种实施方式具体为：建立刚好覆盖已获取刀具加工轨迹点的第二矩形，将位图记录范围的中心点平移至与第二矩形的中心点重合。
“建立刚好覆盖已获取刀具加工轨迹点的第二矩形”的具体方式为：找出已获取刀具加工轨迹点的最小横坐标值、最小纵坐标值、最大横坐标值和最大纵坐标值，根据最小的横坐标值和最小的纵坐标值建立第一对角顶点，根据最大横坐标值和最大纵坐标值建立第二对角顶点，根据所述第一对角顶点和所述第二对角顶点绘出第二矩形。
相应的，“获取所述第二矩形的中心点”的具体方式为：根据第一对角顶点和第二对角顶点横坐标之和的一半，以及第一对角顶点和第二对角顶点纵坐标之和的一半分别确定第二矩形中心点的横坐标和纵坐标。
步骤400的第二种实施方式是：按比例K扩大所述位图的记录范围面积。比例K的范围为1.5至2.5，一般为2。具体而言，将原位图记录范围的第一对角顶点的横坐标和纵坐标分别扩大2倍，建立新的第一对角顶点，将原位图记录范围的第二对角顶点的的横坐标和纵坐标分别扩大2倍，建立新的第二对角顶点，再根据新的第一对角顶点和新的第二对角顶点确定的第三矩形建立新的位图记录范围。
随着工件加工的进行，如果后续获取的加工轨迹又落在新的位图记录范围外，则按照顺序重复执行步骤400的第一种实施方式和第二种实施方式。
采用本实施例提供的用位图记录加工轨迹的方法，相对于位图的记录范围始终为机床最大运动范围的现有技术来说，通过先设定一个覆盖面积较小的位图记录范围，然后在工件加工过程中不断调整位图的记录范围，使得位图的记录范围与整个刀具加工轨迹的覆盖范围尽可能匹配，从而在相同的存储量的情况下记载整个加工轨迹并提高位图的分辨率。
本发明实施例还提供一种数控设备30，该数控设备30用于控制数控机床的运行，该数控设备30至少包括处理器310和存储器320，其中，处理器310和存储器320可通过总线330连接，该处理器310可用于执行前述实施例所描述的用位图记录加工轨迹的方法，相关方法的具体内容可参考前述实施例的描述，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种用位图记录加工轨迹的方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取位图的记录范围和刀具加工轨迹点；
判断所获取的刀具加工轨迹点是否在所述位图的记录范围内；
如果所获取的刀具加工轨迹点在所述位图的记录范围内，则继续获取刀具加工轨迹点；
如果所获取的刀具加工轨迹点不在所述位图的记录范围内，则调整所述位图的记录范围，使得所获取的刀具加工轨迹点位于所述位图的记录范围内。
2.根据权利要求1所述的用位图记录加工轨迹的方法，其特征在于，所述位图记录范围的形状为矩形。
3.根据权利要求2所述的用位图记录加工轨迹的方法，其特征在于，所述判断加工轨迹点是否在位图的记录范围内的步骤包括：
每获取一个刀具加工轨迹点，就判断该刀具加工轨迹点的横坐标是否在位图记录范围的横坐标范围内，以及该刀具加工轨迹点的纵坐标是否在位图记录范围的纵坐标范围内，如果都在，则该刀具加工轨迹点在位图的记录范围内，如果有一个不在，则该刀具加工轨迹点位于位图的记录范围外。
4.根据权利要求2所述的用位图记录加工轨迹的方法，其特征在于，所述判断加工轨迹点是否在位图的记录范围内的步骤包括：
建立预存储队列，每获取一个新刀具加工轨迹点，将所述新刀具加工轨迹点放入预存储队列；
每获取N个新刀具加工轨迹点，就按照加入预存储队列的时间顺序将所述N个新刀具加工轨迹点连成折线；
建立刚好覆盖所述N个加工轨迹点的第一矩形，判断所述第一矩形两个对角顶点的横坐标是否均在位图记录范围的横坐标范围内，以及判断所述第一矩形两个对角顶点的纵坐标是否均在位图记录范围的纵坐标范围内，如果都在，则所述N个加工轨迹点在位图的记录范围内，如果有一个不在，则所述N个加工轨迹点位于位图的记录范围外。
5.根据权利要求4所述的用位图记录加工轨迹的方法，其特征在于，所述建立刚好覆盖所述N个加工轨迹点的第一矩形的步骤包括：
找出所述N个刀具加工轨迹点的最小横坐标值、最小纵坐标值、最大横坐标值和最大纵坐标值，根据最小的横坐标值和最小的纵坐标值建立第一对角顶点，根据最大横坐标值和最大纵坐标值建立第二对角顶点，根据所述第一对角顶点和所述第二对角顶点绘出第一矩形。
6.根据权利要求4所述的用位图记录加工轨迹的方法，其特征在于，所述N的范围为10至100。
7.根据权利要求1所述的用位图记录加工轨迹的方法，其特征在于，所述调整所述位图的记录范围，使得所获取的刀具加工轨迹点位于所述位图的记录范围内的步骤包括：
建立刚好覆盖已获取刀具加工轨迹点的第二矩形，将所述位图的记录范围中心点平移至与所述第二矩形的中心点重合。
8.根据权利要求7所述的用位图记录加工轨迹的方法，其特征在于，所述将所述位图的记录范围中心点平移至与所述第二矩形的中心点重合的步骤之后还包括：按比例K扩大所述位图的记录范围的面积。
9.根据权利要求8所述的用位图记录加工轨迹的方法，其特征在于，所述比例K的范围为1.5至2.5。
10.根据权利要求1所述的用位图记录加工轨迹的方法，其特征在于，所述位图记录范围的初始值为机床的最小加工范围。
11.一种数控设备，其特征在于，所述数控设备包括处理器和存储器，所述处理器用于执行如权利要求1-10任一项所述的用位图记录加工轨迹的方法。
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