CN110244653A - 工件的加工轨迹规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工件的加工轨迹规划方法，包括以下步骤：根据工件的加工轨迹的形状特点，确定工件需加工的第一预设数量的参考点；运动控制系统根据指示件相对工件移动并在指示件与参考点对准时获取参考点的空间坐标信息；利用逆向工程软件对第一预设数量的参考点的空间坐标信息进行数据处理，以筛选得到能够重建加工轨迹的第二预设数量的参考点并将第二预设数量的参考点的空间坐标信息编译成对应的轨迹代码，第二预设数量小于等于第一预设数量；利用CAD软件对第二预设数量的参考点的轨迹代码进行建模，以重建得到加工轨迹的CAD模型；利用代码加工软件对加工轨迹的CAD模型进行处理，以得到加工轨迹的数控代码。

Description

工件的加工轨迹规划方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种工件的加工轨迹规划方法。

背景技术

数控加工设备原有的示教录返过程是依靠操作者的视觉和手工点动来完成的，整个过程不但费时费力，而且由于测头与工件的间距依靠操作者的肉眼来确定的，不同的操作者针对同一测头与工件的间距数据得到的结果差别可能很大，致使工件的加工精度不能得到有效保证。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够降低数控加工设备对操作者的技术要求、提高加工效率的工件的加工轨迹规划方法。

一种工件的加工轨迹规划方法，包括以下步骤：

根据工件的加工轨迹的形状特点，确定所述工件需加工的第一预设数量的参考点；

运动控制系统驱动指示件相对所述工件移动并在所述指示件与所述参考点对准时获取所述参考点的空间坐标信息；

利用逆向工程软件对第一预设数量的所述参考点的空间坐标信息进行数据处理，以筛选得到能够重建所述加工轨迹的第二预设数量的所述参考点并将第二预设数量的所述参考点的空间坐标信息编译成对应的轨迹代码，所述第二预设数量小于等于所述第一预设数量；

利用CAD软件对第二预设数量的所述参考点的轨迹代码进行建模，以重建得到所述加工轨迹的CAD模型；及

利用代码加工软件对所述加工轨迹的CAD模型进行处理，以得到所述加工轨迹的数控代码。

在其中一个实施例中，在利用代码加工软件对所述加工轨迹的CAD模型进行处理的步骤之前还包括：

采用CAE分析软件对所述加工轨迹的CAD模型进行处理，以得到修正后的所述加工轨迹的CAD模型。

在其中一个实施例中，所述运动控制系统包括第一移动台、第二移动台、第三移动台及运动控制器，所述第二移动台架设于所述第一移动台的上方，所述第三移动台与所述第二移动台连接，所述指示件设于所述第三移动台上，所述运动控制器与所述第一移动台、所述第二移动台及所述第三移动台电连接，所述第一移动台能够承载且带动所述工件沿第一方向移动，且所述第二移动台和所述第三移动台能够分别带动所述指示件相对所述工件沿第二方向和第三方向移动，以使所述指示件与所述参考点相对准；所述运动控制器用于在所述指示件与所述参考点对准时获取分别由所述第一移动台、所述第二移动台及所述第三移动台提供的所述参考点在所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向上的坐标信息，所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向两两垂直。

在其中一个实施例中，所述第一移动台包括多个，多个所述第一移动台相互间隔分布。

在其中一个实施例中，所述第一移动台包括第一滑动座、第一电机及第一驱动器，所述第一电机与所述第一滑动座连接，所述第一驱动器与所述第一电机电连接，所述运动控制器与所述第一驱动器电连接，所述第一滑动座用于承载所述工件，所述第一电机用于驱动所述第一滑动座沿所述第一方向移动，所述第一驱动器用于在所述指示件与所述参考点对准时获取所述参考点在所述第一方向上的坐标信息并反馈给所述运动控制器。

在其中一个实施例中，所述运动控制器与所述第一驱动器通过排针插接的方式连接。

在其中一个实施例中，所述第二移动台包括第二滑动座、第二电机及第二驱动器，所述第二滑动座架设于所述第一移动台的上方，所述第二滑动座与所述第二移动台连接，所述第二电机与所述第二滑动座连接，所述第二驱动器与所述第二电机电连接，所述运动控制器与所述第二驱动器电连接，所述第二电机用于驱动所述第二滑动座相对所述工件沿所述第二方向移动，所述第二驱动器用于在所述指示件与所述参考点对准时获取所述参考点在所述第二方向上的坐标信息并反馈给所述运动控制器。

在其中一个实施例中，所述第三移动台包括第三滑动座、第三电机及第三驱动器，所述第三滑动座与第二移动台连接，所述指示件设于所述第三移动台上，所述第三电机与所述第三滑动座连接，所述第三驱动器与所述第三电机电连接，所述运动控制器与所述第三驱动器电连接，所述第三电机用于驱动所述第三滑动座相对所述工件沿所述第三方向移动，所述第三驱动器用于在所述指示件与所述参考点对准时获取所述参考点在所述第三方向上的坐标信息并反馈给所述运动控制器。

在其中一个实施例中，所述运动控制系统还包括机架，所述第一移动台安装于机架的底部，并能够相对所述机架沿所述第一方向移动，所述第二移动台安装于所述机架的顶部，并能够相对所述机架沿所述第二方向移动，所述第三移动台通过所述第二移动台安装于所述机架的顶部，并能够相对所述机架沿所述第三方向移动。

在其中一个实施例中，所述运动控制系统还包括如下中的至少一个：

人机交互模块，所述人机交互模块与所述运动控制器电连接，所述人机交互模块用于供所述运动控制器与操作者之间的交互；及

显示模块，所述显示模块与所述运动控制器电连接，所述显示模块用于显示所述加工轨迹及各种参数。

上述工件的加工轨迹规划方法，首先根据工件的加工轨迹的形状特点，确定工件需加工的第一预设数量的参考点，然后通过运动控制系统驱动指示件相对工件移动并在指示件与参考点对准时获取参考点的空间坐标信息，作为逆向工程软件的输入，接着利用逆向工程软件对第一预设数量的参考点的空间坐标信息进行数据处理，以筛选得到能够重建加工轨迹的第二预设数量的参考点并将第二预设数量的参考点的空间坐标信息编译成对应的轨迹代码；然后利用CAD软件对第二预设数量的参考点的轨迹代码进行建模，以重建得到加工轨迹的CAD模型；最后通过利用代码加工软件对加工轨迹的CAD模型进行处理，以得到加工轨迹的数控代码，通过将该数控代码输入到数控加工设备上即可实现对工件的加工，完成工件的加工轨迹的反求过程。因此，上述工件的加工轨迹规划方法，不需要示教就可以直接获得工件的加工轨迹，适用于大型复杂工件的免示教的在线切割加工，同时能够有效降低数控加工设备对操作者的技术要求，节省加工时间，提高加工效率，具有速度快、精度高、可操作性强的优点，可以更好地满足数控加工设备切割加工的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为一实施例中工件的加工轨迹规划方法的流程框图；

图2为一实施例中运动控制系统的结构示意图；

图3为一实施例中运动控制系统的另一结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，一实施例中的工件的加工轨迹规划方法，包括以下步骤：

S100，根据工件的加工轨迹的形状特点，确定工件需加工的第一预设数量的参考点。

具体地，在一实施例中，当工件的加工轨迹为一个孔时，工件需加工的参考点为一个，具体为该孔的圆心；当工件的加工轨迹为多个孔时，工件需加工的参考点为多个，具体为该多个孔的圆心；当工件的加工轨迹为一段线段时，工件需加工的参考点为多个，具体包括该线段的两个端点及中点。

S200，运动控制系统100驱动指示件200相对工件移动并在指示件200与参考点对准时获取参考点的空间坐标信息。

具体地，当第一预设数量大于等于2时，运动控制系统100驱动指示件200相对工件移动并在指示件200与第一个参考点对准时获取第一个参考点的空间坐标信息，当运动控制系统100获取到第一个参考点的空间坐标信息以后，运动控制系统100驱动指示件200相对工件继续移动并在指示件200与下一个参考点对准时获取下一个参考点的空间坐标信息，如此往复循环，直至运动控制系统100将第一预设数量的参考点的空间坐标信息全部获取为止。

S300，利用逆向工程软件对第一预设数量的参考点的空间坐标信息进行数据处理，以筛选得到能够重建加工轨迹的第二预设数量的参考点并将第二预设数量的参考点的空间坐标信息编译成对应的轨迹代码，第二预设数量小于等于第一预设数量。

具体地，利用逆向工程软件对第一预设数量的参考点的空间坐标信息进行数据处理，完成第一预设数量的参考点与目标加工轨迹的配准，以筛选得到能够重建加工轨迹的第二预设数量的参考点，这些筛选得到的第二预设数量的参考点即为重建加工轨迹的关键几何要素，与此同时逆向工程软件将这些筛选得到的第二预设数量的参考点的空间坐标信息编译成对应的轨迹代码。

S400，利用CAD软件对第二预设数量的参考点的轨迹代码进行建模，以重建得到加工轨迹的CAD模型。

具体地，通过将第二预设数量的参考点中的每一个参考点的轨迹代码导入到CAD软件中，然后由CAD软件对第二预设数量的参考点的轨迹代码进行建模，从而重建得到加工轨迹的CAD模型。

S500，利用代码加工软件对加工轨迹的CAD模型进行处理，以得到加工轨迹的数控代码。

具体的，在一实施例中，数控代码可以但不限于为G代码，通过将该数控代码输入到数控加工设备上即可实现对工件的加工，完成工件的加工轨迹的反求过程。

在一实施例中，在利用代码加工软件对加工轨迹的CAD模型进行处理的步骤S400之前还包括：S320，采用CAE分析软件对加工轨迹的CAD模型进行处理，以得到修正后的加工轨迹的CAD模型。

具体的，在CAE分析软件对加工轨迹的CAD模型进行处理时，需先将加工轨迹的CAD模型导入CAE分析软件中，由CAE分析软件对加工轨迹的CAD模型进行有限元的力学分析及结构优化，从而得到修正后的加工轨迹的CAD模型，以作为后续S400的步骤中代码加工软件的输入，从而达到提高重构后的加工轨迹的精度的效果。

如图2及图3所示，在一实施例中，运动控制系统100包括第一移动台110、第二移动台120、第三移动台130及运动控制器140，第二移动台120架设于第一移动台110的上方，第三移动台130与第二移动台120连接，指示件200设于第三移动台130上，运动控制器140与第一移动台110、第二移动台120及第三移动台130电连接，第一移动台110能够承载且带动工件沿第一方向移动，且第二移动台120和第三移动台130能够分别带动指示件200相对工件沿第二方向和第三方向移动，以使指示件200与参考点相对准；运动控制器140用于在指示件200与参考点对准时获取分别由第一移动台110、第二移动台120及第三移动台130提供的参考点在第一方向、第二方向及第三方向上的坐标信息，第一方向、第二方向及第三方向两两垂直。在本实施例中，第二方向、第三方向分别为图2所示中Y轴及Z轴所在的直线方向。

具体的，初始时，第一移动台110、第二移动台120及第三移动台130在原点位置，当将工件放置到第一移动台110以后，此时第一移动台110承载且带动工件沿第一方向移动，且第二移动台120和第三移动台130分别带动指示件200相对工件沿第二方向和第三方向移动，并在指示件200与第一个参考点对准时通过运动控制器140获取分别由第一移动台110、第二移动台120及第三移动台130提供的第一个参考点在第一方向、第二方向及第三方向上的坐标信息。

当运动控制器140获取到第一个参考点在第一方向、第二方向及第三方向上的坐标信息以后，第一移动台110、第二移动台120及第三移动台130分别按照上述各自既定的方向继续移动，并在指示件200与下一个参考点对准时通过运动控制器140获取下一个参考点的空间坐标信息，如此往复循环，直至运动控制器140将第一预设数量的参考点的空间坐标信息全部获取为止。

如图2所示，在一实施例中，进一步地，第一移动台110包括多个，多个第一移动台110相互间隔分布。如此设置，以使得运动控制系统100能够一次性对多个工件需加工的参考点的空间坐标信息进行及时获取，提高效率。在本实施例中，第一移动台110包括两个，两个第一移动台110相互间隔分布。可以理解的是，在其他实施例中，第一移动台110的数量可以为一个或三个以上，具体设置方式可以根据实际情况进行合理选择。

如图2及图3所示，进一步地，第一移动台110包括第一滑动座111、第一电机112及第一驱动器113，第一电机112与第一滑动座111连接，第一驱动器113与第一电机112电连接，运动控制器140与第一驱动器113电连接，第一滑动座111用于承载工件，第一电机112用于驱动第一滑动座111沿第一方向移动，第一驱动器113用于在指示件200与参考点对准时获取参考点在第一方向上的坐标信息并反馈给运动控制器140。

在本实施例中，运动控制器140与第一驱动器113通过排针插接的方式连接，以提高运动控制器140与第一驱动器113之间的安装便捷性，降低运动控制器140与第一驱动器113之间的接线误差。

如图2及图3所示，进一步地，第二移动台120包括第二滑动座121、第二电机122及第二驱动器123，第二滑动座121架设于第一移动台110的上方，第二滑动座121与第二移动台120连接，第二电机122与第二滑动座121连接，第二驱动器123与第二电机122电连接，运动控制器140与第二驱动器123电连接，第二电机122用于驱动第二滑动座121相对工件沿第二方向移动，第二驱动器123用于在指示件200与参考点对准时获取参考点在第二方向上的坐标信息并反馈给运动控制器140。在本实施例中，运动控制器140与第二驱动器123通过排针插接的方式连接。

如图2及图3所示，进一步地，第三移动台130包括第三滑动座131、第三电机132及第三驱动器133，第三滑动座131与第二移动台120连接，指示件200设于第三移动台130上，第三电机132与第三滑动座131连接，第三驱动器133与第三电机132电连接，运动控制器140与第三驱动器133电连接，第三电机132用于驱动第三滑动座131相对工件沿第三方向移动，第三驱动器133用于在指示件200与参考点对准时获取参考点在第三方向上的坐标信息并反馈给运动控制器140。在本实施例中，运动控制器140与第三驱动器133通过排针插接的方式连接。

如图2所示，在一实施例中，运动控制系统100还包括机架150，第一移动台110安装于机架150的底部，并能够相对机架150沿第一方向移动，第二移动台120安装于机架150的顶部，并能够相对机架150沿第二方向移动，第三移动台130通过第二移动台120安装于机架150的顶部，并能够相对机架150沿第三方向移动。在本实施例中，第一滑动座111滑动设于机架150的底部，第二滑动座121滑动设于机架150的顶部，第三滑动座131滑动设于第二滑动座121上。

如图3所示，在一实施例中，运动控制系统100还包括人机交互模块160，人机交互模块160与运动控制器140电连接，人机交互模块160用于供运动控制器140与操作者之间的交互。进一步地，在一实施例中，运动控制系统100还包括显示模块170，显示模块170与运动控制器140电连接，显示模块170用于显示加工轨迹及各种参数。请参考图2，在本实施例中，显示模块170安装于机架150的一侧。

上述工件的加工轨迹规划方法，首先根据工件的加工轨迹的形状特点，确定工件需加工的第一预设数量的参考点，然后通过运动控制系统100驱动指示件200相对工件移动并在指示件200与参考点对准时获取参考点的空间坐标信息，作为逆向工程软件的输入，接着利用逆向工程软件对第一预设数量的参考点的空间坐标信息进行数据处理，以筛选得到能够重建加工轨迹的第二预设数量的参考点并将第二预设数量的参考点的空间坐标信息编译成对应的轨迹代码；然后利用CAD软件对第二预设数量的参考点的轨迹代码进行建模，以重建得到加工轨迹的CAD模型；最后通过利用代码加工软件对加工轨迹的CAD模型进行处理，以得到加工轨迹的数控代码，通过将该数控代码输入到数控加工设备上即可实现对工件的加工，完成工件的加工轨迹的反求过程。因此，上述工件的加工轨迹规划方法，不需要示教就可以直接获得工件的加工轨迹，适用于大型复杂工件的免示教的在线切割加工，同时能够有效降低数控加工设备对操作者的技术要求，节省加工时间，提高加工效率，具有速度快、精度高、可操作性强的优点，可以更好地满足数控加工设备切割加工的要求。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种工件的加工轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据工件的加工轨迹的形状特点，确定所述工件需加工的第一预设数量的参考点；

运动控制系统驱动指示件相对所述工件移动并在所述指示件与所述参考点对准时获取所述参考点的空间坐标信息；

利用逆向工程软件对第一预设数量的所述参考点的空间坐标信息进行数据处理，以筛选得到能够重建所述加工轨迹的第二预设数量的所述参考点并将第二预设数量的所述参考点的空间坐标信息编译成对应的轨迹代码，所述第二预设数量小于等于所述第一预设数量；

利用CAD软件对第二预设数量的所述参考点的轨迹代码进行建模，以重建得到所述加工轨迹的CAD模型；及

利用代码加工软件对所述加工轨迹的CAD模型进行处理，以得到所述加工轨迹的数控代码。

2.根据权利要求1所述的工件的加工轨迹规划方法，其特征在于，在利用代码加工软件对所述加工轨迹的CAD模型进行处理的步骤之前还包括：

采用CAE分析软件对所述加工轨迹的CAD模型进行处理，以得到修正后的所述加工轨迹的CAD模型。

3.根据权利要求1所述的工件的加工轨迹规划方法，其特征在于，所述运动控制系统包括第一移动台、第二移动台、第三移动台及运动控制器，所述第二移动台架设于所述第一移动台的上方，所述第三移动台与所述第二移动台连接，所述指示件设于所述第三移动台上，所述运动控制器与所述第一移动台、所述第二移动台及所述第三移动台电连接，所述第一移动台能够承载且带动所述工件沿第一方向移动，且所述第二移动台和所述第三移动台能够分别带动所述指示件相对所述工件沿第二方向和第三方向移动，以使所述指示件与所述参考点相对准；所述运动控制器用于在所述指示件与所述参考点对准时获取分别由所述第一移动台、所述第二移动台及所述第三移动台提供的所述参考点在所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向上的坐标信息，所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向两两垂直。

4.根据权利要求3所述的工件的加工轨迹规划方法，其特征在于，所述第一移动台包括多个，多个所述第一移动台相互间隔分布。

5.根据权利要求3所述的工件的加工轨迹规划方法，其特征在于，所述第一移动台包括第一滑动座、第一电机及第一驱动器，所述第一电机与所述第一滑动座连接，所述第一驱动器与所述第一电机电连接，所述运动控制器与所述第一驱动器电连接，所述第一滑动座用于承载所述工件，所述第一电机用于驱动所述第一滑动座沿所述第一方向移动，所述第一驱动器用于在所述指示件与所述参考点对准时获取所述参考点在所述第一方向上的坐标信息并反馈给所述运动控制器。

6.根据权利要求5所述的工件的加工轨迹规划方法，其特征在于，所述运动控制器与所述第一驱动器通过排针插接的方式连接。

7.根据权利要求3所述的工件的加工轨迹规划方法，其特征在于，所述第二移动台包括第二滑动座、第二电机及第二驱动器，所述第二滑动座架设于所述第一移动台的上方，所述第二滑动座与所述第二移动台连接，所述第二电机与所述第二滑动座连接，所述第二驱动器与所述第二电机电连接，所述运动控制器与所述第二驱动器电连接，所述第二电机用于驱动所述第二滑动座相对所述工件沿所述第二方向移动，所述第二驱动器用于在所述指示件与所述参考点对准时获取所述参考点在所述第二方向上的坐标信息并反馈给所述运动控制器。

8.根据权利要求3所述的工件的加工轨迹规划方法，其特征在于，所述第三移动台包括第三滑动座、第三电机及第三驱动器，所述第三滑动座与第二移动台连接，所述指示件设于所述第三移动台上，所述第三电机与所述第三滑动座连接，所述第三驱动器与所述第三电机电连接，所述运动控制器与所述第三驱动器电连接，所述第三电机用于驱动所述第三滑动座相对所述工件沿所述第三方向移动，所述第三驱动器用于在所述指示件与所述参考点对准时获取所述参考点在所述第三方向上的坐标信息并反馈给所述运动控制器。

9.根据权利要求3所述的工件的加工轨迹规划方法，其特征在于，所述运动控制系统还包括机架，所述第一移动台安装于机架的底部，并能够相对所述机架沿所述第一方向移动，所述第二移动台安装于所述机架的顶部，并能够相对所述机架沿所述第二方向移动，所述第三移动台通过所述第二移动台安装于所述机架的顶部，并能够相对所述机架沿所述第三方向移动。

10.根据权利要求3所述的工件的加工轨迹规划方法，其特征在于，所述运动控制系统还包括如下中的至少一个：

人机交互模块，所述人机交互模块与所述运动控制器电连接，所述人机交互模块用于供所述运动控制器与操作者之间的交互；及

显示模块，所述显示模块与所述运动控制器电连接，所述显示模块用于显示所述加工轨迹及各种参数。