CN111026028B - 针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法，包括以下步骤：确定全局的加工方向；确定网格划分时图元的特征点；根据总图元的数目和区域的长与宽，确定网格划分后的行数和列数；对网格中的行和列根据聚类算法进行划分。本发明的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法，基于图形样本在二维空间的分布情况，采用聚类算法分别对行与列进行智能分割，与普通的网格划分算法相比较，智能网格划分算法的结果更合理、有序，保障了整体的有序性，对二维平面下的路径规划技术有重要的研究意义。

Description

针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法
技术领域
本发明涉及机械加工领域，尤其涉及数控系统加工领域，具体是指一种数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法。
背景技术
目前二维平面上的网格划分方法都是采用很硬性的划分方法，根据平面内的样本个数以及总样本的外框大小来进行网格的划分。这些算法没有考虑样本的分布情况，网格划分的结果并不理想。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足误差小、效果好、适用范围较为广泛的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法。
为了实现上述目的，本发明的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法如下：
该数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)数控系统将加工工件二维平面化；
(2)数控系统确定全局的加工方向；
(3)数控系统确定网格划分处理的图元的特征点；
(4)数控系统根据聚类算法对网格的行和列进行划分，确定网格划分后的行数和列数；
(5)数控系统根据划分的网格加工工件。
较佳地，所述的步骤(4)中包括根据聚类算法对网格的列进行划分，具体为：
将特征点投影至X轴，并在X轴上对所述的特征点根据一维的聚类算法进行划分。
较佳地，所述的步骤(4)中包括根据聚类算法对网格的行进行划分，具体为：
将特征点投影至Y轴，并在Y轴上对所述的特征点根据一维的聚类算法进行划分。
较佳地，所述的根据一维的聚类算法进行划分处理，具体为：
根据特征点在X轴上的疏密程度划分成若干块，实现网格在X轴上的划分。
较佳地，所述的根据一维的聚类算法进行划分处理，具体为：
根据特征点在Y轴上的疏密程度划分成若干块，实现网格在Y轴上的划分。
较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)数控系统确定全部图元构成的矩形区域的长度和宽度；
(2.2)数控系统判断长度是否大于宽度，如果是，则进行横向加工；否则，进行纵向加工。
较佳地，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
(3.1)数控系统根据加工的起点确定加工方向；
(3.2)数控系统选择外接矩形的中心点；
(3.3)数控系统沿着加工方向的相反方向按照固定比例偏移中心位置；
(3.4)数控系统确定网格划分的最终特征点。
采用了本发明的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法，基于图形样本在二维空间的分布情况，采用聚类算法分别对行与列进行智能分割，与普通的网格划分算法相比较，智能网格划分算法的结果更合理、有序，保障了整体的有序性，对二维平面下的路径规划技术有重要的研究意义。
附图说明
图1为现有技术的普通的网格划分方法的示意图。
图2为本发明的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法的示意图。
图3为本发明的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法的对网格中的列进行划分的示意图。
图4(a)为本发明的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法的确定全局加工方向为横向加工的示意图。
图4(b)为本发明的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法的确定全局加工方向为纵向加工的示意图。
图5为本发明的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法的确定加工方向的示意图。
图6为本发明的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法的外接矩形的中心点的示意图。
图7为本发明的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法的外接矩形中心点偏移的示意图。
图8为本发明的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法的网格划分的最终特征点的示意图。
图9为本发明的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法的流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法，其中包括以下步骤：
(1)数控系统将加工工件二维平面化；
(2)数控系统确定全局的加工方向；
(2.1)确定全部图元构成的矩形区域的长度和宽度；
(2.2)判断长度是否大于宽度，如果是，则进行横向加工；否则，进行纵向加工；
(3)数控系统确定网格划分处理的图元的特征点；
(3.1)根据加工的起点确定加工方向；
(3.2)选择外接矩形的中心点；
(3.3)沿着加工方向的相反方向按照固定比例偏移中心位置；
(3.4)确定网格划分的最终特征点；
(4)根据聚类算法对网格的行和列进行划分，确定网格划分后的行数和列数；
将特征点投影至X轴，并在X轴上对所述的特征点根据一维的聚类算法进行划分；
根据特征点在X轴上的疏密程度划分成若干块，实现网格在X轴上的划分；
将特征点投影至Y轴，并在Y轴上对所述的特征点根据一维的聚类算法进行划分；
根据特征点在Y轴上的疏密程度划分成若干块，实现网格在Y轴上的划分；
(5)数控系统根据划分的网格加工工件。
本发明的具体实施方式中，在二维平面下，数控系统如何规划出一条路径把平面内的所有样本都遍历一次并且保持整体的有序性，对二维平面下的路径规划技术有重要的研究意义。网格划分算法经常被应用于有序性的路径规划，首先对二维平面进行网格划分，然后对依次遍历每一个网格中的样本，从而在有序性的前提下完成了对整体样本的遍历过程。如何对二维平面进行合理的网格划分成为了研究的重点。
为了能够对二维平面进行合理的网格划分，本设计方案充分考虑了样本在二维空间的分布情况，并引入了层次聚类策略，提出了智能网格划分算法。
第一步：提取样本在二维平面的特征点；
第二步：把特征点投影到笛卡尔坐标下的X轴，在X轴上对特征点进行一维的聚类算法，该算法根据特征点在X轴上的疏密程度进行分成若干块，完成网格在X轴上的划分；
第三步：把特征点投影到笛卡尔坐标下的Y轴，在Y轴上对特征点进行一维的聚类算法，该算法根据特征点在Y轴上的疏密程度进行分成若干块，完成网格在Y轴上的划分；
第四步：网格划分完成。
智能排序算法的核心内容是把样本的特征点分别投影到笛卡尔坐标系的X轴和Y轴，然后采用聚类算法对一维的特征点进行智能分块。以列的划分为例，把所有特征点投影到X轴上，投影点的分布是稀疏不均的。根据稀疏性的特征，使用聚类算法把投影点划分为N块，如图3所示。
在二维平面下，本发明的包含一种具体实施例，即以激光切割机对多个图形进行加工为例，对基于网格智能划分算法的路径规划技术进行详细说明。
第一步：确定全局的加工方向：
根据选中全部图元构成的矩形区域来确定全局的加工方向，当长度大于等于宽度时，进行横向加工，当长度小于宽度时，进行纵向加工，如图4(a)和图4(b)所示。
第二步：确定网格划分时图元的特征点：
在图元外框矩形的中心点作为特征点的基础上，引入特征点的随加工方向在纵向或横向上偏移一定比例的策略(目的是增加视觉上的有序性)，确定最终的特征点位置。具体如下图所示：
a.确定全局加工方向为横向加工，根据客户选择的加工起点来确定是从左到右还是从右到从左。这里假定为从右到左的加工方向，如图5所示。
b.选择外接矩形的中心点，如图6所示；
c.在中心点的基础上，横向向右偏移中心位置的0.2比例处(假设是从右到左的加工方向)，如图7所示；
d.确定网格划分时的最终特征点，如图8所示。
第三步：确定网格划分时的行与列：
具体策略：假定每一个网格内放m个图元(m的值通过参数调优了)，根据总图元的数目和区域的长与宽，确定网格划分之后的行数与列数，然后对行与列进行智能划分。
以列的划分为例，把所有图元的特征点投影到X轴上，投影点的分布肯定是稀疏不均的。根据稀疏性的特征，使用聚类算法把投影点划分为N块(N值无确定的列数)，从而完成网格中列的划分，如图3所示。
采用了本发明的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法，基于图形样本在二维空间的分布情况，采用聚类算法分别对行与列进行智能分割，与普通的网格划分算法相比较，智能网格划分算法充分考虑的样本之间的疏密关系，使得相近的样本尽可能划分在一个网格内，结果更加合理有序，保障了整体的有序性，对二维平面下的路径规划技术有重要的研究意义。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (3)

1.一种数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)数控系统将加工工件二维平面化；
(2)数控系统确定全局的加工方向；
(3)数控系统确定网格划分处理的图元的特征点；
(4)数控系统根据聚类算法对网格的行和列进行划分，确定网格划分后的行数和列数；
(5)数控系统根据划分的网格加工工件；
所述的步骤(4)中包括根据聚类算法对网格的列进行划分，具体为：
将特征点投影至X轴，并在X轴上对所述的特征点根据一维的聚类算法进行划分；
所述的在X轴上对所述的特征点根据一维的聚类算法进行划分处理，具体为：
根据特征点在X轴上的疏密程度划分成若干块，实现网格在X轴上的划分
所述的步骤(4)中包括根据聚类算法对网格的行进行划分，具体为：
将特征点投影至Y轴，并在Y轴上对所述的特征点根据一维的聚类算法进行划分；
所述的在Y轴上对所述的特征点根据一维的聚类算法进行划分处理，具体为：
根据特征点在Y轴上的疏密程度划分成若干块，实现网格在Y轴上的划分。
2.根据权利要求1所述的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)数控系统确定全部图元构成的矩形区域的长度和宽度；
(2.2)数控系统判断长度是否大于宽度，如果是，则进行横向加工；否则，进行纵向加工。
3.根据权利要求1所述的数控系统中针对加工工件实现二维平面化网格划分处理的方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
(3.1)数控系统根据加工的起点确定加工方向；
(3.2)数控系统选择外接矩形的中心点；
(3.3)数控系统沿着加工方向的相反方向按照固定比例偏移中心位置；
(3.4)数控系统确定网格划分的最终特征点。
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