CN111580456A - 一种对小线段连续轨迹进行刀具半径补偿的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对小线段连续轨迹进行刀具半径补偿的实现方法，所述方法在CNC系统检测到小线段偏置轨迹干涉后，扫描干涉前的小线段组成的偏置曲线，得到该曲线在X轴的取值区间和在Y轴上的取值区间，以及扫描干涉后的小线段组成的偏置曲线，得到其在X,Y轴上的取值区间，求两取值区间的交集部分，再匹配交集区域内的小线段求交点，从而能快速地找到局部自交点，最后根据交点删除干涉线段，得到正确的刀补轨迹。本发明采用计算量较小的方法对小线段偏置轨迹的进行解析，找出局部自交点后，根据交点删去干涉路径，从而实现小线段轨迹的刀具半径补偿加工，本发明可以省去偏置加工图的转换操作，使得加工更加简单快捷。
Description
技术领域
本发明涉及数控系统刀具半径补偿的技术领域，尤其涉及一种对小线段连续轨迹进行刀具半径补偿的实现方法。
背景技术
现有的第三方数控系统在处理刀补干涉问题时，是通过预读4-5段程序段，生成干扰回避向量的方式进行偏置轨迹修正。其最多能处理4-5段线段的干涉问题。但是在实际小线段加工中，干涉的线段段数远远大于5段，从而系统会触发干涉报警，无法正常加工。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种对小线段连续轨迹进行刀具半径补偿的实现方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：1.一种对小线段连续轨迹进行刀具半径补偿的实现方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：CNC系统检测到小线段干涉时，将干涉前后的坐标点存进缓冲区；
步骤S2：对引起干涉的拐角点的偏置点重新计算，计算出相对于拐角点的前一点的偏置点一和相对于拐角点的后一点的偏置点二；引起干涉的夹角的顶点，称之为拐角点，为了确保有自交点，CNC系统需要对重新计算干涉的拐角点的偏置点重新计算得到偏置点一和偏置点二。
步骤S3：将拐角点的偏置点一作为干涉前偏置曲线的终点，拐角点的偏置点二作为干涉后偏置曲线的起点，然后遍历扫描缓冲区中干涉前的小线段和干涉后的小线段，得到各小线段的取值区间以及干涉前、干涉后偏置曲线的取值区间；其中干涉前的小线段是指对偏置曲线干涉检测时，以CNC系统检测到的第一个干涉的点为分界线，该干涉点以前的小线段；干涉后的小线段是指对偏置曲线干涉检测时，以CNC系统检测到的第一个干涉的点为分界线，该干涉点以后的小线段。
步骤S4：对干涉前偏置曲线和干涉后偏置曲线的取值区间进行交集判断，有交集则可能有交点，然后求交集区间，如下图所示。无交集则没有交点，CNC系统发出刀补干涉报警；
步骤S5：找出取值区间与交集区间有交集的干涉前小线段，存进集合一，找出取值区间与交集区间有交集的干涉后小线段，存进集合二；
步骤S6：用集合二的小线段遍历集合一的小线段，计算出不干涉的交点线段的交点；
步骤S7：将交点线段的干涉前小线段的终点复制为交点一，交点线段的干涉后小线段的起点复制为交点二，然后将交点一到交点二之间的干涉点全部删除，得到正确的刀补轨迹；
优选地，步骤S2中的拐角点是指引起干涉的夹角的顶点，偏置点重新计算的方法为：先用拐角点的前一点和拐角点组成的单位向量，求其法向量，然后拐角点沿法向量偏置刀具半径。
优选地，步骤S6中计算出不干涉的交点线段的交点的方法为：
a.如果干涉前小线段与干涉后小线段有交点，则对交点线段(交点所在的干涉前小线段和干涉后小线段称为交点线段)进行干涉判断，若交点线段干涉，则继续遍历。若交点线段不干涉，退出遍历；
b.如果遍历完仍无交点，则CNC系统发出刀补干涉报警。
优选地，干涉前小线段与干涉后小线段的交点求解通过解方程组求解。
本发明具有如下有益效果：
本发明采用计算量较小的方法对小线段偏置轨迹的进行解析，找出局部自交点后，根据交点删去干涉路径，从而实现小线段轨迹的刀具半径补偿加工。本发明可以省去偏置加工图的转换操作，使得加工更加简单快捷。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明拐角点的偏置点计算示意图；
图3为本发明偏置曲线取值区间的示意图；
图4为本发明取值区间的交集部分示意；
图5为本发明干涉点删除前的示意图；
图6为本发明干涉点删除后的示意图；
图7为本发明实施例加工图；
图8为本发明实施例局部自交干涉图；
图9为本发明实施例算法处理后的效果图；
图10为本发明实施例整体效果图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
参照图1-6，其中图2为本发明拐角点的偏置点计算示意图，根据拐角点的前一个点S和拐角点M组成的线段SM的偏置向量可以求出拐角点的偏置点M’，根据拐角点M和拐角点的后一点E组成的线段ME的偏置向量可以求出拐角点的偏置点M”。
本发明提供的一种实施例：现以“福”字加工为例进行说明，其加工步骤如下：
1.将加工图纸导入到上位机中。
2.上位机解析加工图纸生成G代码发送到CNC系统。
3.CNC系统计算刀补偏置点，检测到直线干涉后，进入小线段刀补干涉处理。
4.取第一个干涉点的前两个点和后一个点，在这四个点中，计算相邻三个点形成的夹角角度，夹角最小的角为拐角，该夹角的顶点为拐角点。
5.重新计算拐角点的偏置点，扫描干涉前和干涉后小线段的取值区间，以及干涉前和干涉后的偏置曲线的取值，
6.求干涉前和干涉后的偏置曲线的交集区间。
7.扫描出交集区间内的干涉前小线段和干涉后小线段存进集合中。
8.集合中的小线段遍历匹配求交点，如果有交点且交点线段不干涉，则为所求交点。
9.将交点复制给交点线段的对应点，并将两交点线段之间的干涉线段删除，得到正确刀补轨迹。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种对小线段连续轨迹进行刀具半径补偿的实现方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：CNC系统检测到小线段干涉时，将干涉前后的坐标点存进缓冲区；
步骤S2：对引起干涉的拐角点的偏置点重新计算，计算出相对于拐角点的前一点的偏置点一和相对于拐角点的后一点的偏置点二；
步骤S3：将拐角点的偏置点一作为干涉前偏置曲线的终点，拐角点的偏置点二作为干涉后偏置曲线的起点，然后遍历扫描缓冲区中干涉前的小线段和干涉后的小线段，得到各小线段的取值区间以及干涉前、干涉后偏置曲线的取值区间；
步骤S4：对干涉前偏置曲线和干涉后偏置曲线的取值区间进行交集判断，有交集则可能有交点，然后求交集区间，无交集则没有交点，CNC系统发出刀补干涉报警；
步骤S5：找出取值区间与交集区间有交集的干涉前小线段，存进集合一，找出取值区间与交集区间有交集的干涉后小线段，存进集合二；
步骤S6：用集合二的小线段遍历集合一的小线段，计算出不干涉的交点线段的交点；
步骤S7：将交点线段的干涉前小线段的终点复制为交点一，交点线段的干涉后小线段的起点复制为交点二，然后将交点一到交点二之间的干涉点全部删除，得到正确的刀补轨迹。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中的拐角点是指引起干涉的夹角的顶点，偏置点重新计算的方法为：先用拐角点的前一点和拐角点组成的单位向量，求其法向量，然后拐角点沿法向量偏置刀具半径。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S6中计算出不干涉的交点线段的交点的方法为：
a.如果干涉前小线段与干涉后小线段有交点，则对交点线段进行干涉判断，若交点线段干涉，则继续遍历，若交点线段不干涉，退出遍历；
b.如果遍历完仍无交点，则CNC系统发出刀补干涉报警。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：干涉前小线段与干涉后小线段的交点求解通过解方程组求解。
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| CN113221202A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-08-06 | 广州奇芯机器人技术有限公司 | 一种小线段刀补干扰自交点确定方法、系统及设备 |
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