CN112765697A - 点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法 - Google Patents

点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，包括以下步骤：一、在点钻软件的CAD模块中创建曲线绘图指令；二、添加曲线绘图指令；在软件界面的CAD模块依照工件图片中待点钻位置的轮廓绘制曲线轨迹，获得曲线轨迹上相应点位的图像坐标数据；三、使用CAD模块返回图像坐标数据到该软件的图像处理模块，将图像坐标数据转换为机械坐标数据后传送至该软件的运动控制模块；四、输入钻间距d；五、根据三和四的中的机械坐标数据经过运动控制模块中的数据交互过程进行几何运算，形成各点位的坐标；六、设置各点位的属性；七、结束示教。本发明具有操作简单快捷、大大减少客户示教的时间、提高了生产效率和产品质量的特点。

Description

点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法
技术领域
本发明涉及运动控制技术领域，尤其是涉及一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法。
背景技术
近年来，物品点钻行业开始采用点钻机进行点钻的方式代替传统手工方式，越来越受到人们的关注。而随着点钻机技术的日益成熟，在加工精度和加工速度满足客户要求的前提下，工件加工路径的示教时间费时是很多客户普遍反馈的一个问题，尤其是当工件比较大且点钻点比较多的时候，需要客户一个一个地去示教，耗时耗力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，具有操作简单快捷、大大减少客户示教的时间、提高了生产效率和产品质量的特点。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，包括以下步骤：
步骤一、在点钻软件的CAD模块中创建曲线绘图指令；
步骤二、添加曲线绘图指令；在软件界面的CAD模块依照工件图片中待点钻位置的轮廓绘制曲线轨迹，获得曲线轨迹上相应点位的图像坐标数据；
步骤三、使用CAD模块返回图像坐标数据到该软件的图像处理模块，将图像坐标数据转换为机械坐标数据后传送至该软件的运动控制模块，进入点钻流程；
步骤四、输入钻间距d；
步骤五、根据步骤三和步骤四的中的机械坐标数据经过运动控制模块中的数据交互过程进行几何运算，形成各点位的坐标；
步骤六、设置各点位的属性；
步骤七、判断是否完成工件所有钻点的示教，若完成，则保存文件并退出示教流程，生成用于控制自动点钻机运动的示教程序；否则，返回步骤一继续示教。
作为优选方式，所述步骤二中，所述曲线绘图指令包括直线指令；所述直线指令中定义该待点钻直线的起点和终点坐标分别为A(x1，y1)、B(x2，y2)。
作为优选方式，所述步骤三中，所述图像坐标数据包括直线轨迹的A(x1，y1)、B(x2，y2)。
作为优选方式，所述步骤二中，所述曲线绘图指令包括圆弧指令；所述圆弧指令中定义该待点钻圆弧的起点、节点、终点的坐标分别为A’(x1，y1)、节点B’(x2，y2)、终点C’(x3，y3)。
作为优选方式，所述图像坐标数据包括圆弧轨迹的A’(x1，y1)、B’(x2，y2)、C’(x3，y3)。
作为优选方式，所述步骤五中，所述几何运算包括直线轨迹中各点位的坐标计算；
(1)根据起点A和终点B坐标得出该直线长度为L；
(2)根据钻间距d和直线长度L求出生成点位的总个数Num，Num＝L/d；
(3)根据定点分比公式得出A、B两点之间的直线上各点位坐标(x,y)：
Figure BDA0002913282210000031
其中，λ＝id/(Num-i)d，i为遍历中的点的个数，0≤i＜Num。
作为优选方式，所述步骤五中，所述几何运算包括圆弧轨迹中各点位的坐标计算；
(1)已知起点A’、节点B’、终点C’三个点的坐标，将三个点坐标代入圆的标准方程联立求解求出圆心坐标R(xr，yr)和半径r，圆的标准方程：r2＝(x-xr)2+(y-yr)2；
I.r2＝(x1-xr)2+(y1-yr)2；
II.r2＝(x2-xr)2+(y2-yr)2；
III.r2＝(x3-xr)2+(y3-yr)2；
联立公式I、II、III可以求出圆心坐标R(xr，yr)和半径r；
(2)根据半径r和钻间距d求得弧长为d的圆弧的圆心角θ＝d/r；
(3)根据起始点坐标A’和圆心坐标R求起始点的圆心角StartAngle；
由三角函数公式算出起始点A’的圆心角：StartAngle＝cos-1(x1/xr)；
(4)根据终终点C’坐标和圆心R坐标求终点的圆心角EndAngle；
由三角函数公式可以算出终点C’的圆心角：EndAngle＝cos-1(x3/xr)；
(5)根据(3)和(4)算出来的SartAngle和EndAngle求出圆弧的圆心角ArcAngle；
I.ArcAngle＝EndAngle-StartAngle；
(6)根据向量积求出圆弧的旋向Dir(假设顺时针为1，逆时针为-1)：
PA’B’＝(x2-x1，y2-y1)；(方向由A’指向B’的向量记为PA’B’)；
PB’C’＝(x3-x2，y3-y2)；(方向由B’指向C’的向量记为PB’C’)；
PA’B’*PB’C’＝(x2-x1)*(y3-y2)-(y2-y1)*(x3-x2)；
如果PA’B’*PB’C’结果为正值，则Dir＝1；PA’B’*PB’C’结果为负值，则Dir＝-1；
(7)根据(5)求出的圆弧的圆心角ArcAngle和2)中求出的θ，得出圆弧上生成点位的总个数Num，
Figure BDA0002913282210000041
(8)代入以下公式可求得A’C’两点之间圆弧上的各点位坐标(x,y)：
Figure BDA0002913282210000042
Figure BDA0002913282210000043
其中，
Figure BDA0002913282210000044
i为遍历中的点的个数，0≤i＜Num。
作为优选方式，所述步骤六中，所述属性包括上抬指令、开胶延时指令、只点胶指令、只点钻指令、点胶点钻指令、钻间距指令中的至少一种。
本发明涉及一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，与现有设计相比，其优点在于：本发明通过绘制曲线轨迹并输入钻间距，自动生成点钻位置的方法，曲线为直线或/和圆弧，与以往的手工去示教相比，操作简单快捷，避免了重复对点钻点进行示教，大大减少客户示教的时间，提高了生产效率和产品质量。
附图说明
图1为本发明点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法的流程示意图。
图2为本发明点钻点生成方法的流程示意图。
具体实施方式
下文结合说明书附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
在点胶点钻过程中点钻机预设有一个固定的坐标系，以便于对点胶头、点钻头、工件的定位，以图像视野范围的最上角为原点，X、Y的方向遵循平面直角坐标系，取向右和向下分别为X和Y的正方向，Z为垂直于所述平面的方向。
本发明涉及一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，如图1-2所示，包括以下步骤：
步骤一、在点钻软件的CAD模块中创建曲线绘图指令(所述曲线包括直线和圆弧)。
步骤二、添加曲线绘图指令；在软件界面上的CAD模块依照工件图片的待点钻位置的轮廓绘制直线、圆弧，定义点指令(即定义点的坐标)，获得相应点的图像坐标数据；
1)直线指令；定义该待点钻直线的起点和终点坐标分别为A(x1，y1)、B(x2，y2)；
2)圆弧指令；定义该待点钻圆弧的起点、节点、终点的坐标分别为A’(x1，y1)、节点B’(x2，y2)、终点C’(x3，y3)。
步骤三、绘制完成之后使用CAD模块返回图像坐标数据到图像处理模块，将图像坐标数据转换为机械坐标数据，然后传送至运动控制模块，进入点钻流程。所述图像坐标数据包括直线轨迹的起点A、终点B坐标，以及圆弧轨迹的起点A’、节点B’、终点C’坐标。
步骤四、客户在设置属性处输入钻间距d；所述直线轨迹中，钻间距d即为相邻两颗钻中心之间的直线距离，所述圆弧轨迹中，钻间距d为相邻两颗钻中心之间的弧长。
步骤五、根据步骤三和步骤四的中的机械坐标数据经过运动控制模块中的数据交互过程进行几何运算，形成各点钻点(即点位)的坐标。几何运算中所用的计算公式预先设置。
所述几何运算包括：
1、直线轨迹；
1)根据起点A和终点B坐标得出该直线长度为L；
2)根据钻间距d和直线长度求出生成点位的总个数Num，Num＝L/d；
3)根据定点分比公式得出A、B两点之间的直线上各点位坐标(x,y)：
Figure BDA0002913282210000061
其中，λ＝id/(Num-i)d，i为遍历中的点的个数，0≤i＜Num。
2、圆弧轨迹；
1)已知起点A’、节点B’、终点C’三个点的坐标，将三个点坐标代入圆的标准方程联立求解求出圆心坐标R(xr，yr)和半径r，圆的标准方程：r2＝(x-xr)2+(y-yr)2；
I.r2＝(x1-xr)2+(y1-yr)2；
II.r2＝(x2-xr)2+(y2-yr)2；
III.r2＝(x3-xr)2+(y3-yr)2；
联立公式I、II、III可以求出圆心坐标R(xr，yr)和半径r。
2)根据半径r和钻间距d求得弧长为d的圆弧的圆心角θ＝d/r；
3)根据起始点坐标A’和圆心坐标R求起始点的圆心角StartAngle；
由三角函数公式算出起始点A’的圆心角：StartAngle＝cos-1(x1/xr)；
4)根据终终点C’坐标和圆心R坐标求终点的圆心角EndAngle；
由三角函数公式可以算出终点C’的圆心角：EndAngle＝cos-1(x3/xr)；
5)根据3)和4)算出来的SartAngle和EndAngle求出圆弧的圆心角ArcAngle；
I.ArcAngle＝EndAngle-StartAngle；
6)根据向量积求出圆弧的旋向Dir(假设顺时针为1，逆时针为-1)：
PA’B’＝(x2-x1，y2-y1)；(方向由A’指向B’的向量记为PA’B’)；
PB’C’＝(x3-x2，y3-y2)；(方向由B’指向C’的向量记为PB’C’)；
PA’B’*PB’C’＝(x2-x1)*(y3-y2)-(y2-y1)*(x3-x2)；
如果PA’B’*PB’C’结果为正值，则Dir＝1；PA’B’*PB’C’结果为负值，则Dir＝-1；
7)根据5)求出的圆弧的圆心角ArcAngle和2)中求出的θ，得出圆弧上生成点位的总个数Num，
Figure BDA0002913282210000071
8)代入以下公式可求得A’C’两点之间圆弧上的各点位坐标(x,y)：
Figure BDA0002913282210000072
Figure BDA0002913282210000073
其中，
Figure BDA0002913282210000074
i为遍历中的点的个数，0≤i＜Num。
步骤六、根据轨迹生成钻点之后设置每个点位的所需属性；所述属性包括上抬指令、开胶延时指令、只点胶指令、只点钻指令、点胶点钻指令、钻间距指令；若上述属性需要修改，则通过设置属性修正上述属性参数。
所述上抬指令：指控制点胶头或/和点钻头在点胶或/和点钻过程中的上抬、下降。
所述开胶延时指令：指设定开胶时长，用于控制出胶量。
所述只点胶指令：只执行点胶流程；将点胶头移动至目标点位，然后沿Z轴下降到目标位置开始出胶，出胶完成后，再沿Z轴上升至点胶回抬高度，继续下一点位的点胶。
只点钻指令：只执行点钻流程；点钻头吸料后移动至目标点位，然后沿Z轴下降到目标位置松开吸嘴，放钻稳定后沿Z轴上升至点钻回抬高度，继续下一点位的点钻。
点胶点钻指令：指在工件的同一点上既执行点胶，也执行点钻。
钻间距指令：对步骤四中输入的钻间距d进行修订。
步骤七、判断是否完成示教对象所有点钻点的示教，若完成，则保存文件并退出示教流程，生成用于控制自动点钻机运动的示教程序；否则，返回步骤一继续示教。

Claims (10)

1.一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在点钻软件的CAD模块中创建曲线绘图指令；
步骤二、添加曲线绘图指令；在软件界面的CAD模块依照工件图片中待点钻位置的轮廓绘制曲线轨迹，获得曲线轨迹上相应点位的图像坐标数据；
步骤三、使用CAD模块返回图像坐标数据到该软件的图像处理模块，将图像坐标数据转换为机械坐标数据后传送至该软件的运动控制模块，进入点钻流程；
步骤四、输入钻间距d；
步骤五、根据步骤三和步骤四的中的机械坐标数据经过运动控制模块中的数据交互过程进行几何运算，形成各点位的坐标；
步骤六、设置各点位的属性；
步骤七、判断是否完成工件所有钻点的示教，若完成，则保存文件并退出示教流程，生成用于控制自动点钻机运动的示教程序；否则，返回步骤一继续示教。
2.根据权利要求1所述的一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，其特征在于，所述步骤二中，所述曲线绘图指令包括直线指令；所述直线指令中定义该待点钻直线的起点和终点坐标分别为A(x1，y1)、B(x2，y2)。
3.根据权利要求2所述的一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述图像坐标数据包括直线轨迹的A(x1，y1)、B(x2，y2)。
4.根据权利要求3所述的一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，其特征在于，所述步骤四中，所述直线轨迹中钻间距d为相邻两颗钻中心之间的直线距离。
5.根据权利要求4所述的一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，其特征在于，所述步骤五中，所述几何运算包括直线轨迹中各点位的坐标计算；
(1)根据起点A和终点B坐标得出该直线长度为L；
(2)根据钻间距d和直线长度L求出生成点位的总个数Num，Num＝L/d；
(3)根据定点分比公式得出A、B两点之间的直线上各点位坐标(x,y)：
Figure FDA0002913282200000021
其中，λ＝id/(Num-i)d，i为遍历中的点的个数，0≤i＜Num。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，其特征在于，所述步骤二中，所述曲线绘图指令包括圆弧指令；所述圆弧指令中定义该待点钻圆弧的起点、节点、终点的坐标分别为A’(x1，y1)、节点B’(x2，y2)、终点C’(x3，y3)。
7.根据权利要求6所述的一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述图像坐标数据包括圆弧轨迹的A’(x1，y1)、B’(x2，y2)、C’(x3，y3)。
8.根据权利要求7所述的一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，其特征在于，所述圆弧轨迹中，所述步骤四中的钻间距d为相邻两颗钻中心之间的弧长。
9.根据权利要求8所述的一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，其特征在于，所述步骤五中，所述几何运算包括圆弧轨迹中各点位的坐标计算；
(1)已知起点A’、节点B’、终点C’三个点的坐标，将三个点坐标代入圆的标准方程联立求解求出圆心坐标R(xr，yr)和半径r，圆的标准方程：r2＝(x-xr)2+(y-yr)2；
I.r2＝(x1-xr)2+(y1-yr)2；
II.r2＝(x2-xr)2+(y2-yr)2；
III.r2＝(x3-xr)2+(y3-yr)2；
联立公式I、II、III可以求出圆心坐标R(xr，yr)和半径r；
(2)根据半径r和钻间距d求得弧长为d的圆弧的圆心角θ＝d/r；
(3)根据起始点坐标A’和圆心坐标R求起始点的圆心角StartAngle；由三角函数公式算出起始点A’的圆心角：StartAngle＝cos-1(x1/xr)；
(4)根据终终点C’坐标和圆心R坐标求终点的圆心角EndAngle；由三角函数公式可以算出终点C’的圆心角：EndAngle＝cos-1(x3/xr)；
(5)根据(3)和(4)算出来的SartAngle和EndAngle求出圆弧的圆心角ArcAngle；
I.ArcAngle＝EndAngle-StartAngle；
(6)根据向量积求出圆弧的旋向Dir(假设顺时针为1，逆时针为-1)：
PA’B’＝(x2-x1，y2-y1)；(方向由A’指向B’的向量记为PA’B’)；
PB’C’＝(x3-x2，y3-y2)；(方向由B’指向C’的向量记为PB’C’)；
PA’B’*PB’C’＝(x2-x1)*(y3-y2)-(y2-y1)*(x3-x2)；
如果PA’B’*PB’C’结果为正值，则Dir＝1；PA’B’*PB’C’结果为负值，则Dir＝-1；
(7)根据(5)求出的圆弧的圆心角ArcAngle和2)中求出的θ，得出圆弧上生成点位的总个数Num，
Figure FDA0002913282200000041
(8)代入以下公式可求得A’C’两点之间圆弧上的各点位坐标(x,y)：
Figure FDA0002913282200000042
Figure FDA0002913282200000043
其中，
Figure FDA0002913282200000044
i为遍历中的点的个数，0≤i＜Num。
10.根据权利要求1所述的一种点钻机根据轨迹生成钻点示教的方法，其特征在于，所述步骤六中，所述属性包括上抬指令、开胶延时指令、只点胶指令、只点钻指令、点胶点钻指令、钻间距指令中的至少一种。
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