CN112859749A - 一种基于图形文件的自动弯线弯管方法 - Google Patents

一种基于图形文件的自动弯线弯管方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于图形文件的自动弯线弯管方法，包括以下步骤：步骤一：获取图形文件内容；步骤二：获取图形文件中的每一线段，以及每一线段两端的坐标数据，同时获取该线段的长度数据和斜率数据；步骤三：判断所有线段之间是否存在相同的坐标数据，如是，则判定此相邻两个线段之间存在拐角，并且通过线段的斜率数据获取存在同一相同坐标数据的相邻线段之间的拐角角度；如否，则以该线段的坐标数据为整体图形加工路径的起点或终点；步骤四：沿加工起点的线段方向根据获取的拐角数据和斜率数据进行弯线弯管，生成整体的弯线弯管程序。通过采用上述方法，实现代替自动进行弯线弯管操作，从而达到节约人工消耗以及时间成本的有益效果。

Description

一种基于图形文件的自动弯线弯管方法
技术领域
本发明涉及数控系统加工的技术领域，具体涉及一种基于图形文件的自动弯线弯管方法。
背景技术
目前弯线弯管的加工行业是加工各种笼具，例如宠物笼、衣架、鞋挂、窗帘钩、货架钩展示架笼等各种挂钩的相关产品。如今一般加工不同种类的产品需要使用到不同的模具，通过挤压线料生产出对应的产品。普通的弯管机系统加工一种形状的工件需要操作工反复地对某个弯角处进行加工测试，才能加工出来这类工件，故而需要消耗较大的人工成本以及时间成本，从而难以满足工业需求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够代替人工自动进行弯线弯管操作的基于图形文件的自动弯线弯管方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种基于图形文件的自动弯线弯管方法，包括以下步骤：
步骤一：获取图形文件内容；
步骤二：获取图形文件中的每一线段，获取每一线段两端的坐标数据，同时根据获取的每一线段两端的坐标数据获取该线段的长度数据和斜率数据；
步骤三：判断所有线段之间是否存在相同的坐标数据，如是，则判定存在同一相同坐标数据的相邻两个线段之间存在拐角，并且通过线段的斜率数据获取存在同一相同坐标数据的相邻线段之间的拐角角度；如否，则以该线段的坐标数据为整体弯线弯管图形加工路径的加工起点或终点；
步骤四：进而沿加工起点的线段方向根据相邻线段之间拐角数据和斜率数据进行弯线弯管，最终生成整体的弯线弯管程序。
进一步得，在步骤二中，采用逐行读取的方式获取每一行的线段数据，如获取到线段，则获取改行中每一线段首末两端的坐标数据和该线段的斜率数据；如否，则舍弃并移动至下一行继续采集线段；
在步骤三中，判断每行之间的线段之间是否存在相同的坐标数据，如是，进一步判断是否存在同一相同坐标数据的相邻两个线段的斜率数据相同，如是，则判定该存在同一相同坐标数据的相邻两个线段为同一延长的线段，如否，则判定该存在同一相同坐标数据的相邻两个线段之间存在拐角；如所有线段中存在不重复的坐标数据，则选取该坐标数据作为弯线弯管图形加工路径的加工起点或终点。
进一步得，根据步骤三中获取的所有线段中不重复的坐标数据，由于弯线弯管的图形加工路径为一连续的折线，故获取的所有线段中不重复的坐标数据数量为两个，对这两个坐标数据进行定义：Q1(X1，Y1)和Q2(X2，Y2)，当满足：
{X1＜X2|X1＝X2∪Y1＜Y2}时，则以该图形加工路径的其一端点Q1(X1，Y1)作为图形加工路径的起点，而以另一端点Q2(X2，Y2)作为图形加工路径的终点，进而沿图形加工路径根据获取的每一线段的斜率以及拐角点的角度数据进行弯线弯管操作。
进一步得，对弯线弯管的CAD文件的图形加工路径中的拐角点和端点进行编号，设定编号i＝n(i≥1，n为整数)，其中编号i＝1为图形加工路径中的端点Q1(X1，Y1)，编号i＝n为图形加工路径中的另一端点Q2(X2，Y2)，编号i＝n为图形加工路径中的另一端点，编号i＝2至i＝(n-1)分别对应图形加工路径中沿编号i＝1端点至编号i＝n端点方向中的若干拐角点，对图形文件的加工图形路径的相应标号的拐角点坐标和端点坐标进行下列定义：
Pi(xi，yi)：为加工图形路径中的拐角点或端点的坐标值；
Li：为加工图形路径中拐角点或端点Pi与另一相邻拐角点或端点P(i+1)之间连线的线段；
βi：为线段Li和线段L(i+1)之间的夹角；
根据上述定义，对线段L1和线段L2根据P1(x1，y1)、P2(x2，y2)、P3(x3,3y)三点列出以下方程组：
y1＝k1·x1+b1，y2＝k1·x2+b1，y2＝k2·x2+b2，y3＝k2·x3+b2；
从而获得线段L1的斜率k1、线段L2的斜率k2；
根据公式tanθ＝|k1-k2|/(1+k1·k2)，获取θ值；
故而当k1-k2＞0时，线段L1与线段L2之间的夹角β1＝θ；
当k1-k2＜0时，线段L1与线段L2之间的夹角β1＝(180°-θ)；
依照上述获取β1数值的方式以及获取线段L1的斜率k1和线段L2的斜率k2的方式，分别获取所有相邻线段之间的夹角βi的数值和所有线段Li的斜率ki的数值；同时根据图形加工路径的每一端点和拐角点的坐标数据，获取每一线段的长度。
进一步得，设定图形加工路径的拐角弯折速度为数值v，并手动输入至数控系统中，使弯线弯管过程中以拐角弯折速度v进行弯折成型。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
根据以上步骤，在数控系统中获取CAD文件，且CAD文件实现绘制好需要弯折的图形加工路径，在步骤二中通过获取图形文件中的每一线段及其坐标数据，以便于经过比较获得线段之间相同的坐标数据，从而获取具有相同坐标数据的相邻两个线段之间的拐角角度，同时经过比较获得存在有坐标数据不重复的线段，由于整体的弯线弯管图形加工路径为连续的折线，因此坐标数据不重复的数量为两个，进而以这两个不重复的坐标数据分别作为图形加工路径的加工起点或终点。依照获取的线段相关数据，整体的实际加工过程：弯折机的弯折头在始终与弯线或弯管外周面插接的前提下，基于CAD文件的加工图形，使弯折机的弯折头与弯线或弯管的末端重合，将弯折机的机头视为图形加工路径的加工起点，沿加工起点的线段方向运动，根据获取的线段长度数据、线段的斜率数据以及每一拐角角度数据，对弯线或弯管产品进行弯折成型，从而实现代替自动进行弯线弯管操作，从而达到节约人工消耗以及时间成本的有益效果。
附图说明
图1为本发明的弯线弯管方法步骤流程图。
图2为本发明的CAD文件中图形加工轨迹示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。本说明书中所引用的如“上”、“内”、“中”、“左”、“右”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
参照图1所示，一种基于图形文件的自动弯线弯管方法，包括以下步骤：
步骤一：获取图形文件内容，图形文件为CAD文件；
步骤二：获取图形文件中的每一线段，获取每一线段两端的坐标数据，同时根据获取的每一线段两端的坐标数据获取该线段的长度数据和斜率数据；
步骤三：判断所有线段之间是否存在相同的坐标数据，如是，则判定存在同一相同坐标数据的相邻两个线段之间存在拐角，并且通过线段的斜率数据获取存在同一相同坐标数据的相邻线段之间的拐角角度；如否，则以该线段的坐标数据为整体弯线弯管图形加工路径的加工起点或终点；
步骤四：进而沿加工起点的线段方向根据相邻线段之间拐角数据和斜率数据进行弯线弯管，最终生成整体的弯线弯管程序。
具体的，根据以上步骤，在数控系统中获取CAD文件，且CAD文件实现绘制好需要弯折的图形加工路径，在步骤二中通过获取图形文件中的每一线段及其坐标数据，以便于经过比较获得线段之间相同的坐标数据，从而获取具有相同坐标数据的相邻两个线段之间的拐角角度，同时经过比较获得存在有坐标数据不重复的线段，由于整体的弯线弯管图形加工路径为连续的折线，因此坐标数据不重复的数量为两个，进而以这两个不重复的坐标数据分别作为图形加工路径的加工起点或终点。依照获取的线段相关数据，整体的实际加工过程：弯折机的弯折头在始终与弯线或弯管外周面插接的前提下，基于CAD文件的加工图形，使弯折机的弯折头与弯线或弯管的末端重合，将弯折机的机头视为图形加工路径的加工起点，沿加工起点的线段方向运动，根据获取的线段长度数据、线段的斜率数据以及每一拐角角度数据，对弯线或弯管产品进行弯折成型，从而实现代替自动进行弯线弯管操作，从而达到节约人工消耗以及时间成本的有益效果。
为了对上述步骤做进一步优化，在步骤二中，采用逐行读取的方式获取每一行的线段数据，如获取到线段，则获取改行中每一线段首末两端的坐标数据和该线段的斜率数据；如否，则舍弃并移动至下一行继续采集线段。
例如是：获取CAD文件后，通过字符串“AcDbLine”逐行查找获取线段，若查找到线段则进行下一步，若查找不到线段则跳至下一行继续查找；逐行查找线段过程中，某行通过字符串“10”获取其下一行的该线段的起点X轴坐标数据、通过字符串“11”获取其下一行的该线段的终点X轴坐标、通过字符串“20”获取其下一行的该线段的起点Y轴坐标、通过字符串“21”获取其下一行的该线段终点Y轴坐标，由此最终获得每一行中每一线段两端的坐标数据、线段的斜率数据，从而便于进行手续的操作。通过逐行的形式查找线段以及线段的数据信息，能够更加精确地查找每行中的线段位置以及线段的相关数据信息，从而提高查找的精准度。
在步骤三中，判断每行之间的线段之间是否存在相同的坐标数据，如是，进一步判断是否存在同一相同坐标数据的相邻两个线段的斜率数据相同，如是，则判定该存在同一相同坐标数据的相邻两个线段为同一延长的线段，如否，则判定该存在同一相同坐标数据的相邻两个线段之间存在拐角；如所有线段中存在不重复的坐标数据，则选取该坐标数据作为弯线弯管图形加工路径的加工起点或终点。
具体的，通过在每一行中获取的线段坐标数据，进行比较从而判断每行之间的线段之间是否存在相同的坐标数据，对于相同坐标数据，则进一步判断具有相同坐标数据的相邻两个线段之间的关系，以进一步精确地获取整体图形加工路径中存在的若干拐角信息，从而获取拐角的角度数据，而对于不重复的坐标数据，则表明该不重复的坐标数据为图形加工路径的将起点或终点，由此，可以看出通过逐行获取的方式能够提高获取信息的精度，进一步提高精准度。
根据步骤三中获取的所有线段中不重复的坐标数据，由于弯线弯管的图形加工路径为一连续的折线，故获取的所有线段中不重复的坐标数据数量为两个，对这两个坐标数据进行定义：Q1(X1，Y1)和Q2(X2，Y2)，当满足：
{X1＜X2|X1＝X2∪Y1＜Y2}时，则以该图形加工路径的其一端点Q1(X1，Y1)作为图形加工路径的起点，而以另一端点Q2(X2，Y2)作为图形加工路径的终点，进而沿图形加工路径根据获取的每一线段的斜率以及拐角点的角度数据进行弯线弯管操作。
具体的，根据在步骤三中获取的两个图形加工路径的端点，并且对这两个端点进行定义，同时对两个端点的位置信息进行限定，以判断以具体的端点Q1为图形加工路径的起点，从而对图形加工路径的加工方向做进一步的的限定，从而使弯折机在根据图形加工路径对弯线弯管进行弯折加工时，加工方向确定。
为了能够准确的计算图形加工路径中每一线段的长度数据和斜率数据，以及拐角角度数据。对弯线弯管的CAD文件的图形加工路径中的拐角点和端点进行编号，设定编号i＝n(i≥1，n为整数)，其中编号i＝1为图形加工路径中的端点Q1(X1，Y1)，编号i＝n为图形加工路径中的另一端点Q2(X2，Y2)，编号i＝n为图形加工路径中的另一端点，编号i＝2至i＝(n-1)分别对应图形加工路径中沿编号i＝1端点至编号i＝n端点方向中的若干拐角点，对CAD图形文件的加工图形路径的相应标号的拐角点坐标和端点坐标进行下列定义：
Pi(xi，yi)：为加工图形路径中的拐角点或端点的坐标值；
Li：为加工图形路径中拐角点或端点Pi与另一相邻拐角点或端点P(i+1)之间连线的线段；
βi：为线段Li和线段L(i+1)之间的夹角；
根据上述定义，对线段L1和线段L2根据P1(x1，y1)、P2(x2，y2)、P3(x3,3y)三点列出以下方程组：
y1＝k1·x1+b1，y2＝k1·x2+b1，y2＝k2·x2+b2，y3＝k2·x3+b2；
从而获得线段L1的斜率k1、线段L2的斜率k2；
根据公式tanθ＝|k1-k2|/(1+k1·k2)，获取θ值；
故而当k1-k2＞0时，线段L1与线段L2之间的夹角β1＝θ；
当k1-k2＜0时，线段L1与线段L2之间的夹角β1＝(180°-θ)；
依照上述获取β1数值的方式以及获取线段L1的斜率k1和线段L2的斜率k2的方式，分别获取所有相邻线段之间的夹角βi的数值和所有线段Li的斜率ki的数值；同时根据图形加工路径的每一端点和拐角点的坐标数据，获取每一线段的长度。
具体的，根据上述的计算方式，通过对每一线段进行定义，进而根据线段之间的坐标关系，建立方程式，精确计算获取每一线段的长度数据、斜率数据，以及拐角的角度数据，从而为弯折机的弯折头沿图形加工路径的每次移动长度、弯折方向和弯折角度做进一步限定，使得弯折机的弯折头运动更加精确。
设定图形加工路径的拐角弯折速度为数值v，并手动输入至数控系统中，使弯线弯管过程中以拐角弯折速度v进行弯折成型。
具体的，拐角弯折速度v是通过人工设定输入至数控系统中，因此，关于弯折速度用户可以根据需求进行输入，以提高用户体验，并且使弯折机的弯折头能够根据设定的弯折速度v进行弯折，提高加工的灵活性。
综上所述，通过根据CAD文件的图形以确定图形加工路径，并且以此图形加工路径作为实际使用中的弯折机的弯折头的加工路径，其生成整体的弯线弯管程序的过程为：在数控系统中读取CAD图纸，然后在系统中采用逐行读取的方式获取每一行中线段的坐标数据和斜率数据，获取每一行线段的数据信息后，对每行之间的线段之间的坐标数据进行比较，判断是否存在相同坐标数据，然后进一步判断该具有存在相同坐标数据的相邻线段的关斜率关系，如若斜率相同，则两个线段为同一延长的线段，如若斜率不同，则表明两个线段之间存在拐角，进一步通过二者的斜率获取拐角角度数据；进一步的，根据获取的两个不重复的坐标数据，判断二者中坐标值的关系，已确定其一坐标数据的端点为图形加工路径的加工起点，而另一坐标数据的端点则为图形加工路径的终点，最终生成弯线弯管程序，达到改善了用户体验，无需再繁琐地进行加工程序的编写，直接通过对CAD图形导入后自动生成程序，并可对程序进行数据微调的优点。
在实际使用中，弯折机根据本发明的弯线弯管方法中生成的程序，使得弯折头与图形加工路径的起点相互重合，然后沿加工起点的线段方向运动，根据获取的线段长度数据沿需弯折的弯线或弯管产品移动指定长度后，根据线段的斜率判断此时需要弯折的方向，进而根据拐角的角度数据和设定的弯折速度v，使得弯折头以弯折速度v弯折产品至指定的角度，依照此操作弯折整体产品的弯线弯管操作，从而达到节约人工消耗以及时间成本的有益效果。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或组合，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于图形文件的自动弯线弯管方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：获取图形文件内容；
步骤二：获取图形文件中的每一线段，获取每一线段两端的坐标数据，同时根据获取的每一线段两端的坐标数据获取该线段的长度数据和斜率数据；
步骤三：判断所有线段之间是否存在相同的坐标数据，如是，则判定存在同一相同坐标数据的相邻两个线段之间存在拐角，并且通过线段的斜率数据获取存在同一相同坐标数据的相邻线段之间的拐角角度；如否，则以该线段的坐标数据为整体弯线弯管图形加工路径的加工起点或终点；
步骤四：进而沿加工起点的线段方向根据相邻线段之间拐角数据和斜率数据进行弯线弯管，最终生成整体的弯线弯管程序。
2.根据权利要求1所述的一种基于图形文件的自动弯线弯管方法，其特征在于：在步骤二中，采用逐行读取的方式获取每一行的线段数据，如获取到线段，则获取改行中每一线段首末两端的坐标数据和该线段的斜率数据；如否，则舍弃并移动至下一行继续采集线段；
在步骤三中，判断每行之间的线段之间是否存在相同的坐标数据，如是，进一步判断是否存在同一相同坐标数据的相邻两个线段的斜率数据相同，如是，则判定该存在同一相同坐标数据的相邻两个线段为同一延长的线段，如否，则判定该存在同一相同坐标数据的相邻两个线段之间存在拐角；如所有线段中存在不重复的坐标数据，则选取该坐标数据作为弯线弯管图形加工路径的加工起点或终点。
3.根据权利要求2所述的一种基于图形文件的自动弯线弯管方法，其特征在于：根据步骤三中获取的所有线段中不重复的坐标数据，由于弯线弯管的图形加工路径为一连续的折线，故获取的所有线段中不重复的坐标数据数量为两个，对这两个坐标数据进行定义：Q1(X1，Y1)和Q2(X2，Y2)，当满足：
{X1＜X2|X1＝X2∪Y1＜Y2}时，则以该图形加工路径的其一端点Q1(X1，Y1)作为图形加工路径的起点，而以另一端点Q2(X2，Y2)作为图形加工路径的终点，进而沿图形加工路径根据获取的每一线段的斜率以及拐角点的角度数据进行弯线弯管操作。
4.根据权利要求3所述的一种基于图形文件的自动弯线弯管方法，其特征在于：对弯线弯管的图形文件的图形加工路径中的拐角点和端点进行编号，设定编号i＝n(i≥1，n为整数)，其中编号i＝1为图形加工路径中的端点Q1(X1，Y1)，编号i＝n为图形加工路径中的另一端点Q2(X2，Y2)，编号i＝n为图形加工路径中的另一端点，编号i＝2至i＝(n-1)分别对应图形加工路径中沿编号i＝1端点至编号i＝n端点方向中的若干拐角点，对CAD图形文件的加工图形路径的相应标号的拐角点坐标和端点坐标进行下列定义：
Pi(xi，yi)：为加工图形路径中的拐角点或端点的坐标值；
Li：为加工图形路径中拐角点或端点Pi与另一相邻拐角点或端点P(i+1)之间连线的线段；
βi：为线段Li和线段L(i+1)之间的夹角；
根据上述定义，对线段L1和线段L2根据P1(x1，y1)、P2(x2，y2)、P3(x3,3y)三点列出以下方程组：
y1＝k1·x1+b1，y2＝k1·x2+b1，y2＝k2·x2+b2，y3＝k2·x3+b2；
从而获得线段L1的斜率k1、线段L2的斜率k2；
根据公式tanθ＝|k1-k2|/(1+k1·k2)，获取θ值；
故而当k1-k2＞0时，线段L1与线段L2之间的夹角β1＝θ；
当k1-k2＜0时，线段L1与线段L2之间的夹角β1＝(180°-θ)；
依照上述获取β1数值的方式以及获取线段L1的斜率k1和线段L2的斜率k2的方式，分别获取所有相邻线段之间的夹角βi的数值和所有线段Li的斜率ki的数值；同时根据图形加工路径的每一端点和拐角点的坐标数据，获取每一线段的长度。
5.根据权利要求4所述的一种基于图形文件的自动弯线弯管方法，其特征在于：设定图形加工路径的拐角弯折速度为数值v，并手动输入至数控系统中，使弯线弯管过程中以拐角弯折速度v进行弯折成型。
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