CN113721544A - 一种激光切割免打孔加工路径生成方法 - Google Patents

一种激光切割免打孔加工路径生成方法 Download PDF

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CN113721544A CN202111011474.2A CN202111011474A CN113721544A CN 113721544 A CN113721544 A CN 113721544A CN 202111011474 A CN202111011474 A CN 202111011474A CN 113721544 A CN113721544 A CN 113721544A
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刘博�
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Abstract

本发明公开了一种激光切割免打孔加工路径生成方法,包括:(1)输入排列好的需要加工的零件组;(2)将零件组中零件都离散成点云;(3)借助Delaunay三角化将点云构造为一系列三角形;(4)通过三角形组找到各个相邻零件之间最短距离线段;(5)对最短线段组按长度进行排序并从最短的线段开始连接零件,直到零件组的切割路径均被连接在一起;(6)输出所有参与连接零件组的线段,得到不需要跳刀和重新穿孔的新的切割路径,从而实现激光切割免打孔的目的。与此同时,因为分开的零件都连在一起,也节省了开关激光和往返各穿孔点跳刀的时间,实现激光切割免打孔快速切割。本发明方法稳定可靠,效率高,鲁棒性强。

Description

一种激光切割免打孔加工路径生成方法
技术领域
本发明涉及计算几何、计算机辅助制造CAM(Computer aided manuf acturing)和激光切割技术领域,具体涉及一种激光切割免打孔加工路径生成方法。
背景技术
随着科学技术的飞速发展和计算机的普及,计算机辅助设计渐渐代替了许多繁琐的工作,使得计算机不再只是一种高效的计算工具,也成为了了帮助人们进行创造性设计工作的帮手。这其中,计算几何就是计算机能实现这一功能的基础理论之一。计算几何的定义是:“对几何外形信息的计算机表示、分析和综合”。其主要研究内容是几何形体的数学描述和计算机表述,通过一系列离散点或特征多边形建立数学模型,再通过计算机进行计算,求出希望得到的信息。其几何化、代数化和图形化的特点不仅帮助我们表示和处理各种复杂的曲面和几何形体,也克服了我们过分依赖坐标系选取的不足之处。
和计算机辅助设计一样,计算机辅助制造也是借助计算机的优势,为制造方法开辟了一条新的道路。计算机辅助制造利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动,即通过直接或间接地把计算机与制造过程和生产设备相联系,用计算机系统进行制造过程的计划、管理以及对生产设备的控制与操作的运行,处理产品制造过程中所需的数据,控制和处理物料(毛坯和零件等)的流动,对产品进行测试和检验等。
激光切割利用高功率密度激光束照射被切割材料,使材料很快被加热至汽化温度,蒸发形成孔洞,随着光束对材料的移动,孔洞连续形成宽度很窄的切缝,完成对材料的切割。激光切割设备通常采用计算机化数字控制技术(CNC)装置。采用该装置后,就可以从计算机辅助设计(CAD)工作站来接受切割数据。激光切割具有切割质量好、切割效率高、切割速度快、非接触式切割带来的噪声低,振动小,无污染等优点。
但是目前的激光切割工艺在切割不同轮廓时,需要对每个轮廓单独打孔,该工艺繁琐,且需要预留出对应的打孔区域,增加了加工成本。
发明内容
为了解决激光切割每个轮廓都要单独打孔的问题,本发明提供了一种激光切割免打孔快速切割加工路径的生成方法。
该方法通过找到每个零件与相邻零件最短的距离,最终找到连接所有零件的全局最短线段组,用这个最短线段组来连接所有待加工零件的加工路径,从而达到只需要一次打孔就能加工所有零件的目的。该方法稳定可靠,鲁棒性强,适应性广,可以适用于激光切割实际加工。
一种激光切割免打孔加工路径生成方法,包括如下步骤:
(1)输入包含轮廓信息的待加工零件组集合;
(2)将零件组集合中轮廓线离散成多个点,形成包含零件属性、轮廓属性和边属性的点云集;
(3)对点云集进行三角化处理,并进行筛选剔除,得到最终三角形组集合;
(4)利用三角形组集合中的三角形,计算相邻两个零件之间的最短距离,获得最短距离线段组集合;
(5)对线段组集合中的线段进行排序,从最短的线段开始,将对应的两个零件连接,组成一个新的零件,直至所有零件被桥连成一个零件或者线段组集合中线段被用完,停止桥连,并将用到的桥连线段存入新的桥连线段组集合{Lr}中;
(6)对桥连线段组集合中的桥连线段进行处理,得到用于连接零件的加工路径,最终得到激光切割免打孔加工路径。
为进一步突出本发明的优势,减少穿孔点从而实现免打孔快速切割,作为优选,本发明中待加工零件至少有两个。步骤(1)中,我们定义待加工零件组集合为{Pi},其中i∈[2,n],n为零件总数。
实际编程时,存储零件组集合的容器可以是vector,而存储零件的数据结构应该至少包含组成当前零件的轮廓的数据结构,而存储轮廓的数据结构又应该至少包含组成当前轮廓的点的数据结构。而存储点的数据结构除了应该包含点的位置信息外,还应该包含该点来自哪一个零件、零件的哪一条轮廓以及该轮廓的第几条边。
作为一种选择,存储零件组的容器定义如下:vector<Part>,其中Part是表示零件的一种数据结构。它自身也是一个vector<Polyline>,即存放当前零件的所有轮廓的一种数据结构,Polyline则是表示零件轮廓的一种数据结构。与Part相似,Polyline自身是一个vector<Point>,即存放构成当前轮廓所有点的一种数据结构。Point是点的数据结构,主要有X,Y,PartIndex,Polyindex和EdgeIndex这几个主要属性。其中X和Y代表这个点的位置信息,而PartIndex,Polyindex和EdgeIndex则分别记录了当前点是第几个零件第几条轮廓的哪一条边上的点。
步骤(2)中,将零件组集合{Pi}中的每条轮廓线都离散成多个点,所有离散出的点统一保存在点云集{Vj}中,其中j∈[6,m],m为离散出的点的个数。
步骤(2)中,所述点云集中既包括轮廓线的端点,也包括由长轮廓线均分生成的离散点。进一步讲,该步骤中,将{Pi}中的每条轮廓线都离散成多个点时,不仅需要添加轮廓线的端点,对较长的轮廓线则需要设定一个细分距离值Dm,通过轮廓的每条边的长度与Dm的比值可以知道每条边应该被细分为多少个点,并通过这个比值均分这条边,生成离散点。所有离散出的点在保存进{Vj}时应该标明其PartIndex,Polyindex和EdgeIndex这几个属性。即,步骤(2)中,对于某一个点,在保存时,需要同时赋予其零件属性(PartIndex)、轮廓属性(Polyindex)和边属性(EdgeIndex),这些属性分别记录了该点是第几个零件第几条轮廓的哪一条边上的点。细分距离值Dm的大小与最终需要的桥连接所需的桥宽相关,距离值Dm一般需要大于桥宽。而桥宽的大小则需要根据零件的尺寸大小确定,对于较大尺寸的零件,需要选择较大桥宽的连接桥。
步骤3中,将点云集{Vj}的所有点通过Delaunay三角化的方式构造成一系列三角形组集合{Tk},其中k∈[2,s],s为构造的三角形的个数。
步骤3中从三角形组集合{Tk}中删除不满足条件的三角形,得到一个待筛查的三角形组集合{TL},其中L∈[1,e],e为{Tk}删除不满足的三角形后得到的剩余三角形的总数。
步骤(3)中,首先,我们是想通过三角形计算两个零件的最短距离,所以如果三角形上的三个点来自同一个零件或者来自三个不同的零件,这样的三角形需要被删除。剩余的三角形都是一个点Pa在A零件上,另外两个点(Pb1、Pb2)在B零件上。此时还需要删除Pb1和Pb2的Polyindex、EdgeIndex不一样的三角形,确保{TL}中的三角形中Pb1和Pb2来自B零件的同一个轮廓上的同一条边。
具体讲,作为优选,步骤(3)中,进行筛选剔除时,将满足如下之一要求的三角形剔除:
(3-1)三角形的三个顶点来自同一个零件;
(3-2)三角形的三个顶点来自三个不同的零件;
(3-3)三角形的三个顶点中有一个顶点来自一个零件,另外两个顶点来自另外一个零件,但是该两个顶点不在该零件的同一条轮廓的同一条边上。
步骤(4)中从三角形组集合{TL}中按顺序选择一个三角形,确定计算它所关联的两个零件的最短距离线段,并计算最短距离,并将该计算值与这两个零件现有的最短距离线段的长度进行比较,若当前线段组集合中没有现存的该了两个零件的最短距离线段,则采用当前计算的最短距离线段作为现有最短距离存入线段组集合;若当前得到的最短距离线段的长度小于现有(或者现存)的最短距离线段长度,则代替这两个零件的现有最短距离线段,更新最短距离线段组集合。最终所有{TL}中的三角形都选择完后,零件之间的最短距离的线段都保存在一个线段组集合{La}中,其中a∈[1,s],s为构造的相邻三角形的最短距离线段的个数。
具体讲,步骤(4)中,在计算相邻两个零件之间的最短距离时:
(4-1)依次选择三角形组集合{TL}中的三角形,确定当前三角形对应的两个相邻零件的最短距离线段;
(4-2)并将当前确定的最短距离线段与同一组两个相邻零件现存的最短距离线段长度进行比较:
如果当前确定的最短距离线段的长度小于现存的最短距离线段长度,则将当前确定的最短距离线段替换现存的最短距离线段,更新线段组集合;
如果当前确定的最短距离线段的长度大于或等于现存的最短距离线段长度,则返回步骤(4-1);
如果当前确定的最短距离线段的长度不存在现存的最短距离线段,则将当前确定的最短距离线段作为最短距离线段存入到线段组集合中。
该步骤中,通过三角形计算两个零件的最短距离主要由两种情况。一种是在A零件上的点Pa到三角形Pb1-Pb2边的高Pa-H落在三角形内部,则此时用该高作为最短距离,点H的PartIndex,Polyindex和EdgeIndex与Pb1、Pb2一样。第二种情况是高落在三角形外部,即落在三角形Pb1-Pb2边的延长线上,此时不选择高作为最短距离,而是选择三角形Pa-Pb1边和三角形Pa-Pb2边中短的那条作为最短距离。
即作为优选,步骤(4-1)中,定义:当前三角形的顶点A来自一个零件,另外两个顶点B和C来自另外一个零件;则确定当前三角形对应的两个相邻零件的最短距离线段的过程如下:
如果经过顶点A的三角形的高在当前三角形内,则该高构成的线段为当前三角形对应的两个相邻零件的最短距离线段;
如果经过顶点A的三角形的高不在当前三角形内,则选择AB和AC中较短的线段作为当前三角形对应的两个相邻零件的最短距离线段。
步骤(4)中,编程时,存储最短距离线段的容器可以是vector,而存储线段的数据结构中至少应该包含构成这一线段的两个点(端点信息)、这条线段的长度(长度信息)以及它所连接的是哪两个零件(零件属性信息)。即线段组集合{La}中每个线段同时具有端点信息,长度信息以及所属零件信息。
作为一种选择,存储线段组的容器定义如下:vector<Line>,其中Line是表示线段的一种数据结构。主要有Point1,Point2,Length这三个主要属性。其中Point1和Point2是构成这个线段的两个点。点的数据结构与步骤1中介绍的相同。Length属性是这条边的长度值。
直接采用线段组集合{La}中的线段进行桥接时,所有线段会在零件间构成多个封闭的环,导致激光切割环的内部时需要额外穿孔。这与我们的方法想实现的免打孔相违背,所以需要对{La}中线段按长度排序,并从中选择部分满足要求的线段实现连接零件的目的即可。一条线段将两个零件连接后,两个零件组成了一个零件,所有组合在一起的零件之间不再需要额外的线段连接。
进一步讲,步骤(5)中对线段组集合{La}中线段按长度由短到长排序,并从最短的线段开始以此选择{La}中线段连接零件。被连接的两个零件连接后组成一个新的零件,继续参与和其他零件的连接,直到所有零件被连接成一个零件或{La}中线段都用完为止。所有使用到的桥连线段被保存到一个新的桥连线段组{Lr}内,其中r∈[1,c],c为{La}中使用到的连接零件的桥连线段的数量,c<=s。
步骤(5)中,为了进一步优化切割工艺,当在将两个零件连接时,或者桥连完成后,如果某一桥连线段长度大于设定阈值,则删除该桥连线段。对应相邻两个零件的加工,可以采用现有的激光切割工艺。
步骤(6)中,对得到的桥连线段组集合中的桥连线段进行左右偏置,得到用于连接零件的往返路径,并将该往返路径与零件切割路径整合拼接,得到最终的激光切割加工路径。
通过输出的桥连线段组集合{Lr}中的线段连接零件的加工路径,使得原先分开的需要单独穿孔的加工路径变成一个整体的不需要跳刀和重新穿孔的新的加工路径,从而实现激光切割免打孔的目的。与此同时,因为分开的加工路径都连在一起,也节省了开关激光和往返各穿孔点跳刀的时间,实现激光切割免打孔快速切割。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
通过将需要激光切割加工的零件离散成点后借助Delaunay三角化的方法,找到了零件之间最短的距离,从而将多个分散的加工路径连接在一起,即减少了需要穿孔的数量从而减少了加工时间,也节省了开关激光和跳刀的时间。本发明还设计了一种表示零件、轮廓、线段与点之间关系的数据结构,使得通过点可以索引到其所在的线段,所在的轮廓和所在的零件。同时设计的线段的数据结构还保存了自身的长度,方便排序,在降低了计算量的同时还具有较强的鲁棒性。本发明的各个环节计算速度都很快,也设计了相关的方法减少计算量,使得本发明方法能在很快的时间稳定可靠的实现激光切割免打孔快速切割的目的。
附图说明
图1为本发明一种激光切割免打孔快速加工路径生成方法的流程图;
图2为输入的所有需要加工的零件图;
图3为零件组的数据结构图;
图4为Delaunay三角化将点云构造为三角形组示意图;
图5为两种需要删除的三角形示意图;
图6为通过三角形计算零件最短距离的方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案做进一步详细说明,以下实施例不构成对本发明的限定。
本发明一种激光切割免打孔加工路径生成方法流程图如图1所示,具体实施步骤如下:
步骤101:输入待加工的所有零件组集合{Pi},其中i∈[2,n],n为零件总数。
如图2所示,输入的所有需要加工的零件,是已经排列好的,每个零件至少由一条封闭的轮廓构成,即起始点和终止点相同,轮廓端点至少有三个。零件之间可以嵌套但是轮廓之间不能相交,方向可以是顺时针也可以是逆时针。
以采用C++编程为例,图3所示是零件组数据集{Pi}的数据结构,定义如下:存储零件组的容器Parts定义为vector<Part>,其中Part是表示零件的一种数据结构。它自身也是一个vector<Polyline>,即存放当前零件的所有轮廓的一种数据结构,Polyline则是表示零件轮廓的一种数据结构。与Part相似,Polyline自身是一个vector<Point>,即存放构成当前轮廓所有点的一种数据结构,相邻的两个点则构成了一条边。Point是点的数据结构,主要有X,Y,PartIndex,Polyindex和EdgeIndex这几个主要属性。其中X和Y代表这个点的位置信息,而PartIndex,Polyindex和EdgeIndex则分别记录了当前点是第几个零件第几条轮廓的哪一条边上的点。
步骤102:将零件组集合中的所有零件离散成点云。
将零件组集合{Pi}中的每条轮廓线都离散成多个点时,不仅需要添加轮廓线的端点,对较长的轮廓线则需要设定一个细分距离值Dm,通过轮廓的每条边的长度与Dm的比值可以知道每条边应该被细分为多少个点,并通过这个比值均分这条边,生成离散点。所有离散出的点在保存进点云集{Vj}时应该标明其PartIndex,Polyindex和EdgeIndex这几个属性。本步骤得到的点云集{Vj}既包含轮廓线的端点,同时也包括通过上述方法细分出的点,同时对于存入的点需要同时赋予PartIndex(零件属性,既属于哪个零件),Polyindex(轮廓属性,即属于哪个轮廓)和EdgeIndex(边属性,即属于哪个轮廓的哪条边上)属性信息。
本步骤中,用到的细分距离值Dm一般需要根据各个零件之间的连接桥的桥宽确定,而桥宽则由待加工零件的大小确定。一般情况下,同一批零件,可以选择统一的桥宽和Dm
步骤103:将点云集中点云构造成三角形组,并筛除部分三角形。
如图4所示,将点云集{Vj}中点通过Delaunay三角化的方式构造成一系列三角形,得到三角形组集合{Tk},方便后续通过三角形计算相邻零件之间最短的距离。但是因为三角形数量太多会导致计算量太大,整体运行时间较长。所以先筛除不需要计算的三角形,分为两步。首先,我们是想通过三角形计算两个零件的最短距离,所以如果三角形上的三个点来自同一个零件或者来自三个不同的零件,这样的三角形需要被删除。剩余的三角形都是一个点Pa在A零件上,另外两个点(Pb1、Pb2)在B零件上。此时还需要删除Pb1和Pb2不在同一个轮廓的同一条边的三角形,确保剩下的三角形中Pb1和Pb2来自B零件的同一个轮廓上的同一条边。之所以要保证Pb1和Pb2来自同一个零件同一个轮廓上的同一条边上是为了防止算法出错。如图5所示,如果不筛除图中的三角形,则最终计算出的最短距离会出错,而且也会影响最终的切割效果,甚至破坏零件本身的结构。通过该步骤,可以得到最终的三角形组集合{TL}。
步骤104:从剩余三角形组集合{TL}中按顺序选择三角形计算最短距离。
在步骤104中通过三角形计算两个零件间最短距离有两种情况,如图6所示。剩余的三角形都是两个点E1和E2在A零件上,E3在第二个零件B上,两个零件之间的最短距离需要分为E3到边E1-E2之间的高E3-H是否在三角形中两种。如果高E3-H落在三角形外(即H在三角形E1E2E3外),则最短距离取两条边E3-E1和边E3-E2中短的边。如果高E3H落在三角形内(即H在三角形E1 E2上),则最短距离取高E3H。
步骤105:判断计算的两个零件间最短距离是否比现有的短,如果短则代替之。
因为每个三角形都是两个零件之间的点构造的,并在步骤104中计算了一个最短距离值以及该最短距离对应的最短距离线段。在该步骤中,我们需要构建一个线段组集合{La},线段组集合{La}中每个元素表示对应两个零件之间的最短距离线段(同时包含端点信息、长度信息以及零件属性信息)。在计算出当前三角形对应的两个相邻零件最短距离后,如果这两个零件之间在线段组{La}中没有现存的最短距离(即这两个零件之间的最短距离线段还没有被保存过),则用当前的计算值作为这两个零件的临时最短距离,并将对应的最短距离线段存入线段组集合{La}中。如果这两个三角形之间已经有现存的最短距离线段,则与当前的计算值比较,留下较短的线段作为这两个零件的临时最短距离线段,并更新线段组集合{La}。
在步骤105中,零件之间的最短距离都是临时的,需要计算完所有三角形之后,零件之间的临时最短距离才确定为零件间的最短距离线段。所有比较后,如果当前计算的线段长度比已有的短,则更新已有的线段。
步骤106:判断三角形组集合{TL}中是否还有未判断的三角形,若有则返回步骤104判断下一个三角形,若没有则继续。
经过步骤104-106,将所有最短距离线段写入一个最短距离线段组集合{La}中。
步骤107:将最短距离线段组集合{La}中所有线段按长度排序。
因为在步骤105到步骤106中,零件之间的最短距离都不断在更新,此时已经计算完所有三角形后,这些临时零件间最短距离都可以确定为最终计算出的零件间的最短距离。将这些线段保存在一起后按照线段长度从短到长进行排序,得到最终排序后的线段组集合{La}。
从最短的线段开始选择线段组集合{La}中线段连接零件。被连接的两个零件连接后组成一个新的零件,继续参与和其他零件的连接,直到所有零件被连接成一个零件或线段组集合{La}中线段都用完为止。所有使用到的桥连线段被保存到一个新的桥连线段组集合{Lr}内,其中r∈[1,c],c为{La}中使用到的连接零件的线段,即桥连线段的数量,c<=s。
步骤108:零件连接完成后,将桥连线段组集合{Lr}的桥连线段进行左右偏移,偏移距离为设定桥宽的一半,形成连接桥,并取桥连线段偏置后的线段为往返路径,形成连接零件的加工路径。
得到的连接零件的加工路径与零件本身的加工路径合并拼接后即可得到待加工零件的切割加工路径。
需要说明的是,当直接采用步骤106得到最短距离线段组集合{La}时,这些零件间最短距离线段会在零件间构成多个封闭的环,导致激光切割环的内部时需要额外穿孔。这与我们的方法想实现的免打孔相违背,所以从中选择部分满足要求的线段实现连接零件的目的即可。一条线段将两个零件连接后,两个零件组成了一个零件,所有组合在一起的零件之间不再需要额外的线段连接。为了使整体连接线段总距离最短,我们从排序后最短的线段开始连接。最终输出所有用于连接的线段。通过输出的线段组连接零件的加工路径,使得原先分开的需要单独穿孔的加工路径变成一个整体的不需要跳刀和重新穿孔的新的加工路径,从而实现激光切割免打孔的目的。与此同时,因为分开的加工路径都连在一起,也节省了开关激光和往返各穿孔点跳刀的时间,实现激光切割免打孔快速切割。
本发明方法通过将激光切割的零件离散化求出相邻零件的最短距离后用最短的总距离连接这些零件的切割路径,使得原先分开的需要单独穿孔的加工路径变成一个整体的不需要跳刀和重新穿孔的新的加工路径,从而实现激光切割免打孔的目的。与此同时,因为分开的加工路径都连在一起,也节省了开关激光和往返各穿孔点跳刀的时间,实现激光切割免打孔快速切割。本发明方法稳定可靠,效率高,鲁棒性强,可以用于激光切割免打孔快速切割。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的一般技术人员来说,本发明还可以有各种更改和变化。在不脱离本发明原理的前提下,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 (10)

1.一种激光切割免打孔加工路径生成方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)输入包含轮廓信息的待加工零件组集合;
(2)将零件组集合中轮廓线离散成多个点,形成包含零件属性、轮廓属性和边属性的点云集;
(3)对点云集进行三角化处理,并进行筛选剔除,得到最终三角形组集合;
(4)利用三角形组集合中的三角形,计算相邻两个零件之间的最短距离,获得最短距离线段组集合;
(5)对线段组集合中的线段进行排序,从最短的线段开始,将对应的两个零件连接,组成一个新的零件,直至所有零件被桥连成一个零件或者线段组集合中线段被用完,停止桥连,并将用到的桥连线段存入新的桥连线段组集合中;
(6)对桥连线段组集合中的桥连线段进行处理,得到用于连接零件的切割路径,最终得到激光切割免打孔切割路径。
2.根据权利要求1所述的激光切割免打孔加工路径生成方法,其特征在于,步骤(2)中,所述点云集中既包括轮廓线的端点,也包括由长轮廓线均分生成的离散点。
3.根据权利要求1所述的激光切割免打孔加工路径生成方法,其特征在于,步骤(3)中,进行筛选剔除时,将满足如下之一要求的三角形剔除:
(3-1)三角形的三个顶点来自同一个零件;
(3-2)三角形的三个顶点来自三个不同的零件;
(3-3)三角形的三个顶点中有一个顶点来自一个零件,另外两个顶点来自另外一个零件,但是该两个顶点不在该零件的同一条轮廓的同一条边上。
4.根据权利要求1所述的激光切割免打孔加工路径生成方法,其特征在于,步骤(4)中,在计算相邻两个零件之间的最短距离时:
(4-1)依次选择三角形组集合中的三角形,确定当前三角形对应的两个相邻零件的最短距离线段;
(4-2)并将当前确定的最短距离线段与现存的最短距离线段长度进行比较:
如果小于现存的最短距离线段长度,则将当前确定的最短距离线段替换现存的最短距离线段,更新线段组集合;
如果大于或等于现存的最短距离线段长度,则返回步骤(4-1);
如果不存在现存的最短距离线段,则将当前确定的最短距离线段作为最短距离线段存入到线段组集合中。
5.根据权利要求4所述的激光切割免打孔加工路径生成方法,其特征在于,步骤(4-1)中,定义:当前三角形的顶点A来自一个零件,另外两个顶点B和C来自另外一个零件;则确定当前三角形对应的两个相邻零件的最短距离线段的过程如下:
如果经过顶点A的三角形的高在当前三角形内,则该高构成的线段为当前三角形对应的两个相邻零件的最短距离线段;
如果经过顶点A的三角形的高不在当前三角形内,则选择AB和AC中较短的线段作为当前三角形对应的两个相邻零件的最短距离线段。
6.根据权利要求1所述的激光切割免打孔加工路径生成方法,其特征在于,步骤(5)中,在将两个零件连接时,或者桥连完成后,如果某一桥连线段长度大于设定阈值,则删除该桥连线段。
7.根据权利要求1所述的激光切割免打孔加工路径生成方法,其特征在于,步骤(6)中,对得到的桥连线段组集合中的桥连线段进行左右偏置,得到用于连接零件的往返路径,并将该往返路径与零件切割路径整合拼接,得到最终的激光切割加工路径。
8.根据权利要求1所述的激光切割免打孔加工路径生成方法,其特征在于,待加工零件至少有两个。
9.根据权利要求1所述的激光切割免打孔加工路径生成方法,其特征在于,步骤(2)中,采用Delaunay三角化算法进行所述的三角化处理。
10.根据权利要求1所述的激光切割免打孔加工路径生成方法,其特征在于,步骤(4)中,所述最短距离线段组集合中每个线段元素中至少包含端点信息、长度信息和零件属性信息。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114239958A (zh) * 2021-12-15 2022-03-25 广东工业大学 一种基于机器视觉的异形零件的激光切割方法及系统
CN114515915A (zh) * 2022-01-27 2022-05-20 浙江大学 一种激光切割加工路径优化方法
CN117391410A (zh) * 2023-12-12 2024-01-12 济南邦德激光股份有限公司 一种自动的零件排序方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102866666A (zh) * 2012-09-29 2013-01-09 上海狮迈科技有限公司 以射出点为控制目标的高能束加工方法
CN103389683A (zh) * 2013-08-21 2013-11-13 济南铸造锻压机械研究所有限公司 大功率厚板数控激光切割机cam系统及方法
DE102016204957A1 (de) * 2015-03-25 2016-09-29 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co Kg Automatisierter Fahrstreifenwechsel im dynamischen Verkehr, basierend auf fahrdynamisch bedingten Einschränkungen
CN107622530A (zh) * 2017-10-10 2018-01-23 中国地质大学(武汉) 一种高效鲁棒的三角网切割方法
CN108857092A (zh) * 2018-07-17 2018-11-23 大族激光科技产业集团股份有限公司 激光切割路径规划方法、装置、存储介质及计算机设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102866666A (zh) * 2012-09-29 2013-01-09 上海狮迈科技有限公司 以射出点为控制目标的高能束加工方法
CN103389683A (zh) * 2013-08-21 2013-11-13 济南铸造锻压机械研究所有限公司 大功率厚板数控激光切割机cam系统及方法
DE102016204957A1 (de) * 2015-03-25 2016-09-29 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co Kg Automatisierter Fahrstreifenwechsel im dynamischen Verkehr, basierend auf fahrdynamisch bedingten Einschränkungen
CN107622530A (zh) * 2017-10-10 2018-01-23 中国地质大学(武汉) 一种高效鲁棒的三角网切割方法
CN108857092A (zh) * 2018-07-17 2018-11-23 大族激光科技产业集团股份有限公司 激光切割路径规划方法、装置、存储介质及计算机设备

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘会霞, 王霄, 周明, 蔡兰: "共边排样件激光切割路径的规划", 中国激光, no. 10 *
李基拓;陆国栋;张东亮;: "基于切割路径树优化的三角化网格曲面自动切割", 浙江大学学报(工学版), no. 08 *
林志伟: "五轴数控加工无干涉无奇异高效轨迹生成与优化研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》, pages 23 - 32 *
林志伟: "五轴数控加工无干涉无奇异高效轨迹生成与优化研究", 中国优秀博士学位论文全文数据库, pages 23 - 32 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114239958A (zh) * 2021-12-15 2022-03-25 广东工业大学 一种基于机器视觉的异形零件的激光切割方法及系统
CN114515915A (zh) * 2022-01-27 2022-05-20 浙江大学 一种激光切割加工路径优化方法
CN117391410A (zh) * 2023-12-12 2024-01-12 济南邦德激光股份有限公司 一种自动的零件排序方法
CN117391410B (zh) * 2023-12-12 2024-03-08 济南邦德激光股份有限公司 一种自动的零件排序方法

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