CN114035507A - 球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，计算出加工设备与待加工球面相对于平面坐标位置的z轴高度坐标，并在实际运行过程中，根据球面图形，计算出在待加工产品上球面图形平面中所需要的xy轴的坐标，然后再计算出球面图形表面的插补轨迹数值，再将二维插补系统与加工设备进行连接，启动加工设备，并通过设置的插补轨迹数值参数对z轴运动位置进行控制，本发明涉及金属加工技术领域。该球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，传统三维球面加工，需要套料软件先生成相应的加工代码，且三维套料软件价格高昂，操作复杂，以及在系统方面，做三维加工需要三轴插补系统，无法通过二位插补系统进行完成的问题。
Description
技术领域
本发明涉及金属加工技术领域，具体为球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法。
背景技术
金属加工指人类对由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料进行加工的生产活动。金属加工简称金工，是一种把金属物料加工成为物品、零件、组件的工艺技术，包括了桥梁、轮船等的大型零件，乃至引擎、珠宝、腕表的细微组件。它被广泛应用在科学、工业、艺术品、手工艺等不同的领域。
其中在传统三维球面加工，需要套料软件先生成相应的加工代码，且三维套料软件价格高昂，操作复杂，以及在系统方面，做三维加工需要三轴插补系统，无法通过二位插补系统进行完成的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，解决了传统三维球面加工，需要套料软件先生成相应的加工代码，且三维套料软件价格高昂，操作复杂，以及在.系统方面，做三维加工需要三轴插补系统，无法通过二位插补系统进行完成的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，具体包括以下步骤：S1、准备工作，首先通过制图软件制作需要加工的球面图形，然后再通过待加工的球面图形，再将待加产品放置在加工设备上进行固定夹持，然后通过软件计算出加工设备与待加工球面相对于平面坐标位置的z轴高度坐标，然后再移动z轴坐标，并与待加工产品进行表面的接触，并在实际运行过程中，根据球面图形，计算出在待加工产品上球面图形平面中所需要的xy轴的坐标，然后再计算出球面图形表面的插补轨迹数值；
S2、数值添加，再将二维插补系统与加工设备进行连接，并将所得出的x、y、z轴的坐标以及插补轨迹的数值在二维插补系统参数中进行数值的设置；
S3、然后启动加工设备，并通过设置的插补轨迹数值参数对z轴运动位置进行控制，直到圆弧点全部结束。
优选的，所述述S3步骤中控制方式如下：
设需要插补出空间直线段AB，它在xy平面上的投影为A1B1，再对A1B1线段进行二维插补的同时，将线段AB在z轴方向的变化量AC按A1B1长度进行均匀分配，则可完成对线段AB的三维插补，进一步分析后，可分为两种情况；
第一、AC≧A1B1，此时，xy平面内线段A1B1没插补一步，对应着z轴方向的若干步，确定步数时，设AC/A1B1＝K+F，其中K为商的整数部分，F为小数部分，另设小数部分累加器为S，其初值为零，当xy平面内插补一步时，z轴方向走K步，同时，将小数部分分作一次累加，即S＝S+F，若累加的结果S<1,说明小数累积误差还不够一步，依然是xy平面内走一步，z轴方向走K步，若S≧1，则先作运算S＝S-1，当xy平面插补一步时，z轴方向走K+1步，通过重复上述步骤，直至A1B1线段插补完成，完成了三维空间AB的插补过程。
第二、AC<A1B1，此时，在xy平面内插补若干步，z轴方向分配一步，处理的方法按照上述步骤进行，设A1B1/AC＝K+F，其中K为商的整数部分，F为小数部分，此时，xy平面内插补K步，对应z轴方向的一步，同时作一次小数累加，即S＝S+F，当S<1，xy平面内插补K步，z轴方向走一步，当S1≧1，S＝S-1，xy平面内插补K+1步，z轴方向走一步，当完成xy平面内线段A1B1的插补，完成了三维空间AB的插补过程。
优选的，所述S1步骤中加工设备为数控机床。
优选的，所述加工设备为二维插补系统之间通过导线相互连接。
优选的，所述加工设备启动前需要进行中心点校准。
优选的，所述S2步骤中二维插补系统参数设置需要将xy轴进行回零。
优选的，所述S2步骤中二维插补系统坐标系设置中选择xy轴坐标刻度单元，使图形显示处于合适大小。
优选的，所述坐标系刻度单位与设置的xy终点值始终保持相同的数量级。
(三)有益效果
本发明提供了球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法。与现有技术相比具备以下有益效果：
1、该球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，通过实际待加工球面图形，计算相对于平面坐标位置的z轴高度坐标，在实际运行过程中，实时获取平面中X，Y轴的坐标，解决传统三维球面加工，需要套料软件先生成相应的加工代码，且三维套料软件价格高昂，操作复杂的问题。
2、该球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，通过二维插补系统直接完成加工，解决在系统方面，做三维加工需要三轴插补系统，无法通过二位插补系统进行完成的问题。
附图说明
图1为本发明控制运行方法示意图；
图2为本发明结构球面单位示意图；
图3为本发明结构球面长度示意图。
具体实施方式
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。
实施例1
请参阅图2-3，本发明提供一种技术方案：球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，具体包括以下步骤：
S1、准备工作，首先通过制图软件制作需要加工的球面图形，然后再通过待加工的球面图形，再将待加产品放置在加工设备上进行固定夹持，然后通过软件计算出加工设备与待加工球面相对于平面坐标位置的z轴高度坐标，然后再移动z轴坐标，并与待加工产品进行表面的接触，并在实际运行过程中，根据球面图形，计算出在待加工产品上球面图形平面中所需要的xy轴的坐标，然后再计算出球面图形表面的插补轨迹数值；
S2、数值添加，再将二维插补系统与加工设备进行连接，并将所得出的x、y、z轴的坐标以及插补轨迹的数值在二维插补系统参数中进行数值的设置；
S3、然后启动加工设备，并通过设置的插补轨迹数值参数对z轴运动位置进行控制，直到圆弧点全部结束。
进一步的，S1步骤中加工设备为数控机床。
进一步的，加工设备为二维插补系统之间通过导线相互连接。
进一步的，加工设备启动前需要进行中心点校准。
进一步的，S2步骤中二维插补系统参数设置需要将xy轴进行回零。
进一步的，S2步骤中二维插补系统坐标系设置中选择xy轴坐标刻度单元，使图形显示处于合适大小。
进一步的，坐标系刻度单位与设置的xy终点值始终保持相同的数量级。
请参阅图1，进一步的，S3步骤中控制方式如下：
设需要插补出空间直线段AB，它在xy平面上的投影为A1B1，再对A1B1线段进行二维插补的同时，将线段AB在z轴方向的变化量AC按A1B1长度进行均匀分配，则可完成对线段AB的三维插补，进一步分析后，得出以下情况；
AC≧A1B1，此时，xy平面内线段A1B1没插补一步，对应着z轴方向的若干步，确定步数时，设AC/A1B1＝K+F，其中K为商的整数部分，F为小数部分，另设小数部分累加器为S，其初值为零，当xy平面内插补一步时，z轴方向走K步，同时，将小数部分分作一次累加，即S＝S+F，若累加的结果S<1,说明小数累积误差还不够一步，依然是xy平面内走一步，z轴方向走K步，若S≧1，则先作运算S＝S-1，当xy平面插补一步时，z轴方向走K+1步，通过重复上述步骤，直至A1B1线段插补完成，完成了三维空间AB的插补过程。
实施例2
请参阅图2-3，本发明提供一种技术方案：球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，具体包括以下步骤：
S1、准备工作，首先通过制图软件制作需要加工的球面图形，然后再通过待加工的球面图形，再将待加产品放置在加工设备上进行固定夹持，然后通过软件计算出加工设备与待加工球面相对于平面坐标位置的z轴高度坐标，然后再移动z轴坐标，并与待加工产品进行表面的接触，并在实际运行过程中，根据球面图形，计算出在待加工产品上球面图形平面中所需要的xy轴的坐标，然后再计算出球面图形表面的插补轨迹数值；
S2、数值添加，再将二维插补系统与加工设备进行连接，并将所得出的x、y、z轴的坐标以及插补轨迹的数值在二维插补系统参数中进行数值的设置；
S3、然后启动加工设备，并通过设置的插补轨迹数值参数对z轴运动位置进行控制，直到圆弧点全部结束。
进一步的，S1步骤中加工设备为数控机床。
进一步的，加工设备为二维插补系统之间通过导线相互连接。
进一步的，加工设备启动前需要进行中心点校准。
进一步的，S2步骤中二维插补系统参数设置需要将xy轴进行回零。
进一步的，S2步骤中二维插补系统坐标系设置中选择xy轴坐标刻度单元，使图形显示处于合适大小。
进一步的，坐标系刻度单位与设置的xy终点值始终保持相同的数量级。
请参阅图1，进一步的，S3步骤中控制方式如下：
设需要插补出空间直线段AB，它在xy平面上的投影为A1B1，再对A1B1线段进行二维插补的同时，将线段AB在z轴方向的变化量AC按A1B1长度进行均匀分配，则可完成对线段AB的三维插补，进一步分析后，得出以下情况；
AC<A1B1，此时，在xy平面内插补若干步，z轴方向分配一步，确定步数时，设A1B1/AC＝K+F，其中K为商的整数部分，F为小数部分，此时，xy平面内插补K步，对应z轴方向的一步，同时作一次小数累加，即S＝S+F，当S<1，xy平面内插补K步，z轴方向走一步，当S1≧1，S＝S-1，xy平面内插补K+1步，z轴方向走一步，当完成xy平面内线段A1B1的插补，完成了三维空间AB的插补过程。
使用时，通过实际待加工球面图形，计算相对于平面坐标位置的z轴高度坐标；在实际运行过程中，实时获取平面中X，Y轴的坐标，再对z轴运动位置进行控制，以达到三维球面轨迹拟合加工。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、准备工作，首先通过制图软件制作需要加工的球面图形，然后再通过待加工的球面图形，再将待加产品放置在加工设备上进行固定夹持，然后通过软件计算出加工设备与待加工球面相对于平面坐标位置的z轴高度坐标，然后再移动z轴坐标，并与待加工产品进行表面的接触，并在实际运行过程中，根据球面图形，计算出在待加工产品上球面图形平面中所需要的xy轴的坐标，然后再计算出球面图形表面的插补轨迹数值；
S2、数值添加，再将二维插补系统与加工设备进行连接，并将所得出的x、y、z轴的坐标以及插补轨迹的数值在二维插补系统参数中进行数值的设置；
S3、然后启动加工设备，并通过设置的插补轨迹数值参数对z轴运动位置进行控制，直到圆弧点全部结束。
2.根据权利要求1所述的球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，其特征在于：所述S3步骤中控制方式如下：
设需要插补出空间直线段AB，它在xy平面上的投影为A1B1，再对A1B1线段进行二维插补的同时，将线段AB在z轴方向的变化量AC按A1B1长度进行均匀分配，则可完成对线段AB的三维插补，进一步分析后，可分为两种情况；
第一、AC≧A1B1，此时，xy平面内线段A1B1没插补一步，对应着z轴方向的若干步，确定步数时，设AC/A1B1＝K+F，其中K为商的整数部分，F为小数部分，另设小数部分累加器为S，其初值为零，当xy平面内插补一步时，z轴方向走K步，同时，将小数部分分作一次累加，即S＝S+F，若累加的结果S<1,说明小数累积误差还不够一步，依然是xy平面内走一步，z轴方向走K步，若S≧1，则先作运算S＝S-1，当xy平面插补一步时，z轴方向走K+1步，通过重复上述步骤，直至A1B1线段插补完成，完成了三维空间AB的插补过程。
第二、AC<A1B1，此时，在xy平面内插补若干步，z轴方向分配一步，处理的方法按照上述步骤进行，设A1B1/AC＝K+F，其中K为商的整数部分，F为小数部分，此时，xy平面内插补K步，对应z轴方向的一步，同时作一次小数累加，即S＝S+F，当S<1，xy平面内插补K步，z轴方向走一步，当S1≧1，S＝S-1，xy平面内插补K+1步，z轴方向走一步，当完成xy平面内线段A1B1的插补，完成了三维空间AB的插补过程。
3.根据权利要求1所述的球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，其特征在于：所述S1步骤中加工设备为数控机床。
4.根据权利要求3所述的球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，其特征在于：所述加工设备为二维插补系统之间通过导线相互连接。
5.根据权利要求4所述的球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，其特征在于：所述加工设备启动前需要进行中心点校准。
6.根据权利要求1所述的球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，其特征在于：所述S2步骤中二维插补系统参数设置需要将xy轴进行回零。
7.根据权利要求1所述的球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，其特征在于：所述S2步骤中二维插补系统坐标系设置中选择xy轴坐标刻度单元，使图形显示处于合适大小。
8.根据权利要求7所述的球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法，其特征在于：所述坐标系刻度单位与设置的xy终点值始终保持相同的数量级。
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| GR01 | Patent grant | ||
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