CN114167811A - 一种ug后置处理线性优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种UG后置处理线性优化方法，在空间中存在多个连续点时，通过连续3点的线性关系来判断中间点是否可以省略，在不降低加工精度的基础上，有效的解决了UG后置处理线性插补而导致的数控指令复杂、机床频繁加减速等加工问题。

Description

一种UG后置处理线性优化方法
技术领域
本发明属于数控指令构建领域，具体涉及一种UG后置处理线性优化方法。
背景技术
随着CAM平台的普及和广泛使用，采用软件进行数控指令构建已逐渐取代手工数控指令构建成为数控指令构建的主要方式。虽然软件数控指令构建具有很多优点，但在数控指令的简洁性、易修改性上仍不及手工数控指令的构建。
用UG平台构建数控指令常存在以下问题：1)一条完整的直线被打断成为多个小直线段。2)曲线或面陡峭投影时，刀轨质量下降，出现剧烈抖动，刀位点数量突然变多。3)带回转轴回转加工时，刀具回转运动被拆成多个点，回转运动被多个直线运动拟合替代。这些问题将导致生成的数控指令变长；机床频繁加减速，加工效率和表面加工质量下降；进给速度不易控制；数控指令不易查看和修改。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种UG后置处理线性优化方法，在空间中存在多个连续点时，通过连续3点的线性关系来判断中间点是否可以省略，在不降低加工精度的基础上，有效的解决了UG后置处理线性插补而导致的数控指令复杂、机床频繁加减速等加工问题。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种UG后置处理线性优化方法，包括以下步骤：
步骤(1)、读取当前运动事件Si的运动参数，根据当前运动事件的运动参数判断运动事件是否结束；所述当前运动事件的运动参数包括当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的运动参数；
如果运动事件未结束，则执行步骤(2)；如果运动事件结束，则结束优化；
步骤(2)读取并判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的插补类型是否为直线插补；如果当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的插补类型均为直线插补，则执行步骤(3)；如果当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的插补类型中存在至少一个非直线插补，则输出前运动事件的运动参数，并将下一运动事件Si+1作为新的当前运动事件Si后返回步骤(1)；
步骤(3)根据当前运动事件Si的运动参数判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2是否共线；
如果共线则省略下一位置Pi+1的运动参数，输出当前位置Pi和下下一位置Pi+2的运动参数并将下一运动事件Si+2作为新的当前运动事件Si后返回步骤(1)；如果不共线则输出当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的运动参数，将下一运动事件Si+1作为新的当前运动事件Si后返回步骤(1)。
进一步的，所述运动参数包括位置坐标、转速和进给速度。
进一步的，所述步骤(3)中，根据当前运动事件Si的运动参数判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2是否共线的方法为：
(31)判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的转速和进给速度是否相同，如果相同则执行步骤(32)，如果不相同则判断为不共线；
(32)根据当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的位置坐标计算cos∠PiPi+ 1Pi+2的值；
(33)将cos∠PiPi+1Pi+2的值与预设阈值比较，根据比较结果判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2是否共线。
进一步的，所述步骤(32)中，根据当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的位置信息计算
Figure BDA0003329008330000021
和
Figure BDA0003329008330000022
的点积、
Figure BDA0003329008330000023
的模长
Figure BDA0003329008330000024
和
Figure BDA0003329008330000025
的模长
Figure BDA0003329008330000026
根据公式：
Figure BDA0003329008330000027
得到cos∠PiPi+1Pi+2的值。
进一步的，所述步骤(33)中，如果cos∠PiPi+1Pi+2的值大于预设阈值，则判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2共线；如果cos∠PiPi+1Pi+2的值小于等于预设阈值，则判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2不共线。
进一步的，所述步骤(33)中，预设阈值＞0.9。
进一步的，所述预设阈值＝0.9999。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明一种UG后置处理线性优化方法，实时判断当前运动事件中所包含的位置点是否共线，并在共线时将中间点删除，在不降低加工精度的基础上，有效的解决了UG后置处理线性插补而导致的数控流程长、机床频繁加减速等加工问题；
(2)本发明线性优化方法中，根据补类型和运动参数创新性的提出了一种共线判断方法，具有较高的准确度且操作简单；
(3)本发明线性优化方法大大减小了UG后置处理生成的数控做操的复杂程度，使优化后的UG后置处理生成的数控指令便于查看和修改，提高了数控指令的质量，进而提高了加工效率。
附图说明
图1为本发明实施例1待加工零件示意图；
图2为本发明实施例1待加工零件的加工示意图。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
本发明提供一种UG后置处理线性化方法。针对UG后置处理生成的数控指令冗长不易查看和修改的问题，给出了一种通过修改后置处理数控指令，对生成数控指令中的直线插补过程进行线性优化的方法。通过该方法，能够有效减小生成数控指令的复杂程度并提高数控指令的质量，并经过多次加工验证。
该方法有以下关键点：①Pi(xi，yi，zi)、Pi+1(xi+1，yi+1，zi+1)、Pi+2(xi+2，yi+2，zi+2)三点坐标位置是某三轴机床数控加工数控指令中的连续三点坐标位置，运动次序为Pi→Pi+1→Pi+2。若处在Pi、Pi+1、Pi+2三点位置时，数控指令均为直线插补，并且除位置坐标外的其它参数条件如转速、进给速度等完全相同，则计算向量
Figure BDA0003329008330000041
和
Figure BDA0003329008330000042
的点积，根据公式：
Figure BDA0003329008330000043
得到cos∠PiPi+ 1Pi+2的值。②cos∠PiPi+1Pi+2与预设阈值比较进一步判断是否共线，若cos∠PiPi+1Pi+2大于预设阈值，则省略Pi+1点位置坐标，运动次序变为A→C。③当空间中有满足除位置坐标外的其它参数条件相同的多个连续点时，通过连续3点的线性关系来判断中间点是否可以省略、优化。
实施例1
如图1和图2所示，在五轴机床上用直径Φ20铣刀沿圆周方向往复运动加工图1中零件的鼓形面。机床为双摆头龙门式加工中心，主轴头为B、C轴(带刀尖跟踪功能)，90°正交，床身上附加配置一个转台(A轴，不带刀尖跟踪功能)，转台回转中心沿机床X轴方向。加工时，零件安放在转台上，A轴、B轴联动，转台转动配合摆头摆动实现五轴孔加工。
一种UG后置处理线性优化方法，包括下述步骤：
步骤1：读取当前运动事件Si的运动参数，根据当前运动事件的运动参数判断运动事件是否结束；所述当前运动事件的运动参数包括当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的运动参数；
步骤2：读取并判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的插补类型是否为直线插补；如果当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的插补类型均为直线插补，则执行步骤(3)；如果当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的插补类型中存在至少一个非直线插补，则输出前运动事件的运动参数，并将下一运动事件Si+1作为新的当前运动事件Si后返回步骤(1)；
步骤3：根据当前运动事件Si的运动参数判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2是否共线；具体为：如果当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2除位置坐标以外的其他参数条件如转速、进给速度等完全相同则计算cos∠PiPi+1Pi+2并与预设阈值比较进一步判断是否共线；
如果其他参数条件如转速、进给速度等不完全相同，则判断不共线，输出当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的运动参数，将下一运动事件Si+1作为新的当前运动事件Si后返回步骤1；
计算cos∠PiPi+1Pi+2并与预设阈值比较进一步判断是否共线的具体方法为：计算
Figure BDA0003329008330000051
和
Figure BDA0003329008330000052
的点积，根据
Figure BDA0003329008330000053
和
Figure BDA0003329008330000054
的点积得到cos∠PiPi+1Pi+2的值，此实施例中预设阈值为0.9999，则当cos∠PiPi+1Pi+2＞0.9999，判断为共线，省略下一位置Pi+1的运动参数，输出当前位置Pi和下下一位置Pi+2的运动参数并将下一运动事件Si+2作为新的当前运动事件Si后返回步骤1，即此时Pi+2成为下一位置；当cos∠PiPi+1Pi+2≤0.9999，判断为不共线，输出当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的运动参数，将下一运动事件Si+1作为新的当前运动事件Si后返回步骤1。
未采用线性优化时，UG后置生成的数控指令大小为896KB；采用本发明方法进行线性优化后，UG后置生成的数控指令大小为7.19KB，数控指令优化效果极为明显，下面列举了未采用线性优化时和采用本发明方法进行线性优化后的部分数控指令：
(1)优化前(只选取了一圈数控指令，共512行)：
……
N380 X0.Y0.Z150.
N390 A-.703F1000
N400 Y.001A-1.406
N410 A-2.109
N420 A-2.812
N430 Y-.001A-3.516
……(鉴于篇幅所限，中间省略N440～N5450间的指令段)
N5460 A-357.187
N5470 Y-.001A-357.891
N5480 A-358.594
N5490 Y0.A-359.297
N5500 A-360.
N5510 X-5.507Z151.922 B19.052
……
(2)优化后：
……
N380 X0.Y0.Z150.
N390 A-180.F1000
N400 A-360.
N410 X-5.507Z151.922 B19.052
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种UG后置处理线性优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)、读取当前运动事件Si的运动参数，根据当前运动事件的运动参数判断运动事件是否结束；所述当前运动事件的运动参数包括当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的运动参数；
如果运动事件未结束，则执行步骤(2)；如果运动事件结束，则结束优化；
步骤(2)读取并判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的插补类型是否为直线插补；如果当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的插补类型均为直线插补，则执行步骤(3)；如果当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的插补类型中存在至少一个非直线插补，则输出前运动事件的运动参数，并将下一运动事件Si+1作为新的当前运动事件Si后返回步骤(1)；
步骤(3)根据当前运动事件Si的运动参数判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2是否共线；
如果共线则省略下一位置Pi+1的运动参数，输出当前位置Pi和下下一位置Pi+2的运动参数并将下一运动事件Si+2作为新的当前运动事件Si后返回步骤(1)；如果不共线则输出当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的运动参数，将下一运动事件Si+1作为新的当前运动事件Si后返回步骤(1)。
2.根据权利要求1所述的一种UG后置处理线性优化方法，其特征在于，所述运动参数包括位置坐标、转速和进给速度。
3.根据权利要求2所述的一种UG后置处理线性优化方法，其特征在于，所述步骤(3)中，根据当前运动事件Si的运动参数判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2是否共线的方法为：
(31)判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的转速和进给速度是否相同，如果相同则执行步骤(32)，如果不相同则判断为不共线；
(32)根据当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的位置坐标计算cos∠PiPi+1Pi+2的值；
(33)将cos∠PiPi+1Pi+2的值与预设阈值比较，根据比较结果判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2是否共线。
4.根据权利要求3所述的一种UG后置处理线性优化方法，其特征在于，所述步骤(32)中，根据当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2的位置信息计算
Figure FDA0003329008320000021
和
Figure FDA0003329008320000022
的点积、
Figure FDA0003329008320000023
的模长
Figure FDA0003329008320000024
和
Figure FDA0003329008320000025
的模长
Figure FDA0003329008320000026
根据公式：
Figure FDA0003329008320000027
得到cos∠PiPi+1Pi+2的值。
5.根据权利要求3所述的一种UG后置处理线性优化方法，其特征在于，所述步骤(33)中，如果cos∠PiPi+1Pi+2的值大于预设阈值，则判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2共线；如果cos∠PiPi+1Pi+2的值小于等于预设阈值，则判断当前位置Pi、下一位置Pi+1及下下一位置Pi+2不共线。
6.根据权利要求3所述的一种UG后置处理线性优化方法，其特征在于，所述步骤(33)中，预设阈值＞0.9。
7.根据权利要求6所述的一种UG后置处理线性优化方法，其特征在于，所述预设阈值＝0.9999。
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