TW201512797A - Cnc加工程序生成系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種CNC加工程序生成系統，其運行於一CNC加工裝置上，所述CNC加工程序生成系統包括CAD圖形讀入模組、圖形預處理模組、CNC加工程序計算模組以及CNC加工程序輸出模組。該CAD圖形讀入模組讀入CAD圖形，所述圖形預處理模組和CNC加工程序計算模組用於優化CNC加工程序路徑，該CNC加工程序輸出模組輸出CNC加工程序。所述CNC加工程序生成系統對加工路徑進行優化處理，使得CNC加工裝置於加工時速度和精度達到較好的效果。同時，本發明還提供一種CNC加工程序生成方法。

Description

CNC加工程序生成系統及方法

本發明涉及一種程序生成系統及方法，尤其涉及一種CNC加工程序生成系統及方法。

數控機床（Computer numerical control, CNC）加工裝置是一種由程序控制的自動化機床，CNC加工裝置能夠類推地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，藉由電腦將其解碼，從而使CNC加工裝置執行規定的動作，藉由刀具切削毛坯料加工成半成品或成品零件。

先前技術中，已出現將電腦輔助設計（Computer Aided Design， CAD）圖形導入到CNC加工裝置中，該CNC加工裝置的CNC加工程序自動生成。然而CNC加工裝置的加工路徑沒有進行優化，使得加工精度受到影響。

有鑑於此，有必要提供一種路徑優化的CNC加工程序生成系統。

還有必要提供一種路徑優化的CNC加工程序生成方法。

一種CNC加工程序生成系統，其運行於一CNC加工裝置上，所述CNC加工程序生成系統包括：

CAD圖形讀入模組，用於讀入一CAD圖形的輪廓線；

圖形預處理模組，用於生成所述輪廓線的點雲集；

CNC加工程序計算模組，用於優化輪廓線的點雲集，使曲率小的輪廓線分佈較少的點，曲率大的輪廓線分佈較多的點；

CNC加工程序輸出模組，用於生成並輸出該CAD圖形的CNC加工程序。

一種程序生成方法，其包括以下步驟：

讀入一CAD圖形的輪廓線;

生成所述輪廓線的點雲集；

生成點雲集中每個點的實際法向量；

優化輪廓線的點雲集，使曲率小的輪廓線分佈較少的點，曲率大的輪廓線分佈較多的點；

生成並輸出該CAD圖形的CNC加工程序。

所述CNC加工程序生成系統及方法對加工路徑進行優化，曲率小的輪廓線分佈較少的點，曲率大的輪廓線分佈較多的點，這樣使得CNC加工裝置於加工時速度和精度達到較好的效果，可節約生產成本和提高加工精度。

10‧‧‧CNC加工裝置

20‧‧‧CNC加工程序生成系統

21‧‧‧AD圖形讀入模組

22‧‧‧圖形預處理模組

23‧‧‧CNC加工程序計算模組

24‧‧‧CNC加工程序輸出模組

30‧‧‧處理器

40‧‧‧記憶體

50‧‧‧顯示器

圖1是本發明CNC加工程序生成系統一較佳實施例的功能模組圖。

圖2是本發明CNC加工程序生成方法一較佳實施例的運行流程圖。

圖3是本發明CNC加工程序生成系統讀入的一待加工產品的CAD圖形的輪廓線的示意圖。

圖4是圖3所示輪廓線的法向量的示意圖。

圖5是調整圖3所示輪廓線的法向量一致向外後的示意圖。

圖6是圖5所示其中其一條輪廓線m生成的點雲集的示意圖。

圖7是優化圖6所示輪廓線m的點雲集後的點集合的示意圖。

請參閱圖1，所示為本發明CNC加工程序生成系統一較佳實施例的功能模組圖。該CNC加工程序生成系統20運行於一CNC加工裝置10上，用於CNC加工裝置10自動生成CNC加工程序。

該CNC加工裝置10包括CNC加工程序生成系統20、處理器30、記憶體40及顯示器50。所述處理器30、顯示器50通信連接於該CNC加工程序生成系統20，該CNC加工程序生成系統20存儲於所述記憶體40。

所述CNC加工程序生成系統20包括CAD圖形讀入模組21、圖形預處理模組22、CNC加工程序計算模組23以及CNC加工程序輸出模組24。

該CAD圖形讀入模組21用於讀入一CAD圖形的輪廓線。具體的，該CAD圖形讀入模組21先讀入一待加工產品的CAD圖形，然後提取所述CAD圖形的輪廓線。所述CAD圖形包括多條輪廓線。例如，圖3所示為CAD圖形讀入模組21讀入的某一待加工產品的CAD圖形的輪廓線。

該圖形預處理模組22用於生成所述輪廓線的點雲集。具體的，該圖形預處理模組22首先計算所述待加工產品的CAD圖形的每條輪廓線的法向量，如圖4所示，箭頭t表示每條輪廓線的法向量。然後，調整所有輪廓線的法向量一致向外，如圖5所示，以使該輪廓線的加工方向為順時針或逆時針。調整所有輪廓線的法向量一致向外的方法為，選定一條輪廓線向外的法向量，依照加工方向，計算該輪廓線和其相鄰輪廓線的法向量的夾角，並根據夾角判斷是否要將相鄰的輪廓線的法向量反向：若夾角大於90度就把該相鄰輪廓線的法向量反向，否則，則說明該相鄰輪廓線的法向量本身已向外；之後，再計算該相鄰的法向量向外或法向量已調整向外的輪廓線與其相鄰輪廓線的法向量的夾角，並根據夾角判斷是否要將下一條相鄰的輪廓線的法向量反向，以此類推直到最後一條輪廓線。其中，向外的法向量是指法向量的方向背離待加工產品。之後，將每一條輪廓線按照一定的間距均勻生成點的集合，這些點的集合稱作點雲集。例如圖6所示為其中一輪廓線m生成的點雲集。

該圖形預處理模組22進一步生成點雲集中每個點的實際法向量。具體的，將點雲集中每個點與其相鄰點之間的順序向量與該點所於平面的法向量差乘生成每個點的實際法向量，並調整每個點的實際法向量一致向外，如圖7所示。每個點的實際法向量垂直於上述順序向量與該點所於平面的法向量所於的平面。於本實施例中，將每個點的法向量一致向外的方法是，選定一法向量向外的點，依照加工方向，計算該點和其相鄰點的法向量的夾角，並根據夾角判斷是否要將相鄰的點的法向量反向：若夾角大於90度就把該相鄰點的法向量反向，否則，則說明該相鄰點的法向量本身已向外；之後，再計算該相鄰的法向量向外或法向量已調整向外的點與其相鄰點的法向量的夾角，並根據夾角判斷是否要將下一個相鄰的點的法向量反向，以此類推直到最後一點。

該CNC加工程序計算模組23用於優化輪廓線的點雲集以生成優化的輪廓線的點集合。具體的，依照加工方向，從選定的第一個點開始，CNC加工程序計算模組23計算該點和其相鄰點的實際法向量的夾角，若該夾角對應的曲率小於給定的曲率，那麼移除該點，否則跳到下一個點，以此類推對輪廓線的點雲集進行優化處理，並輸出優化的點集合。由於曲率小的輪廓線的相鄰點的實際法向量的夾角相對於曲率大的輪廓線的相鄰點的實際法向量的夾角小，這樣使得CNC加工路徑是經過智慧優化過的路徑，曲率小的輪廓線分佈較少的點，曲率大的輪廓線分佈較多的點。例如，圖7為處理好的點集合示意圖。

該CNC加工程序輸出模組24用於生成並輸出該CAD圖形的CNC加工程序。具體的，該CNC加工程序輸出模組24根據優化的輪廓線的點集合及CNC加工路徑範本生成該CAD圖形的CNC加工程序，並輸出該CNC加工程序。

該處理器30用於執行該CNC加工裝置10內安裝的各類軟體，例如，所述的CNC加工程序生成系統20等應用軟體。

該記憶體40用於存放程序和資料，例如，CNC加工程序生成系統20、CAD圖形的參數以及所述CNC加工路徑範本等。該記憶體40可以是所述CNC加工裝置10的記憶體，例如，硬碟，還可以是可插拔的記憶體卡、快閃記憶體卡等。

該顯示器50用於於螢幕上顯示各類資料，例如，CAD圖形的參數、CNC加工程序等。

圖2是本發明CNC加工程序生成方法的較佳實施方式的運行流程圖，該方法包括如下步驟：

步驟S201，讀入一CAD圖形的輪廓線。

步驟S203，生成所述輪廓線的點雲集。

步驟S205，生成點雲集中每個點的實際法向量。

步驟S207，優化輪廓線的點雲集。

步驟S209，生成並輸出該CAD圖形的CNC加工程序。

所述CNC加工程序生成系統及方法藉由導入加工產品的CAD圖形，系統自動生成加工路徑，且該路徑是經過智慧優化過的路徑，曲率小的輪廓線分佈較少的點，曲率大的輪廓線分佈較多的點，這樣使得CNC加工裝置於加工時速度和精度達到較好的效果。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

無

10‧‧‧CNC加工裝置

20‧‧‧CNC加工程序生成系統

21‧‧‧CAD圖形讀入模組

22‧‧‧圖形預處理模組

23‧‧‧CNC加工程序計算模組

24‧‧‧CNC加工程序輸出模組

30‧‧‧處理器

40‧‧‧記憶體

50‧‧‧顯示器

Claims (7)

1. 一種CNC加工程序生成系統，其運行於一CNC加工裝置上，其改良於於，所述CNC加工程序生成系統包括：
   CAD圖形讀入模組，用於讀入一CAD圖形的輪廓線；
   圖形預處理模組，用於生成所述輪廓線的點雲集；
   CNC加工程序計算模組，用於優化輪廓線的點雲集，使曲率小的輪廓線分佈較少的點，曲率大的輪廓線分佈較多的點；
   CNC加工程序輸出模組，用於生成並輸出該CAD圖形的CNC加工程序。
2. 如申請專利範圍第1項所述之CNC加工程序生成系統，其中該圖形預處理模組計算每條輪廓線的法向量，將所有輪廓線的法向量一致向外，以及將每一條輪廓線按照一定的間距均勻生成輪廓的點雲集。
3. 如申請專利範圍第2項所述之CNC加工程序生成系統，其中該圖形預處理模組選定一條輪廓線向外的法向量，依照加工方向，計算該輪廓線和其相鄰輪廓線的法向量的夾角，並根據夾角判斷是否要將相鄰的輪廓線的法向量反向：若夾角大於90度就把該相鄰輪廓線的法向量反向，否則，則說明該相鄰輪廓線的法向量本身已向外；之後，再計算該相鄰的法向量向外或法向量已調整向外的輪廓線與其相鄰輪廓線的法向量的夾角，並根據夾角判斷是否要將下一條相鄰的輪廓線的法向量反向，以此類推直到最後一條輪廓線。
4. 如申請專利範圍第1項所述之CNC加工程序生成系統，其中CNC加工程序計算模組將點雲集中相鄰點之間的順序向量與與該點所於平面的法向量差乘生成每個點的實際法向量。
5. 如申請專利範圍第4項所述之CNC加工程序生成系統，其中該CNC加工程序計算模組選定一法向量向外的點，依照加工方向，計算該點和其相鄰點的實際法向量的夾角，若該夾角對應的曲率小於給定的曲率，那麼移除該點，否則跳到下一個點，以此類推對輪廓線的點雲集進行優化處理。
6. 如申請專利範圍第5項所述之CNC加工程序生成系統，其中該CNC加工程序輸出模組用於根據優化的點集合及CNC加工路徑範本生成該CAD圖形的CNC加工程序。
7. 一種CNC加工程序生成方法，其包括以下步驟：
   讀入一CAD圖形的輪廓線;
   生成所述輪廓線的點雲集；
   生成點雲集中每個點的實際法向量；
   優化輪廓線的點雲集，使曲率小的輪廓線分佈較少的點，曲率大的輪廓線分佈較多的點；
   生成並輸出該CAD圖形的CNC加工程序。