TW201616254A

TW201616254A - 五軸加工數值控制系統及其數值控制方法

Info

Publication number: TW201616254A
Application number: TW103137566A
Authority: TW
Inventors: 詹其樺; 王芝峰; 李哲維
Original assignee: 新代科技股份有限公司
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2016-05-01
Also published as: TWI541623B

Abstract

本發明揭露一種五軸加工數值控制系統，其係由一數值控制裝置及一加工裝置所組成，其中藉由數值控制裝置之一運算單元計算複數個加工資料點，並形成三條曲線，最後以三條曲線進行插值計算，以修正加工程式中異常的命令，藉由本發明之設計，無須將整個加工程式大幅修改，也無須以人工的方式逐一檢查加工程式中有問題的命令，可大幅降低加工時間並可提升加工品質。

Description

五軸加工數值控制系統及其數值控制方法

本發明係有關於一種數值控制系統及其數值控制方法，特別是有關於一種五軸加工數值控制系統與其數值控制方法。

近年來，隨著製造技術的加工水準日漸升高，汽車業、半導體製造工業、電子工業，航太工業和各類模具製造業等，因應產品美觀與功能需求的連續曲面造型日益普遍，產品外型也日趨複雜化與多樣化，因此，在精度、效率、複雜曲面的加工需求下，具有高效率、高加工精度與高表面加工品質之五軸加工技術顯得日益重要。

五軸加工切削方式可分為端銑與側銑兩種，端銑是利用刀具的刀尖進行材料移除，側銑則是利用刀具的刀刃進行材料移除，而目前五軸加工技術為根據原始加工幾何形狀透過五軸加工路徑規劃方法所規劃出來的刀具姿態與加工路徑，故其加工品質取決於五軸加工路徑的規劃方法，當規劃方法不恰當的時候，加工品質隨之下降。

另一方面，根據加工產品的幾何形狀選擇適當的路徑規劃方法難度相當高，通常以既有方式加工後的成品，其成品外觀常呈鋸齒狀或是凹凸不平，即非平滑面，然五軸加工的加工程式資料量龐大，修正加工程式需耗費大量時間，並且修正加工程式的好壞取決於使用者的經驗與技術，而使得五軸加工程式的使用門檻高，故如何將使用者所規劃的五軸加工路徑之加工程式達到加工路徑平滑化、降低使用者修正加工程式所需耗費的時間及降低五軸加工程式的使用門檻以提升加工品質，為目前所需解決的問題。

為了解決先前技術所述之問題，本發明之主要目的在於提供一種五軸加工數值控制系統，藉由五軸加工數值控制系統之運算單元，可將使用者所規劃的五軸加工路徑之加工程式達到加工路徑平滑化，並且使用者無須將加工程式大幅修改，也無須將加工程式中大量的資料逐一檢查異常處，以達到降低使用者修正加工程式所需耗費的時間、降低五軸加工程式的使用門檻及提升加工品質之目的。

根據上述目的，本發明主要目的在於提供一種五軸加工數值控制系統，包括一數值控制裝置及一加工裝置，數值控制裝置電性連接於加工裝置，加工裝置具有一刀具、三個幾何軸及兩個旋轉軸，刀具電性連接於幾何軸與旋轉軸，刀具於幾何軸上移動且於旋轉軸上轉動，其特徵在於：數值控制裝置包括：一使用者介面，其接收一包含有複數個加工資料點的加工程式，每一加工資料點包含複數個旋轉軸命令與複數個幾何軸命令，加工資料點形成一第一曲線，使用者介面輸出加工資料點與第一曲線；一運算單元，其電性連接於使用者介面，且接收使用者介面所輸出之加工資料點與第一曲線，並依據每一加工資料點之旋轉軸命令決定一刀具向量，並計算垂直於所有二相鄰之刀具向量之一法向量，並判斷法向量之間的夾角是否大於一預設值，再根據幾何軸命令之一移動量線性比例地調整旋轉軸命令，並將加工資料點之幾何軸命令嵌合為一第二曲線，將位於第一曲線之加工資料點以垂直投影的方式找出位於第二曲線之複數個對應點，計算對應點之一起始點至每一其他對應點之一曲線長度，並形成複數個新加工資料點，每一新加工資料點位於第二曲線上，每一新加工資料點包含曲線長度與一第一及一第二旋轉軸命令，每一新加工資料點之曲線長度與第一旋轉軸命令形成一第一向量點，每一新加工資料點之曲線長度與第二旋轉軸命令形成一第二向量點，第一向量點形成一第三曲線，第二向量點形成一第四曲線，利用第二曲線、第三曲線及第四曲線插值計算出複數個新旋轉軸命令與複數個新幾何軸命令，運算單元輸出新旋轉軸命令與新幾何軸命令；及一控制模組，其電性連接至運算單元，且接收運算單元輸出之新旋轉軸命令與新幾何軸命令，用以控制旋轉軸帶動刀具之旋轉及幾何軸帶動刀具之移動。

所述的五軸加工數值控制系統，其中運算單元包括：一計算模組，其電性連接於使用者介面，且接收使用者介面所輸出之加工資料點與第一曲線，並決定刀具向量，以及計算垂直於所有二相鄰之刀具向量之法向量，並輸出加工資料點、法向量及第一曲線，計算模組更計算對應點之起始點至每一其他對應點之曲線長度，並形成位於第二曲線上之複數個新加工資料點，以及將每一新加工資料點之曲線長度與第一旋轉軸命令形成第一向量點，將每一新加工資料點之曲線長度與第二旋轉軸命令形成第二向量點，計算模組輸出第二曲線、第一向量點及第二向量點；一判斷模組，其電性連接於計算模組，且接收自計算模組輸出之法向量與加工資料點，並判斷法向量之間的夾角是否大於預設值，輸出加工資料點；一調整模組，其電性連接於判斷模組，且接收加工資料點，根據幾何軸命令之移動量線性比例地調整加工資料點之旋轉軸命令，並輸出經調整後之加工資料點；一嵌合模組，其電性連接於調整模組與計算模組，且接收經調整後之加工資料點及自計算模組輸出之第一曲線，將每一加工資料點嵌合為第二曲線，將位於第一曲線之加工資料點以垂直投影的方式找出位於第二曲線之對應點，將對應點與第二曲線輸出至計算模組，並接收自計算模組輸出之第二曲線、第一向量點及第二向量點，並將第一向量點與第二向量點分別形成第三曲線與第四曲線，並輸出第二曲線、第三曲線及第四曲線；及一插值計算模組，其電性連接至嵌合模組與控制模組，其接收自嵌合模組輸出之第二曲線、第三曲線及第四曲線，並利用第二曲線、第三曲線及第四曲線插值計算出新旋轉軸命令與新幾何軸命令，輸出新旋轉軸命令與新幾何軸命令至控制模組。

所述的五軸加工數值控制系統，其中將每一加工資料點嵌合為第二曲線、第三曲線及第四曲線的方式為一最佳化演算法。

所述的五軸加工數值控制系統，其中最佳化演算法為一最小平方誤差演算法、一最小曲率變化演算法及一最小誤差演算法其中之一。

根據上述目的，本發明主要目的在於提供一種五軸加工數值控制方法，用以控制一加工裝置之二旋轉軸帶動一刀具之旋轉及三幾何軸帶動刀具之移動，方法包括下列步驟：接收一包含複數個加工資料點之加工程式，每一加工資料點包含複數個旋轉軸命令與複數個幾何軸命令，加工資料點形成一第一曲線；依據每一加工資料點之旋轉軸命令決定一刀具向量，刀具向量的數量等於加工資料點的數量；計算垂直於所有二相鄰之加工資料點之刀具向量之一法向量；判斷法向量之間的夾角是否大於一預設值；根據幾何軸命令之一移動量線性比例地調整旋轉軸命令；將每一加工資料點嵌合為一第二曲線；將位於第一曲線之加工資料點以垂直投影的方式找出位於第二曲線之複數個對應點；計算對應點之一起始點至每一其他對應點之一曲線長度，並形成複數個新加工資料點，每一新加工資料點位於第二曲線上，每一新加工資料點包含曲線長度與一第一旋轉軸命令及一第二旋轉軸命令；將每一新加工資料點之曲線長度與第一旋轉軸命令形成一第一向量點，將每一新加工資料點之曲線長度與第二旋轉軸命令形成一第二向量點；將第一向量點形成一第三曲線；將第二向量點形成一第四曲線；及利用第二曲線、第三曲線及第四曲線插值計算出複數個新旋轉軸命令與複數個新幾何軸命令。

所述的五軸加工數值控制方法，其中，判斷法向量之間之夾角是否大於預設值之方法進一步包含：判斷法向量其中之二法向量之一夾角是否大於一倍預設值；及判斷是否有另一法向量；其中，當法向量其中之二法向量之夾角大於一倍之預設值並且判斷有另一法向量時，則判斷數個法向量之第一個法向量與最後一個法向量的夾角是否大於數倍之預設值；以及其中，當判斷法向量其中之二法向量之夾角小於一倍預設值並且判斷有另一法向量時，則判斷另二法向量之一夾角是否大於一倍之預設值。

所述的五軸加工數值控制方法，其中將每一加工資料點嵌合為第二曲線的方式係利用一最佳化演算法達成。

所述的五軸加工數值控制方法，其中最佳化演算法為一最小平方誤差演算法、一最小曲率變化演算法及一最小誤差演算法其中之一。

經上述可知藉由本發明之五軸加工數值控制系統，達到降低使用者修正加工程式所需耗費的時間、降低五軸加工程式的使用門檻及提升加工品質之目的。

1‧‧‧五軸加工數值控制系統

11‧‧‧數值控制裝置

111‧‧‧使用者介面

112‧‧‧運算單元

1121‧‧‧計算模組

1122‧‧‧判斷模組

1123‧‧‧調整模組

1124‧‧‧嵌合模組

1125‧‧‧插值計算模組

113‧‧‧控制模組

12‧‧‧加工裝置

121‧‧‧刀具

122、123‧‧‧旋轉軸

124、125、126‧‧‧幾何軸

A、B、C、D‧‧‧加工資料點

A’、B’、C’、D’‧‧‧對應點

A”、B”、C”、D”‧‧‧新加工資料點

A’’’、B’’’、C’’’、D’’’‧‧‧第一向量點

A’’’’、B’’’’、C’’’’、D’’’’‧‧‧第二向量點

L‧‧‧曲線長度

C1‧‧‧第一曲線

C2‧‧‧第二曲線

C3‧‧‧第三曲線

C4‧‧‧第四曲線

α‧‧‧第一旋轉軸命令

β‧‧‧第二旋轉軸命令

S1~S11、S4A~S4F、S5A~S5B‧‧‧步驟

第1圖係本發明一實施例之五軸加工數值控制系統的示意圖。

第2圖係本發明一實施例之五軸加工數值控制系統之第一曲線與第二曲線示意圖。

第3圖係本發明一實施例之五軸加工數值控制系統之第二曲線示意圖。

第4A圖係本發明一實施例之五軸加工數值控制系統之第三曲線示意圖。

第4B圖係本發明一實施例之五軸加工數值控制系統之第四曲線示意圖。

第5圖係本發明一實施例之五軸加工數值控制方法之流程圖。

第6圖係第5圖之判斷法向量夾角是否大於預設值步驟之流程圖。

由於本發明揭露一種五軸加工數值控制(Numerical Control；NC)系統，其中所利用之法向量計算方式，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，不再作完整描述。同時，以下文中所對照之圖式，係表達與本發明特徵有關之結構及功能示意，並未依據實際尺寸完整繪製，盍先敘明。

本發明係有關於一種五軸加工數值控制系統，特別是有關於包含一數值控制裝置與一加工裝置之五軸加工數值控制系統。

首先，請同時參閱第1、2、3、4A及4B圖，第1圖係為本發明一實施例之五軸加工數值控制系統的示意圖，第2圖係為本發明一實施例之五軸加工數值控制系統之第一曲線與第二曲線示意圖，第3圖係為本發明一實施例之五軸加工數值控制系統之第二曲線示意圖，第4A圖係為本發明一實施例之五軸加工數值控制系統之第三曲線示意圖，第4B圖係為本發明一實施例之五軸加工數值控制系統之第四曲線示意圖。

如第1圖所示，本發明一實施例之五軸加工數值控制系統1，是由一數值控制裝置11與一加工裝置12所組成，數值控制裝置11電性連接至加工裝置12，加工裝置12用以切削一加工工件(圖中未顯示)，加工裝置12具有一刀具121、三個幾何軸124、125、126與兩個旋轉軸122、123，刀具121電性連接於三個幾何軸124、125、126與兩個旋轉軸122、123，旋轉軸122、 123帶動刀具121之旋轉，幾何軸124、125、126帶動刀具121之移動，加工裝置12例如是一車床、一銑床以及一切割機等可結合五軸數值控制方式之加工裝置。

請繼續參考第1圖，數值控制裝置11是由一使用者介面111、一運算單元112及一控制模組113所組成，運算單元112電性連接至使用者介面111，控制模組113電性連接至運算單元112，其中運算單元112更包含一計算模組1121、一判斷模組1122、一調整模組1123、一嵌合模組1124及一插值計算模組1125，計算模組1121電性連接至使用者介面111，判斷模組1122電性連接於計算模組1121，調整模組1123電性連接於判斷模組1122，嵌合模組1124電性連接於調整模組1123與計算模組1121，插值計算模組1125電性連接至嵌合模組1124與控制模組113。

請繼續參考第1、2圖，使用者利用使用者介面111輸入一加工程式，使用者介面111用以接收使用者輸入的加工程式，加工程式包含複數個加工資料點A、B、C、D，每一個加工資料點包含二個旋轉軸命令與三個幾何軸命令，複數個加工資料點形成一第一曲線C1，使用者介面111輸出加工資料點A、B、C、D與第一曲線C1至計算模組1121；計算模組1121接收使用者介面111所輸出之加工資料點A、B、C、D與第一曲線C1，依據每個加工資料點A、B、C、D的兩旋轉軸命令計算出第一刀具向量、第二刀具向量、第三刀具向量及第四刀具向量，計算模組1121進一步計算垂直於第一刀具向量與第二刀具向量之一法向量、垂直於第二刀具向量與第三刀具向量之一法向量以及垂直於第三刀具向量與第四刀具向量之一法向量，其中，兩相鄰法向量組成一組待判斷的法向量，並輸出加工資料點A、B、C、D、法向量、及至判斷模組1122，輸出第一曲線C1至嵌合模組1124；判斷模組1122判斷兩兩相鄰法向量之間的夾角是否大於一預設值，意即判斷兩兩相鄰法向量之間的變化是否過大，同樣也是判斷兩兩刀具向量所形成的平面之間變化是否過於激烈，並判斷是否有另一法向量可用以判斷兩相鄰的法向量之間的變化，當判斷模組1122判斷完成後，將加工資料點A、B、C、D輸出至調整模組1123，調整模組1123接收判斷模組1122輸出之加工資料點A、B、C、D後，根據判斷模組1122的判斷結果以線性方式調整加工資料點A、B、C、D之旋轉軸命令，調整模組1123輸出經調整後之加工資料點A、B、C、D至嵌合模組1124。

嵌合模組1124接收經調整模組1123調整後之加工資料點A、B、C、D及計算模組1121輸出之第一曲線C1，利用一最佳化演算法將每一個加工資料點A、B、C、D的幾何軸命令嵌合為第二曲線C2，將位於第一曲線C1之加工資料點A、B、C、D以垂直投影的方式找出位於第二曲線C2之對應點A’、B’、C’、D’。

更具體而言，請繼續參考第1、2圖，判斷模組1122判斷兩兩相鄰法向量夾角大於預設值的過程中，以兩相鄰法向量視為一組，首先，判斷模組1122需先判斷第一組兩個相鄰法向量之間的夾角是否大於一倍預設值，以本實施例而言，當判斷模組1122判斷兩相鄰法向量、之間的夾角大於一倍預設值時，則判斷模組1122判斷是否有另一法向量，如判斷有另一法向量時，則判斷模組1122判斷該些組的第一個與最後一個法向量之間的夾角是否大於預設值乘以法向量的組數，在本實施例中，為判斷法向量、之間的夾角是否大於兩倍的預設值，如判斷該些組的第一個與最後一個法向量之間的夾角大於預設值乘以法向量的組數時，則判斷模組1122再次判斷是否仍有再另一法向量，如判斷仍有另一法向量時，則判斷模組1122再次判斷該些組的第一個與最後一個法向量之間的夾角是否大於預設值乘以法向量的組數，判斷模組1122重複進行判斷該些組的第一個與最後一個法向量之間的夾角是否大於預設值乘以法向量的組數以及判斷是否仍有再另一法向量，直到判斷並無另一法向量，接著，調整模組1123以線性內插法調整組成該些法向量的加工資料點A、B、C、D，意即調整加工資料點A、B、C、D中的旋轉軸命令，之後，調整模組1123線性比例地調整加工資料點A、B、C、D的旋轉軸命令；如判斷模組1122判斷該些組法向量的第一個法向量與最後一個法向量之間的夾角並未大於兩倍預設值時，則調整模組1123將組成這些法向量、、的第一個至倒數第二個加工資料點的旋轉軸命令以線性內插法調整，意即將加工資料點A、B、C的旋轉軸命令以線性內插法調整，之後，調整模組1123線性比例地調整加工資料點A、B、C的旋轉軸命令，並且判斷模組1122同時判斷是否有另一個法向量，如判斷並未有另一個法向量時，則調整模組1123將最後一個加工資料點的旋轉軸命令直接以線性比例調整，而不經由線性內插法調整，意即加工資料點D的旋轉軸命令直接以線性比例調整；但當判斷有另一個法向量時，則判斷模組1122判斷此組之兩法向量之間的夾角是否大於一倍預設值，此時，若判斷該組的兩法向量之間的夾角未大於一倍預設值時，則調整模組1123將該組的第一個加工資料點之旋轉軸命令進行線性比例調整，並且判斷模組1122同時判斷是否有另一個法向量，當判斷沒有另一個法向量時，則調整模組1123直接將組成此兩相鄰法向量之另二加工資料點中的旋轉軸命令以線性比例的方式調整，當判斷仍有另一法向量，則判斷模組1122再次判斷該組的兩法向量之間的夾角是否大於一倍預設值；此時，若判斷該組的兩法向量之間的夾角大於預設值時，則判斷模組1122再次判斷是否有另一法向量，並且調整模組1123再次依照判斷結果進行線性比例調整旋轉軸命令或是判斷該些組的第一個法向量與最後一個法向量之間夾角是否大於預設值乘以法向量的組數，此部分的判斷已於前述實施例中描述，在此不再贅述。

此外，當判斷模組1122判斷第一組兩相鄰法向量之夾角並未大於一倍預設值時，以本實施例而言，當判斷兩相鄰法向量、之夾角並未大於一倍預設值時，調整模組1123直接將組成此兩相鄰法向量之第一個加工資料點中的旋轉軸命令以線性比例的方式調整，意即將加工資料點A的旋轉軸命令以線性比例的方式調整，並判斷模組1122同時判斷是否有另一個法向量，當判斷沒有另一個法向量時，則調整模組1123直接將組成此兩相鄰法向量之另二加工資料點中的旋轉軸命令以線性比例的方式調整，意即將加工資料點B、C的旋轉軸命令以線性比例調整；當判斷有另一個法向量時，則判斷模組1122接著判斷兩相鄰法向量的夾角是否大於一倍預設值，意即判斷兩相鄰法向量、之間的夾角是否大於一倍預設值，當判斷此兩相鄰法向量的夾角沒有大於一倍預設值時，則調整模組1123將組成此法向量的第一個加工資料點的旋轉軸命令以線性比例的方式調整，意即將加工資料點B的旋轉軸命令以線性比例的方式調整，並判斷模組1122再次判斷是否有另一法向量，判斷模組1122重複執行判斷是否有另一法向量以及判斷兩組法向量夾角是否大於預設值等兩步驟，直到判斷並無另一個法向量。

此外，當判斷模組1122在一開始判斷兩相鄰法向量夾角大於一倍預設值並且判斷沒有另一個法向量時，意即判斷兩相鄰法向量、之夾角大於一倍預設值時，則調整模組1123將組成此兩個法向量的加工資料點以線性比例的方式調整加工資料點的旋轉軸命令。

接著，請同時參考第1、2、3圖，嵌合模組1124將複數個對應點A’、B’、C’、D’與第二曲線C2輸出至計算模組1121計算複數個對應點A’、B’、C’、D’之起始點A’至每一個對應點之曲線長度L，並形成位於第二曲線C2上之複數個新加工資料點A”、B”、C”、D”，每一個新加工資料點A”、B”、C”、D”包含曲線長度L、第一旋轉軸命令α及第二旋轉軸命令β，例如：新加工資料點A”表示為(L ₀ ,α ₀ ,β ₀)，新加工資料點B”表示為(L ₁ ,α ₁ ,β ₁)，新加工資料點C”表示為(L ₂ ,α ₂ ,β ₂)，新加工資料點D”表示為(L _n ,α _n ,β _n)，n為一正整數，在本實施例中，因加工資料點數量為四，故此處n等於4。

接著，請同時參考第1、3、4A、4B圖，計算模組1121將每一個新加工資料點A”、B”、C”、D”之曲線長度L與第一旋轉軸α命令形成一第一向量點A’’’、B’’’、C’’’、D’’’，每一個新加工資料點A”、B”、C”、D”之曲線長度L與第二旋轉軸命令 β形成一第二向量點A’’’’、B’’’’、C’’’’、D’’’’，因此，複數個新加工資料點A”、B”、C”、D”產生複數個第一向量點A’’’、B’’’、C’’’、D’’’與複數個第二向量點A’’’’、B’’’’、C’’’’、D’’’’，計算模組1121輸出第二曲線C2、複數個第一向量點A’’’、B’’’、C’’’、D’’’及複數個第二向量點A’’’’、B’’’’、C’’’’、D’’’’至嵌合模組1124，嵌合模組1124利用最佳化演算法將複數個第一向量點A’’’、B’’’、C’’’、D’’’與複數個第二向量點A’’’’、B’’’’、C’’’’、D’’’’分別形成一第三曲線C3與一第四曲線C4，並輸出第二曲線C2、第三曲線C3及第四曲線C4至插值計算模組1125；插值計算模組1125接收嵌合模組1124輸出之第二曲線C2、第三曲線C3及第四曲線C4，並利用第二曲線C2、第三曲線C3及第四曲線C4插值計算出複數個新旋轉軸命令與複數個新幾何軸命令，插值計算模組1125輸出複數個新旋轉軸命令與複數個新幾何軸命令至控制模組113，控制模組113接收插值計算模組1125輸出之新旋轉軸命令與新幾何軸命令並控制加工裝置12之兩個旋轉軸122、123及三個幾何軸124、125、126，即控制旋轉軸122、123帶動刀具121之旋轉及幾何軸124、125、126帶動刀具121之移動。

接著，請參閱第5圖，係為本發明一實施例之五軸加工數值控制方法之流程圖。

首先，執行步驟S1，如第1、2圖所示，使用者利用使用者介面111輸入一加工程式，使用者介面111用以接收使用者輸入的加工程式，加工程式包含複數個加工資料點A、B、C、D，每一個加工資料點包含二個旋轉軸命令與三個幾何軸命令，複數個加工資料點形成一第一曲線C1，使用者介面111輸出加工資料點A、B、C、D與第一曲線C1至計算模組1121。

接著，進行步驟S2，如第1、2圖所示，計算模組1121接收使用者介面111所輸出之加工資料點A、B、C、D與第一曲線C1，依據每個加工資料點之兩旋轉軸命令決定一刀具向量，故加工資料點A、B、C、D決定一第一刀具向量、一第二刀具向量、第三刀具向量及第四刀具向量；再進行步驟S3，如第1、2圖所示，計算模組1121進一步計算垂直於第一刀具向量與第二刀具向量之法向量、垂直於第二刀具向量與第三刀具向量之法向量以及垂直於第三刀具向量與第四刀具向量之一法向量，並輸出加工資料點A、B、C、D及法向量、、至判斷模組1122，輸出第一曲線C1至嵌合模組1124。

接著，進行步驟S4，如第1、2圖所示，判斷模組1122判斷法向量之間的夾角是否大於預設值，判斷模組1122判斷法向量夾角是否大於預設值後，接著，執行步驟S5，意即將加工資料點A、B、C、D輸出至調整模組1123，調整模組1123接收判斷模組1122輸出之加工資料點A、B、C、D後，調整旋轉軸命令，調整模組1123輸出經調整後之加工資料點A、B、C、D至嵌合模組1124。

其中，在執行步驟S4~S5時，以兩相鄰法向量視為一組，如第6圖所示，首先，執行步驟S4A，判斷模組1122需先判斷第一組兩個相鄰法向量之間的夾角是否大於一倍預設值，以本實施例而言，當判斷模組1122判斷兩相鄰法向量、之間的夾角大於一倍預設值時，則執行步驟S4B，即判斷模組1122判斷是否有另一法向量，當判斷有另一法向量時，則執行步驟S4C，即判斷模組1122判斷該些組的第一個與最後一個法向量的夾角是否大於預設值乘以法向量的組數，在本實施例中，為判斷、之間的夾角是否大於兩倍的預設值，如判斷該些組的第一個與最後一個法向量之間的夾角大於預設值乘以法向量的組數時，則執行步驟S4D，即判斷模組1122再次判斷是否仍有再另一法向量，如判斷仍有另一法向量時，則執行步驟S4C，即判斷模組1122再次判斷該些組的第一個與最後一個法向量之間的夾角是否大於預設值乘以法向量的組數，重複執行步驟S4C~S4D，直到執行步驟S4D時，判斷模組1122判斷並無另一法向量後，接著，執行步驟S5A，即調整模組1123以線性內插法調整組成法向量、、的加工資料點A、B、C、D，意即調整加工資料點A、B、C、D中的旋轉軸命令，之後，執行步驟S5B，即調整模組1123線性比例地調整加工資料點A、B、C、D的旋轉軸命令。

當執行步驟S4B時，即判斷模組1122判斷並未有另一法向量時，則調整模組1123將組成第一組法向量的加工資料點之旋轉軸命令以線性比例調整，在本實施例中，即調整加工資料點A、B、C的旋轉軸命令。

當執行步驟S4A時，即判斷模組1122判斷第一組法向量之間的夾角並未大於一倍預設值時，則執行步驟S5B，即調整模組1123將組成第一組法向量的第一個加工資料點之旋轉軸命令以線性比例調整，在本實施例中，即線性比例調整加工資料點A的旋轉軸命令，並同時執行步驟S4E，即判斷模組1122判斷是否有另一個法向量，當判斷沒有另一個法向量時，則執行步驟S5B，即調整模組1123直接將組成此兩相鄰法向量之另二加工資料點中的旋轉軸命令以線性比例的方式調整；此時，當執行步驟S4E時，即判斷模組1122判斷有另一個法向量時，則執行步驟S4F，即判斷模組1122判斷兩相鄰法向量的夾角是否大於一倍預設值，當判斷此兩相鄰法向量的夾角沒有大於一倍預設值時，則執行步驟S5B，即調整模組1123將組成此組法向量的第一個加工資料點的旋轉軸命令以線性比例的方式調整，並同時再次執行步驟S4E，即判斷模組1122判斷是否有另一法向量，重複執行步驟S4E~S4F，直到執行步驟S4E，即判斷模組1122判斷並無另一個法向量；當執行步驟S4F時，即判斷模組1122判斷此兩相鄰法向量的夾角大於一倍預設值時，則執行步驟S4B。

當執行步驟S4B時，即判斷模組1122判斷並未有另一法向量時，則調整模組1123將組成該組法向量的加工資料點之旋轉軸命令以線性比例調整。

當執行步驟S4C時，判斷模組1122判斷法向量、之間的夾角並未大於兩倍預設值時，則執行步驟S5A，即調整模組1123將組成這些法向量、、的第一個至倒數第二個加工資料點的旋轉軸命令以線性內插法調整，意即將加工資料點A、B、C的旋轉軸命令以線性內插法調整，之後，接著執行步驟S5B，即調整模組1123線性比例地調整加工資料點A、B、C的旋轉軸命令，並同時執行步驟S4E，即判斷是否有另一個法向量，如執行步驟S4E時，判斷模組1122判斷並未有另一個法向量時，則執行步驟S5B，即調整模組1123將最後一個加工資料點的旋轉軸命令以線性比例調整，在本實施例中，係將加工資料點D的旋轉軸命令以線性比例調整，但當執行步驟S4E時，即判斷模組1122判斷有另一個法向量時，則執行步驟S4F，即判斷模組1122判斷此組之兩法向量之夾角是否大於一倍預設值。

當執行步驟S4F時，即判斷模組1122判斷該組兩法向量之間的夾角大於一倍預設值時，則執行步驟S4B；當執行步驟S4F時，即判斷模組1122判斷該組兩法向量之間的夾角未大於一倍預設值時，則執行步驟S5B，即調整模組1123將該組的第一個加工資料點之旋轉軸命令進行線性比例調整，並同時執行步驟S4E，意即判斷模組1122同時判斷是否有另一個法向量，當判斷沒有另一個法向量時，則執行步驟S5B，即調整模組1123直接將組成此兩相鄰法向量之另二加工資料點中的旋轉軸命令以線性比例的方式調整，當執行步驟S4E時，即判斷仍有另一法向量，則再次執行步驟S4F，即判斷模組1122再次判斷該組的兩法向量之間的夾角是否大於一倍預設值。

當執行步驟S1~S5後，接著執行步驟S6，如第1、2圖所示，嵌合模組1124接收經調整模組1123調整後之加工資料點A、B、C、D及計算模組1121輸出之第一曲線C1，利用一最佳化演算法將每一個加工資料點A、B、C、D嵌合為第二曲線C2；再執行步驟S7，如第1、2圖所示，嵌合模組1124將位於第一曲線C1之加工資料點A、B、C、D以垂直投影的方式找出位於第二曲線C2之對應點A’、B’、C’、D’。

接著，執行步驟S8，如第1、2、3圖所示，嵌合模組1124將複數個對應點A’、B’、C’、D’與第二曲線C2輸出至計算模組1121，計算複數個對應點A’、B’、C’、D’之起始點A’至每一個對應點之曲線長度L，並形成位於第二曲線C2上之複數個新加工資料點A”、B”、C”、D”，每一個新加工資料點A”、B”、C”、D”包含曲線長度L、第一旋轉軸命令α及第二旋轉軸命令β，例如：新加工資料點A”表示為(L ₀ ,α ₀ ,β ₀)，新加工資料點B”表示為(L ₁ ,α ₁ ,β ₁)，新加工資料點C”表示為(L ₂ ,α ₂ ,β ₂)，新加工資料點D”表示為(L _n ,α _n ,β _n)，n為一正整數，在本實施例中，因加工資料點數量為四，故此處n等於4。

接著，執行步驟S9，如第1、3、4A、4B圖所示，計算模組1121將每一個新加工資料點A”、B”、C”、D”之曲線長度L與第一旋轉軸命令α形成一第一向量點A’’’、B’’’、C’’’、D’’’，每一個新加工資料點A”、B”、C”、D”之曲線長度L與第二旋轉軸命令β形成一第二向量點A’’’’、B’’’’、C’’’’、D’’’’，因此，複數個新加工資料點A”、B”、C”、D”產生複數個第一向量點A’’’、B’’’、C’’’、D’’’與複數個第二向量點A’’’’、B’’’’、C’’’’、D’’’’。

接著，執行步驟S10，如第1、3、4A、4B圖所示，計算模組1121輸出第二曲線C2、複數個第一向量點A’’’、B’’’、C’’’、D’’’及複數個第二向量點A’’’’、B’’’’、C’’’’、D’’’’至嵌合模組1124，嵌合模組1124利用最佳化演算法將複數個第一向量點A’’’、B’’’、C’’’、D’’’與複數個第二向量點A’’’’、B’’’’、C’’’’、D’’’’分別形成一第三曲線C3與一第四曲線C4，並輸出第二曲線C2、第三曲線C3及第四曲線C4至插值計算模組1125。

最後，執行步驟S11，如第1、3、4A、4B圖所示，插值計算模組1125接收嵌合模組1124輸出之第二曲線C2、第三曲線C3及第四曲線C4，並利用第二曲線C2、第三曲線C3及第四曲線C4插值計算出複數個新旋轉軸命令與複數個新幾何軸命令，插值計算模組1125輸出複數個新旋轉軸命令與複數個新幾何軸命令至控制模組113，控制模組113接收插值計算模組1125輸出之新旋轉軸命令與新幾何軸命令並控制加工裝置12之兩個旋轉軸122、123及三個幾何軸124、125、126。

在上述本發明實施例中，最佳化演算法例如是一最小平方誤差演算法、一最小曲率變化演算法或一最小誤差演算法，在此本發明並不設限；而本實施例舉出四個加工資料點，然其加工資料點、對應點、新加工資料點、第一向量點及第二向量點數量並不限定於四個，加工資料點數量可視實際加工而定，在此本發明並不設限。

在上述本發明實施例中，刀具姿態係指刀具的方向，例如是刀具尖端的方向或刀具相位方向，藉由調整模組1123根據幾何軸命令之移動量線性比例地調整旋轉軸命令的方式，可將兩個旋轉軸及三個幾何軸的速度互相匹配，而調整模組1123以線性內插法調整旋轉軸命令，意即調整刀具姿態，以避免兩相鄰刀具向量所形成的平面間變化過於激烈，並藉由計算模組1121計算垂直於兩刀具向量之一法向量、判斷模組1122判斷法向量之間的夾角是否大於預設值及調整模組1123根據幾何軸命令之移動量線性比例地調整旋轉軸命令之方式，可減少使用者輸入不恰當的加工程式而造成加工品質不佳的機會，不恰當的加工程式意即不恰當的加工路徑規劃。

再者，在上述本發明實施例中，藉由所嵌合出的第三曲線與第四曲線，可增加加工裝置12的加工路徑平滑度，以提升五軸加工之加工平整度與加工精度。

更具體而言，在上述本發明實施例中，藉由本實施例之運算單元112，可將使用者所規劃的五軸加工路徑之加工程式達到加工路徑平滑化，並且使用者無須將加工程式大幅修改，也無須將加工程式中大量的資料逐一檢查異常處，以達到降低使用者修正加工程式所需耗費的時間、降低五軸加工程式的使用門檻及提升加工品質之目的。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之權利範圍；同時以上的描述，對於相關技術領域之專門人士應可明瞭及實施，因此其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在申請專利範圍中。