TWI742981B - 加工路徑過切分析方法 - Google Patents

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Abstract

一種加工路徑過切分析方法，包括以下步驟。首先，執行加工程式碼以產生切削模面，切削模面上包含有多條加工路徑軌跡。從該些加工路徑軌跡之中選取指定路徑軌跡以及從指定路徑軌跡上設定指定節點。計算通過該指定節點的剖切面。計算剖切面與除了指定路徑軌跡之外的其他加工路徑軌跡之多個交點。從該些交點之中的兩者交點設定為兩個鄰近交點；取得該兩個鄰近交點之間的交點連線。最後，計算指定節點與交點連線之間的垂直距離且設定垂直距離為指定節點的過切量。

Description

加工路徑過切分析方法
本發明有關於一種加工路徑缺陷分析方法，特別指一種加工路徑的過切量的分析方法。
一般使用電腦輔助軟體(CAD)以及電腦輔助製造軟體(CAM)產生待加工物品的加工路徑時，由於這兩種軟體具有兩個先天缺陷。第一個缺陷就是使用CAD所繪製的設計圖案不良時，再將不良的設計圖案匯入至CAM以轉檔為加工程式碼後，加工程式碼所對應的切削模面上容易出現一些破碎面，而這些破碎面往往可從加工完成品的表面的異常紋路來發現。
第二個缺陷就是CAM將設計圖案轉檔為加工程式碼時，容易因為CAM的運算誤差而導致切削模面上的加工軌跡路徑的一些單節節點出現切削深度(即單節過切量)過大之情況，單節節點過切不但會影響加工完成品的品質之外，且節點過切量的深度往往都是微米等級，十分不容易由肉眼觀察出來。由於上述兩個在軟體上的先天缺陷，使得技術人員必需不斷地更改待加工物品的加工路徑，十分地浪費時間
有鑑於此，目前確實有需要一種有效的加工路徑過切量分析方法，以便改善上述之缺失。
本發明提供一種加工路徑過切分析方法，不需經由工具機控制器所回授的實際位置資訊，便可檢測出加工路徑的過切缺陷。
本發明的一實施例揭露一種加工路徑過切分析方法，其適用於由一加工路徑規劃裝置執行，包括：執行加工程式碼以產生切削模面，切削模面上包含有多條加工路徑軌跡；從該些加工路徑軌跡之中選取指定路徑軌跡以及從指定路徑軌跡上設定指定節點；依據指定路徑軌跡以及指定節點計算路徑向量以及通過指定節點的切線向量；依據路徑向量、切線向量以及指定節點計算通過指定節點的剖切面，其中路徑向量為剖切面的法向量，切線向量與剖切面為不共平面；取得剖切面與除了指定路徑軌跡之外的其他加工路徑軌跡之多個交點；從該些交點之中的兩個交點設定為第一鄰近交點以及第二鄰近交點；依據第一鄰近交點以及第二鄰近交點取得位於第一鄰近交點以及第二鄰近交點之間的交點連線；以及計算指定節點與交點連線之間的垂直距離且設定垂直距離為指定節點的過切量。
本發明的另一實施例揭露一種加工路徑過切分析方法，其適用於由一加工路徑規劃裝置執行，包括：執行加工程式碼以產生切削模面，切削模面包含有多條加工路徑軌跡；對每一加工路徑軌跡依據固定距離設定多個指定節點，而被設定了多個指定節點之加工路徑軌跡設定為指定路徑軌跡；以及計算每一指定節點的過切量；其中計算每一指定節點的過切量包含：依據指定路徑軌跡以及指定節點計算路逕向量以及通過該指定節點的切線向量；依據路徑向量、切線向量以及指定節點計算通過指定節點的剖切面，其中路徑向量為剖切面的法向量，而切線向量與剖切面為不共平面；計算剖切面與除了指定路徑軌跡之外的其他加工路徑軌跡之多個交點；從該些交點之中的兩個交點設定為第一鄰近交點以及第二鄰近交點；依據第一鄰近交點以及第二鄰近交點取得位於第一鄰近交點以及第二鄰近交點之間的交點連線；以及計算指定節點與交點連線之間的垂直距離且設定垂直距離為指定節點的過切量。
透過本發明所提供的加工路徑過切分析方法，在加工程式碼匯入工具機之前，便可估算出指定節點的過切量，接著依據估算出的過切量針對加工程式碼中關於指定節點的資訊進行修正，便可消除指定節點過切的缺陷。換句話說，本發明所提供的加工路徑過切分析方法，不需經由工具機控制器所回授的實際位置資訊，便可檢測出指定節點的過切量，並直接修正加工程式碼達到優化加工路徑軌跡的目的。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。
本發明的加工路徑過切分析方法舉例透過一加工路徑規劃裝置來執行，其中所謂加工路徑規劃裝置可能為一電腦，且具有連接電腦輔助軟體(CAD)、電腦輔助製造軟體(CAM)及工具機控制器之規格與性能。透過本發明的加工路徑過切分析方法，可在CAM加工程式碼匯入工具機控制器之前，便可檢測出加工路徑上出現過切狀況的單節節點。換句話說，本發明所提供的加工路徑過切分析方法不需藉由工具機控制器所回授的實際位置資訊，便可得知加工路徑的過切缺陷。
圖1繪示本發明所揭露的加工路徑過切分析方法的一實施例的流程圖，圖2繪示根據圖1的加工路徑過切分析方法所產生的切削模面的一實施例的示意圖。共同參閱圖1及圖2，加工路徑過切分析方法包括有步驟S11至步驟S19。
在步驟S11，根據加工程式碼建立待加工物的切削模面F1。加工程式碼是一種用於輸入工具機的多數指令，以驅動工具機進行加工，例如是數值控制碼（Numerical Control code, NC code）或其他用於控制工具機作動的指令碼。
圖3繪示圖2的切削模面的A部份的加工路徑軌跡的示意圖。如圖3所示，切削模面F1上包含有多條不同的加工路徑軌跡L，而每一條加工路徑軌跡由許多單節節點N所構成。相鄰的兩個單節節點N之間的路徑稱為一個單節，而每一單節節點N均具有一個三維座標資訊。當加工程式碼輸入至工具機後，工具機的刀具便沿著切削模面F1上的多條加工路徑軌跡對待加工物進行切削，進而得到所需的工件成品。
請一併參閱圖1及圖4，在步驟S12中，從該些加工路徑軌跡之中選取一條加工路徑軌跡作為指定路徑軌跡L0，並且從指定路徑軌跡上設定指定節點N0，其中圖4繪示根據圖3的切削模面選取指定路徑軌跡以及指定節點的示意圖。在圖4中，指定節點N0的座標為(
Figure 02_image001
,
Figure 02_image003
,
Figure 02_image005
)。
請一併參閱圖1及圖5，在步驟S13中，從指定路徑軌跡L0上設定第一參考節點N1及第二參考節點N2，其中圖5繪示根據圖4的指定路徑軌跡及指定節點選取兩個參考節點的示意圖。在圖5中，第一參考節點N1的座標為(
Figure 02_image007
,
Figure 02_image009
,
Figure 02_image011
)，而第二參考節點為(
Figure 02_image013
,
Figure 02_image015
,
Figure 02_image017
)。本實施例的第一參考節點N1及第二參考節點N2沿著第一方向(例如X軸方向)分別位於指定節點N0的相對兩側，而第一參考節點N1及第二參考節點N2分別與指定節點N0的距離可相同或不同。在其他實施例中，第一參考節點N1以及第二參考節點N2可沿著第一方向位於指定節點N0的同一側且第一參考節點N1與第二參考節點N2分別與指定節點N0之間的距離不相同。值得一提的，以第一參考節點N1及第二參考節點N1分別位於指定節點N0的相對兩側為最佳實施例。
請一併參閱圖1及圖6，在步驟S14中，根據第一參考節點N1及第二參考節點N2取得路徑向量V1，其中圖6繪示根據圖5的兩個參考節點決定路徑向量的示意圖。
請一併參閱圖1及圖7，在步驟S15中，根據指定路徑軌跡L0以及指定節點N0取得通過指定節點N0的切線向量V2，其中圖7繪示根據圖5的指定路徑軌跡與指定節點取得通過指定節點的切線向量的示意圖。
請一併參閱圖1及圖8，在步驟S16中，依據路徑向量V1、切線向量V2及指定節點N0取得通過指定節點N0的剖切面F2，其中路徑向量V1為剖切面F2的法向量，而切線向量V2與剖切面F2不共平面，其中圖8繪示根據圖6及圖7的路徑向量、切線向量以及指定節點決定剖切面的示意圖。
請一併參閱圖1及圖9，在步驟S17中，計算剖切面F2與除了指定路徑軌跡L0之外的其他加工路徑軌跡之多個交點P1~P6，其中圖9繪示根據圖8的剖切面取得多個交點的示意圖。
請一併參閱圖1及圖10，在步驟S18中，從該些交點P1~P6之中選擇兩個交點P1及P2設定為第一鄰近交點及第二鄰近交點，其中圖10繪示根據圖9的多個交點之中設定第一鄰近交點以及第二鄰近交點的示意圖。在圖10中，第一鄰近交點的座標為(
Figure 02_image019
,
Figure 02_image021
,
Figure 02_image023
)，而第二鄰近交點的座標為(
Figure 02_image025
,
Figure 02_image027
,
Figure 02_image029
)。第一鄰近交點及第二鄰近交點沿著第二方向(例如Y軸方向)分別位於指定節點N0的相對兩側，而第二方向(例如Y軸方向)不同於第一方向(例如X軸方向)。
請一併參閱圖1及圖11，在步驟S19中，取得第一鄰近交點及第二鄰近交點之間的交點連線且計算指定節點N0與交點連線之間的沿著一第三方向(例如Z軸方向)的垂直距離D，且設定垂直距離D為指定節點N0的過切量，其中圖11繪示計算指定節點的過切量的示意圖。
最後，取得指定節點N0的過切量之後，可依據指定節點N0的過切量來修正加工程式碼之中關於指定節點N0的資訊，便可消除切削模面F1上的指定節點N0的過切缺陷。
圖12繪示本發明所揭露的加工路徑過切分析方法的第二實施例的流程圖。在步驟S21，執行加工程式碼以產生切削模面，切削模面包含有多條加工路徑軌跡。在步驟S22，對每一加工路徑軌跡依據一固定距離設定多個指定節點，而被設定了多個指定節點之加工路徑軌跡設定為一指定路徑軌跡。在步驟S23，計算位於指定路徑軌跡上的每一指定節點的過切量，其中計算位於指定路徑軌跡上的每一指定節點的過切量包含步驟S231~S237。
圖13繪示圖12中的計算位於指定路徑軌跡上的每一指定節點的過切量的子步驟流程圖。共同參閱圖12及圖13，在步驟S231，從指定路徑軌跡上設定第一參考節點以及第二參考節點，其中第一參考節點以及第二參考節點沿著第一方向(例如X軸方向)分別位於指定節點的相對兩側，而第一參考節點以及第二參考節點分別與指定節點的距離可相同或不同。在其他實施例中，第一參考節點以及第二參考節點可沿著第一方向位於指定節點的同一側，且第一參考節點以及第二參考節點分別與指定節點之間的距離為不相同。值得一提的，以本實施例的第一參考節點以及第二參考節點沿著第一方向(例如X軸方向)分別位於指定節點的相對兩側為最佳實施例。在步驟S232，根據第一參考節點以及第二參考節點取得路徑向量。在步驟S233，根據指定路徑軌跡以及指定節點取得通過指定節點的切線向量。在步驟S234，依據路徑向量、切線向量以及指定節點取得通過指定節點的剖切面，其中路徑向量為剖切面的法向量，而切線向量與剖切面為不共平面。在步驟S235，計算剖切面與除了指定路徑軌跡之外的其他加工路徑軌跡之多個交點。在步驟S236，從該些交點之中選擇兩個交點設定為第一鄰近交點以第二鄰近交點，而第一鄰近交點以及第二鄰近交點沿著第二方向(例如Y軸方向)分別位於指定節點的相對兩側，而第二方向(例如Y軸方向)不同於第一方向(例如X軸方向)。在步驟S237，取得第一鄰近交點以及第二鄰近交點之間的一條交點連線且計算指定節點與交點連線之間的沿著一第三方向(例如Z軸方向)的垂直距離，且設定垂直距離為指定節點的過切量。
透過圖12的加工路徑過切分析方法，不需經由工具機控制器所回授的實際位置資訊，便可全面檢視切削模面上出現過切缺陷的單節節點，達到提升加工成品的品質的技術效果。
透過本發明所提供的加工路徑過切分析方法，在加工程式碼匯入工具機控制器之前，便可計算出指定節點的過切量，接著依據計算出的過切量針對加工程式碼中關於指定節點的資訊進行修正，便可消除指定節點過切的缺陷。換句話說，本發明所提供的加工路徑過切分析方法，不需經由工具機控制器所回授的實際位置資訊，便可檢測出指定節點的過切量，並依據計算出的過切量直接修正加工程式碼，藉此達到優化待加工物品的加工路徑軌跡的目的。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
F1:切削模面 N:單節節點 L0:指定路徑軌跡 N0:指定節點 N1:第一參考節點 N2:第二參考節點 V1:路徑向量 V2:切線向量 F2:剖切面 P1~P6:交點 D:垂直距離
圖1繪示本發明第一實施例所提供的加工路徑過切分析方法的流程圖。 圖2繪示根據圖1的加工路徑過切分析方法所產生的切削模面的一實施例的示意圖。 圖3繪示圖2的切削模面的A部份的加工路徑軌跡的示意圖。 圖4繪示根據圖3的切削模面選取指定路徑軌跡以及指定節點的示意圖。 圖5繪示根據圖4的指定路徑軌跡及指定節點選取兩個參考節點的示意圖。 圖6繪示根據圖5的兩個參考節點決定路徑向量的示意圖。 圖7繪示根據圖5的指定路徑軌跡與指定節點取得通過指定節點的切線向量的示意圖。 圖8繪示根據圖6及圖7的路徑向量、切線向量以及指定節點決定剖切面的示意圖。 圖9繪示根據圖8的剖切面取得多個交點的示意圖。 圖10繪示從圖9的多個交點之中設定第一鄰近交點以及第二鄰近交點的示意圖。 圖11繪示計算指定節點的過切量的示意圖。 圖12繪示本發明所揭露的加工路徑過切分析方法的第二實施例的流程圖。 圖13繪示圖12中的計算位於指定路徑軌跡上的每一指定節點的過切量的子步驟流程圖
代表圖為流程圖，無標號。

Claims (10)

  1. 一種加工路徑過切分析方法，適用於由一加工路徑規劃裝置執行，包括以下之步驟：執行一加工程式碼以產生一切削模面，該切削模面上包含有多條加工路徑軌跡；從該些加工路徑軌跡之中選取一指定路徑軌跡以及從該指定路徑軌跡上設定一指定節點；依據該指定路徑軌跡以及該指定節點計算一路徑向量以及通過該指定節點的一切線向量；依據該路徑向量、該切線向量以及該指定節點計算通過該指定節點的一剖切面，其中該路徑向量為該剖切面的依法向量，而該切線向量與該剖切面為不共平面；取得該剖切面與除了該指定路徑軌跡之外的其他加工路徑軌跡之多個交點；從該些交點之中的兩個交點設定為一第一鄰近交點以及一第二鄰近交點； 依據該第一鄰近交點以及該第二鄰近交點取得位於該第一鄰近交點以及該第二鄰近交點之間的一條交點連線；以及計算該指定節點與該交點連線之間的一垂直距離且設定該垂直距離為該指定節點的一過切量。
  2. 如請求項1所述之加工路徑過切分析方法，其中依據該路徑向量、該切線向量以及該指定節點計算通過該指定節點的該剖切面包括：於該指定路徑軌跡設定一第一參考節點以及一第二參考節點；以及根據該第一參考節點以及該第二參考節點取得該路徑向量。
  3. 如請求項1所述之加工路徑過切分析方法，其中該第一參考節點以及該第二參考節點沿著一第一方向分別位於該指定節點的相對兩側。
  4. 如請求項1所述之加工路徑過切分析方法，其中該第一參考節點以及該第二參考節點沿著一第一方向位於該指定節點的同一側，且該第一參考節點以及該第二參考節點分別與該指定節點之間的距離不相同。
  5. 如請求項3所述之加工路徑過切分析方法，其中該第一鄰近交點以及該第二鄰近交點沿著一第二方向分別位於該指定節點的相對兩側，而該第二方向不同於該第一方向。
  6. 一種加工路徑過切分析方法，適用於由一加工路徑規劃裝置執行，包括以下之步驟：執行一加工程式碼以產生一切削模面，該切削模面包含有多條加工路徑軌跡；對每一加工路徑軌跡依據一固定距離設定多個指定節點，而被設定了多個指定節點之加工路徑軌跡設定為一指定路徑軌跡；以及計算每一指定節點的一過切量；其中計算每一指定節點的該過切量包含：依據該指定路徑軌跡以及該指定節點計算一路徑向量以及一通過該指定節點的一切線向量；依據該路徑向量、該切線向量以及該指定節點計算通過該指定節點的一剖切面，其中該路徑向量為該剖切面的一法向量，而該切線向量與該剖切面為不共平面；取得該剖切面與除了該指定路徑軌跡之外的其他加工路徑軌跡之多個交點；從該些交點之中的兩個交點設定為一第一鄰近交點以及一第二鄰近交點； 依據該第一鄰近交點以及該第二鄰近交點取得位於該第一鄰近交點以及該第二鄰近交點之間的一條交點連線；以及計算該指定節點與該交點連線之間的一垂直距離且設定該垂直距離為該指定節點的一過切量。
  7. 如請求項6所述之加工路徑過切分析方法，其中依據該路徑向量、該切線向量以及該指定節點計算通過該剖切面包括：於該指定路徑軌跡設定一第一參考節點以及一第二參考節點；以及根據該第一參考節點以及該第二參考節點取得該路徑向量。
  8. 如請求項6所述之加工路徑過切分析方法，其中該第一參考節點以及該第二參考節點沿著一第一方向分別位於該指定節點的相對兩側。
  9. 如請求項6所述之加工路徑過切分析方法，其中該第一參考節點以及該第二參考節點沿著一第一方向位於該指定節點的同一側，且該第一參考節點以及該第二參考節點分別與該指定節點之間的距離不相同。
  10. 如請求項8所述之加工路徑過切分析方法，其中該第一鄰近交點以及該第二鄰近交點沿著一第二方向分別位於該指定節點的相對兩側，而該第二方向不同於該第一方向。
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