計算裝置、物料加工模擬系統及方法
2023-09-20 08:42:50 1
計算裝置、物料加工模擬系統及方法
【專利摘要】本發明提供一種物料加工模擬系統，應用於計算裝置。該系統建立刀具的三維模型及物料的三維模型，對物料的三維模型進行三角網格化，並從存儲器存儲的CNC加工程序中依次提取加工路徑上所有路徑點的坐標。之後，該系統從刀具的三維模型上讀取刀具的當前位置點，並從加工路徑上讀取一個路徑點，根據該當前位置點到該路徑點的距離及刀具的最大包圍盒計算刀具從當前位置點移動到該路徑點所形成的移動路徑最大包圍盒，再根據物料的三維模型上的三角形與該移動路徑最大包圍盒的相交關係對物料的三維模型進行裁切，得到裁切後的物料的三維模型。本發明提供一種物料加工模擬方法。
【專利說明】計算裝置、物料加工模擬系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種計算機輔助控制系統及方法，尤其是一種電腦數字控制 (computer numerical control, CNC)物料加工模擬系統及方法。
【背景技術】
[0002] CNC加工程序是文本文件的格式，不直觀，只有通過CNC加工實際的產品才能知道 最後的加工效果。如果CNC加工程序編寫得不是很好，加工效果可能不滿足要求，並且在產 品加工過程中刀具及CNC機臺可能會被損壞。
【發明內容】
[0003] 鑑於以上內容，有必要提供一種物料加工模擬系統及方法，可以令用戶在正式利 用CNC程序加工產品之前了解產品加工過程可能會發生的問題，及時對CNC加工程序進行 調試。
[0004] 本發明提供一種計算裝置，該計算裝置包括存儲器及處理器。存儲器存儲計算機 程序化指令、刀具的三維輪廓點坐標數據、物料的三維輪廓點坐標數據及CNC加工程序。處 理器運行所述電腦程式化指令，執行以下操作：根據刀具及物料的三維輪廓點坐標數據 建立刀具的三維模型及物料的三維模型；對物料的三維模型進行三角網格化；從CNC加工 程序中依次提取加工路徑上所有路徑點的坐標；從刀具的三維模型上讀取刀具的當前位置 點，並從加工路徑上讀取一個路徑點，根據該當前位置點到該路徑點的距離及刀具的最大 包圍盒計算刀具從當前位置點移動到該路徑點所形成的移動路徑最大包圍盒；及根據物料 的三維模型上的三角形與該移動路徑最大包圍盒的相交關係對物料的三維模型進行裁切， 得到裁切後的物料的三維模型。
[0005] 本發明提供一種物料加工模擬系統。該系統根據存儲器存儲的刀具及物料的三維 輪廓點坐標數據建立刀具的三維模型及物料的三維模型，對物料的三維模型進行三角網格 化，並從存儲器存儲的CNC加工程序中依次提取加工路徑上所有路徑點的坐標。之後，該系 統從刀具的三維模型上讀取刀具的當前位置點，並從加工路徑上讀取一個路徑點，根據該 當前位置點到該路徑點的距離及刀具的最大包圍盒計算刀具從當前位置點移動到該路徑 點所形成的移動路徑最大包圍盒，再根據物料的三維模型上的三角形與該移動路徑最大包 圍盒的相交關係對物料的三維模型進行裁切，得到裁切後的物料的三維模型。
[0006] 本發明提供一種物料加工模擬方法。該方法根據存儲器存儲的刀具及物料的三維 輪廓點坐標數據建立刀具的三維模型及物料的三維模型，對物料的三維模型進行三角網格 化，並從存儲器存儲的CNC加工程序中依次提取加工路徑上所有路徑點的坐標。之後，該方 法從刀具的三維模型上讀取刀具的當前位置點，並從加工路徑上讀取一個路徑點，根據該 當前位置點到該路徑點的距離及刀具的最大包圍盒計算刀具從當前位置點移動到該路徑 點所形成的移動路徑最大包圍盒，再根據物料的三維模型上的三角形與該移動路徑最大包 圍盒的相交關係對物料的三維模型進行裁切，得到裁切後的物料的三維模型。
[0007] 相較於現有技術，本發明提供的物料加工模擬系統及方法，可以根據CNC加工程 序模擬刀具裁切物料得到加工產品的過程，使得用戶在正式利用CNC程序加工產品之前根 據模擬過程直觀地了解產品加工過程可能會發生的問題，及時對CNC加工程序進行調試。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008] 圖1是本發明物料加工模擬系統較佳實施例的應用環境圖。
[0009] 圖2是本發明物料加工模擬方法較佳實施例的流程圖。
[0010] 圖3是本發明物料加工模擬系統從一個CNC加工程序中擷取的路徑點坐標所組成 的加工路徑的不意圖。
[0011] 圖4A是刀具從當前位置點Pl移動到圖3所示的加工路徑上的一個路徑點P2的 二維示意圖。
[0012] 圖4B是刀具從圖4A中的當前位置點Pl移動到路徑點P2所形成的移動路徑最大 包圍盒Rl的二維示意圖。
[0013] 圖5A是刀具的最大包圍盒的三維示意圖。
[0014] 圖5B是刀具從圖4A中的當前位置點Pl移動到路徑點P2所形成的移動路徑最大 包圍盒Rl的三維示意圖。
[0015] 圖6是刀具所形成的移動路徑最大包圍盒Rl與三角網格化後的物料相交的示意 圖。
[0016] 圖7是以移動路徑最大包圍盒Rl與物料上的二角形的相受關係不意說明刀具裁 切物料的過程。
[0017] 主要元件符號說明
[0018]
【權利要求】
1. 一種物料加工模擬方法，應用於計算裝置，其特徵在於，該方法包括： 模型建立步驟；從存儲器讀取刀具的H維輪廓點坐標數據及物料的H維輪廓點坐標數 據，根據刀具的H維輪廓點坐標數據建立刀具的H維模型，及根據物料的H維輪廓點坐標 數據建立物料的H維模型； 模型處理步驟：對物料的H維模型進行H角網格化； 加工路徑點提取步驟；從存儲器讀取CNC加工程序，從CNC加工程序中依次提取加工路 徑上所有路徑點的坐標； 包圍盒計算步驟：從刀具的H維模型上讀取刀具的當前位置點，並從加工路徑上讀取 一個路徑點，根據該當前位置點到該路徑點的距離及刀具的最大包圍盒計算刀具從當前位 置點移動到該路徑點所形成的移動路徑最大包圍盒； 第一判斷步驟：判斷物料的H維模型與該移動路徑最大包圍盒是否相交，若相交則執 行加工模擬步驟，若不相交則直接執行第二判斷步驟； 加工模擬步驟：根據物料的H維模型上的H角形與該移動路徑最大包圍盒的相交關係 對物料的H維模型進行裁切，得到裁切後的物料的H維模型；及 第二判斷步驟：判斷該路徑點是否為加工路徑上的最後一個路徑點，若不是加工路徑 上的最後一個路徑點，則W刀具當前到達的路徑點為刀具的當前位置點，並返回所述包圍 盒計算步驟，繼續模擬刀具對物料的H維模型的裁切，直到刀具到達加工路徑上的最後一 個路徑點。
2. 如權利要求1所述的物料加工模擬方法，其特徵在於，所述加工模擬步驟還包括：根 據刀具的當前位置點、從加工路徑上讀取的路徑點及所述移動路徑最大包圍盒繪製刀具的 運動路徑。
3. 如權利要求1所述的物料加工模擬方法，其特徵在於，所述相交關係包括；H角形 完全落入該移動路徑最大包圍盒之內；H角形完全落入該移動路徑最大包圍盒之外；W及 H角形的一部分落入該移動路徑最大包圍盒之內、另一部分落入該移動路徑最大包圍盒之 外。
4. 如權利要求3所述的物料加工模擬方法，其特徵在於，所述裁切包括；刪除物料的H 維模型上的完全落入該移動路徑最大包圍盒之內的所有H角形；保留物料的H維模型上的 完全落入該移動路徑最大包圍盒之外的所有H角形；及若一個H角形一部分落入該移動路 徑最大包圍盒之內、另一部分落入該移動路徑最大包圍盒之外，則刪除該H角形落入該移 動路徑最大包圍盒之內的部分、保留該H角形落入該移動路徑最大包圍盒之外的部分。
5. -種物料加工模擬系統，應用於計算裝置，其特徵在於，該系統包括： 模型建立模塊，用於從存儲器讀取刀具的H維輪廓點坐標數據及物料的H維輪廓點坐 標數據，根據刀具的H維輪廓點坐標數據建立刀具的H維模型，及根據物料的H維輪廓點 坐標數據建立物料的H維模型； 模型處理模塊，用於對物料的H維模型進行H角網格化； 加工路徑點提取模塊，用於從存儲器讀取CNC加工程序，從CNC加工程序中依次提取加 工路徑上所有路徑點的坐標； 包圍盒計算模塊，用於從刀具的H維模型上讀取刀具的當前位置點，並從加工路徑上 讀取一個路徑點，根據該當前位置點到該路徑點的距離及刀具的最大包圍盒計算刀具從當 前位置點移動到該路徑點所形成的移動路徑最大包圍盒； 第一判斷模塊，用於判斷物料的H維模型與該移動路徑最大包圍盒R1是否相交，若相 交則執行加工模擬步驟，若不相交則直接執行第二判斷步驟； 加工模擬模塊，用於根據物料的H維模型上的H角形與該移動路徑最大包圍盒的相交 關係對物料的H維模型進行裁切，得到裁切後的物料的H維模型；及 第二判斷模塊，用於判斷該路徑點是否為加工路徑上的最後一個路徑點，若不是加工 路徑上的最後一個路徑點，則W刀具當前到達的路徑點為刀具的當前位置點，繼續執行所 述包圍盒計算模塊、第一判斷模塊及加工模擬模塊模擬刀具對物料的H維模型的裁切，直 到刀具到達加工路徑上的最後一個路徑點。
6. 如權利要求5所述的物料加工模擬系統，其特徵在於，所述加工模擬模塊還用於：根 據刀具的當前位置點、從加工路徑上讀取的路徑點及所述移動路徑最大包圍盒繪製刀具的 運動路徑。
7. 如權利要求5所述的物料加工模擬系統，其特徵在於，所述相交關係包括；H角形 完全落入該移動路徑最大包圍盒之內；H角形完全落入該移動路徑最大包圍盒之外；W及 H角形的一部分落入該移動路徑最大包圍盒之內、另一部分落入該移動路徑最大包圍盒之 外。
8. 如權利要求7所述的物料加工模擬系統，其特徵在於，所述裁切包括；刪除物料的H 維模型上的完全落入該移動路徑最大包圍盒之內的所有H角形；保留物料的H維模型上的 完全落入該移動路徑最大包圍盒之外的所有H角形；及若一個H角形一部分落入該移動路 徑最大包圍盒之內、另一部分落入該移動路徑最大包圍盒之外，則刪除該H角形落入該移 動路徑最大包圍盒之內的部分、保留該H角形落入該移動路徑最大包圍盒之外的部分。
9. 一種計算裝置，其特徵在於，該計算裝置包括： 存儲器，用於存儲電腦程式化指令、刀具的H維輪廓點坐標數據、物料的H維輪廓點 坐標數據及CNC加工程序；及 處理器，該處理器運行所述電腦程式化指令，執行W下步驟： 模型建立步驟：從存儲器讀取刀具的H維輪廓點坐標數據及物料的H維輪廓點坐標數 據，根據刀具的H維輪廓點坐標數據建立刀具的H維模型，及根據物料的H維輪廓點坐標 數據建立物料的H維模型； 模型處理步驟：對物料的H維模型進行H角網格化； 加工路徑點提取步驟；從存儲器讀取CNC加工程序，從CNC加工程序中依次提取加工路 徑上所有路徑點的坐標； 包圍盒計算步驟：從刀具的H維模型上讀取刀具的當前位置點，並從加工路徑上讀取 一個路徑點，根據該當前位置點到該路徑點的距離及刀具的最大包圍盒計算刀具從當前位 置點移動到該路徑點所形成的移動路徑最大包圍盒； 第一判斷步驟：判斷物料的H維模型與該移動路徑最大包圍盒是否相交，若相交則執 行加工模擬步驟，若不相交則直接執行第二判斷步驟； 加工模擬步驟：根據物料的H維模型上的H角形與該移動路徑最大包圍盒的相交關係 對物料的H維模型進行裁切，得到裁切後的物料的H維模型；及 第二判斷步驟：判斷該路徑點是否為加工路徑上的最後一個路徑點，若不是加工路徑 上的最後一個路徑點，則w刀具當前到達的路徑點為刀具的當前位置點、返回所述包圍盒 計算步驟，繼續模擬刀具對物料的H維模型的裁切，直到刀具到達加工路徑上的最後一個 路徑點。
10.如權利要求9所述的計算裝置，其特徵在於，所述加工模擬步驟還包括：根據刀具 的當前位置點、從加工路徑上讀取的路徑點及所述移動路徑最大包圍盒繪製刀具的運動路 徑。
【文檔編號】G05B19/4069GK104345691SQ201310320169
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月26日 優先權日:2013年7月26日
【發明者】張旨光, 吳新元, 謝鵬 申請人:鴻富錦精密工業（深圳）有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司