數控工具機的數據分區方法
2023-09-23 20:10:20
專利名稱：數控工具機的數據分區方法
技術領域：
本發明涉及一種數控工具機的數據分區方法，特別是一種用於雷射 及振鏡加工的數據分區方法。
背景技術：
在數控工具機加工中，採用雷射進行切割、打孔、雕刻等操作時， 其流程為待工具機復位後讀取加工數據文件，通過移動工作檯來移動
」:件，或通過控制振鏡來改變光束的方向，從而完成加工。如果只採
用移動工作檯進行加工，加工效率不能滿足實際需要，而且加工中經
常出現燒糊現象；如果只利用振鏡進行加工，在提高效率的同時，會
損失一定的精度，並且當加工範圍擴大到一定程度後，便無法加工。 因此結合工作檯和振鏡進行協調工作是唯一的途徑，其中，何時移動 工作檯，何時利用振鏡加工，將取決於對被加工數據的分區。
目前， 一般的工廠均採用絕對分區方法，即把所要加工的區域硬 性地分成同等大小的若干方形區域，其每個區域首尾相接，相臨區域 存在公共的邊界。這種分區方法的不但複雜度高、浪費時間，而且靈 沽性差，不能實現區域的自由劃分和組合，此外，這種分區方法數據 信息利用率低，不能充分體現分區加工的優越性。
發明內容
針對上述不足，本發明的目的在於提供一種能夠實現區域的快速 自由劃分和組合的數據分區方法。
本發明是這樣來實現上述目的的 數控工具機的數據分區方法，包括以下步驟
歩驟l，文件讀寫，讀入加工件的參數文件，並得到其中各加工 線段的有效數據，儲存於計算機內存的臨時數組中；在讀寫模塊中讀 入的是".txt"文件，以行為單位依次讀入，同時從中得到各線段的 有效數據，存儲於內存中的臨時數組中；需要處理的文件包括Gerber、 IIPGL、 Sieb&Meier、 Excellon、 ODB+十等數十種格式。
歩驟2，格式處理，對讀取的數據進格式處理，建立訪問列表， 然後從訪問列表中查找到處理函數，經過函數處理後將要加工的點或 路徑數據進行存儲於；
歩驟3，參數設置，對雷射器、馬達、振鏡和分區的參數進行設 賈，其中分區需要設置的參數是基準點、分區大小、定位方向、區域 間距； '
歩驟4，分區處理，確定每個分區區域，找出該區域包含的所有 線段，並將結果保存於不同數據鏈中；在分區處理模塊中首先要確定 3甜的區域，確定方法為左邊界=基準點X方向坐標+X定位方向 XX方向區域間距，右邊界=基準點X方向坐標+X定位方向XX方 向區域間距+X方向分區大小，上邊界=基準點Y方向坐標+Y定位方 向X Y方向區域間距，下邊界=基準點Y方向坐標+Y定位方向X Y方 向區域間距+Y方向分區大小；然後遍歷整個數據儲存區域，尋找該 區域包含的所有線段，在尋找過程中要根據線段的線形分別進行處 理，當線段為直線時，通過計算直線到區域的最短距離，判斷直線與 區域是否有交點，如果存在交點，就要找出直線在區域內的部分，查 找方法為求出直線的斜率(當斜率不存在時直線為垂線，要單獨處 理)，寫出直線的點斜式方程，進而求出:區域各邊界與直線的交點， 最後經過求交集得出直線在區域內的部分，當線段為圓弧時，調用坐 標轉換函數，求出圓弧的圓心坐標和起止角，通過計算圓弧與區域邊 界的最大最小距離和圓心所在的位置，確定圓弧和區域是否存在交 點，如果存在交點則要求出假設圓弧為整個圓時與區域的交集，最後 求出圓弧與該交集的交集，從而得到圓弧在區域內的部分，在求出該 區域包含的所有線段後，將這些線段保存於新建的數組中，同時將該 數組的地址和索引號存儲於尋址數組中，.'當分區完成時，尋址數組中 保存了所有區域的索弓I號和該區域對應數組的地址；
歩驟5，圖像及狀態輸出，建立所需的元素類數據結構，對分區
狀態進行監控，並在計算機上顯示分區前後的整體圖形和當前區域的 圖形，最後將分區結果保存。
各歩驟之間相對獨立且緊密相關，協調工作，統一組成一個完整
的分區方法。
本發明的有益效果是在保證加工效率、加工精度和加工可靠性 的前提下，實現區域各方向大小及位置的快速自由劃分和定位，實現 區域隔離及重疊彈性功能，同時，還能接受對參數的設置及輸出分區 效果和狀態進行交互。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明 圖1是本發明的總體流程圖2是本發明的分區流程圖3是本發明實施例的分區效果示意圖。
具體實施例方式
參照圖l，數控工具機的數據分區方法，包括以下步驟
歩驟l，文件讀寫，在讀寫模塊中讀入的是".txt"文件，以行為 單位依次讀入，同時從中得到各線段的有效數據，'存儲於內存中的臨
吋數組中；需要處理的文件包括Gerber、 HPGL、 Sieb & Meier、 Excellon、 008++等數十種格式，其中每種格式存放數據的形式都有 各自的特點，比如同一條圓弧，有的文件是記錄了起止點坐標、半徑 和方向，而有的是記錄了圓心坐標、半徑和起止角；
本實施例採用￥0++平臺，在文件讀取之後，針對不同格式的數 據文件提取數據，並保存為具有影射關係的數據鍊表，該數據鍊表是 將每個單獨劃分出來的區域，都獨立地存儲為一個￥。++提供的 CArray數組.，並將其地址連同該區域的索引號一同存儲於￥0++提供 的CMap數組中，當要對某區域操作時，就可以通過其索引號找到該 區域中的所有線段。
步驟2，格式處理，在格式處理模塊中建立了訪問列表，其中記 錄有文件格式的標誌位和對應與此種格式的處理函數，當文件讀入完 成後系統將從內存中得到文件格式的標誌位，然後從訪問列表中査找 到處理函數，經過函數處理後將要加工的點或路徑數據存儲於CArray
數組中。
歩驟3，參數設置，對雷射器、馬達、振鏡和分區的參數進行設 置，其中分區需要設置的參數分別包括
3.1、 設置基準點通過讀取文件，獲得整個文件的區域範圍，
將最小坐標點的坐標減去某一常量後作為第一個區域的基準點；把第
一個區域的基準點加上區域的索引號與區域大小的乘積作為該區域
的基準點；
3.2、 設置分區大小通過在X和Y方向上文件中的加工路徑和 振鏡加工的有效範圍確定，並在振鏡的有效範圍內可儘量包含更多的 加工路徑；
3.3、 設置定位方向當該區域向正方向延伸時為1，而向負方向
3.4、 設置區域間距設置區域間進行隔離和重疊時的移動距離， 其巾區域間距可為負值，代表兩個區域相交。
歩驟4，參照圖2的分區處理，主要包括
4.1、在讀取數據鏈後，要對文件數據信息進行提取，獲取分區
所需的基準點、區域各方向大小、偏移量等，並結合設置的參數確定
區域邊界，確定方法為
左邊界=基準點X方向坐標+X定位方向X X方向區域間距；
右邊界=基準點x方向坐標+x定位方向xx方向區域間距+x方
向分區大小；
上邊界=基準點Y方向坐標+Y定位方向XY方向區域間距,； 下邊界=基準點Y方向坐標+Y定位方向X Y方向區域間距+Y方
向分區大小；
4.2、 依每個區域為對象對整個文件進行掃描，求得該區域與所 有線段的交點，其中，需要遍歷整個CArmy數組，尋找該區域包含 的所有線段，在尋找過程中要根據線段的線形分別進行處理
a、 當線段為直線時，通過計算直線到區域的最短距離，判斷直 線與區域是否有交點如果存在交點，則通過直線的斜率k，列出直 線的點斜式方程y-yl=k(x-xl)，其中，(xl， yl)為直線上某一定點； 進而求出區域各邊界與直線的交點，並求得直線與區域交集，得出直 線在區域內的部分；其中，當斜率k不存在時直線為垂線，需要單獨
處理；
b、 當線段為圓弧時，調用￥0++的坐標轉換函數，求出圓弧的 岡心坐標和起止角，通過計算圓弧與區域邊界的最大最小距離和圓心
所在的位置，確定圓弧和區域是否存在交點如果存在交點，則假設
圓弧為整個圓時與區域的交集；再求出圓弧與該交集的交集，從而得 到圓弧在區域內的部分；
4.3、 求出該區域包含的所有線段後，將這些線段保存於新建的 CArray數組中，同時將該數組的地址和索引號存儲於CMap中，當 分區完成時，CMap中保存了所有區域的索引號和該區域對應數組的 地址；
4.4、 最後要對各個區域進行彈性重組對各個區域進行隔離， 並重疊、錯位相鄰兩個區域不加工的部分。
參照圖3的實施例，圖3.1為要加工的原始文件，其中，各三角
形區域代表需要加工的區域，經過本發明的分區處理後，將每個加工
區域隔離，生成的文件如圖3.2所示，根據其特徵進行數據區域重組 後，重疊、錯位不加工區域，得到結果如圖3.3所示。
步驟5，在各個區域處理完畢後，最後要進行圖像及狀態輸出
本分區方法中，存在直線和圓弧建立不同的類，由於兩者之間又存在 著共性，故建立了用於包含其共性的元素類，再從元素類裡派生出直
線類和圓弧類用於包含其各自的特性；由於系統是多線程分時操作，
在分區的同時需要進行數據的保存和圖象的輸出，故需要建立專門的
線程監控分區狀態；圖象顯示是在視圖類中完成，將視圖分成三部分，
分別用於顯示分區前後的整體圖形和當前區域圖形；最後進行數據存 舟
權利要求
1、數控工具機的數據分區方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟1，文件讀寫，讀入加工件的參數文件，並得到其中各加工線段的有效數據，儲存於計算機內存的臨時數組中；步驟2，格式處理，對讀取的數據進行格式處理，建立訪問列表，然後從訪問列表中查找到處理函數，經過函數處理後將要加工的點或路徑數據進行存儲；步驟3，參數設置，對雷射器、馬達、振鏡的使用參數進行設置；並可對要進行分區的參數進行設置；步驟4，分區處理，確定每個分區區域，找出該區域包含的所有線段，將每個區域進行隔離、重疊、錯位，並將結果保存於不同數據鏈中；步驟5，圖像及狀態輸出，建立所需的元素類數據結構，對分區狀態進行監控，並在計算機上顯示分區前後的整體圖形和當前區域的圖形，最後將分區結果保存。
2、根據權利要求1所述的數控工具機的數據分區方法，其特徵在於 歩驟3中分區的參數設置包括步驟3.1，設置基準點通過讀取文件，獲得整個文件的區域範 圍，將最小坐標點的坐標減去某一常量後作為第一個區域的基準點； 把第-個區域的基準點加上區域的索引號與區域大小的乘積作為該 1X:域的基準點；歩驟3.2，設置分區大小通過在X和Y方向上文件中的加工路 徑和振鏡加工的有效範圍確定，並在振鏡的有效範圍內可儘量包含更 多的加工路徑；歩驟3.3，設置定位方向當該區域向正方向延伸時為+ 1，而向 負方向延伸時為一l;步驟3.4，設置區域間距設置區域間進行隔離和重疊時的移動距離囊
3、 根據權利要求2所述的數控工具機的數據分區方法，其特徵在於區域間距可為負值。
4、 根據權利要求1或2所述的數控工具機的數據分區方法，其特徵在 於，在所述的步驟4中還包括以下歩驟歩驟4.1，結合步驟3設置的參數確定要進行分區的區域邊界，確定方法為左邊界=基準點X方向坐標+X定位方向X X方向區域間距；右邊界=基準點X方向坐標+X定位方向X X方向區域間距+X方向匕邊界=基準點y方向坐標+y定位方向Xy方向區域間距； 下邊界=基準點y方向坐標+y定位方向Xy方向區域間距+y方向分區大小；歩驟4.2，依據區域邊界，對整個文件進行掃描，求得該區域與 所有線段的交點；步驟4.3，將求得的結果分別儲存於不同數組中，同時將該數組 的地址和索引號儲存於尋址數組中； 步驟4.4，對各個區域進行彈性重組對各個區域進行隔離，並 重疊、錯位相鄰兩個區域不加工的部分。
5、 根據權利要求4所述的數控工具機的數據分區方法，其特徵在於 所述歩驟4.2包括遍歷整個數據儲存區域，尋找各個區域包含的所 有線段，在尋找過程中要根據線段的線形分別進行處理4.2.a當線段為直線時，通過計算直線到區域的最短距離，判斷 直線與區域是否有交點如果存在交點，則通過直線的斜率k，列出直線的點斜式方程y-yl=k(x-xl)，其中，(xl， yl)為直線上某一定 點；進而求出區域各邊界與直線的交點，並求得直線與區域交集，得 出直線在區域內的部分；4.2.b當線段為圓弧時，調用電腦程式的坐標轉換函數，求出 圓弧的圓心坐標和起止角，通過計算圓弧與區域邊界的最大最小距離 和圓心所在的位置，確定圓弧和區域是否存在交點如果存在交點， 則假設圓弧為整個圓時與區域的交集；再求出圓弧與該交集的交集， 從而得到圓弧在區域內的部分囊
6、 根據權利要求5所述的數控工具機的數據分區方法，其特徵在於 當斜率k不存在時直線為垂線，需單獨處理。
全文摘要
本發明公開了一種數控工具機的數據分區方法由文件讀寫模塊、格式處理模塊、參數設置模塊、分區處理模塊和圖像及狀態輸出模塊等組成，各模塊之間相對獨立且緊密相關，協調工作，統一組成一個完整的分區方法；在保證加工效率、加工精度和加工可靠性的前提下，實現區域各方向大小及位置的快速自由劃分和定位，實現區域隔離及重疊功能。
文檔編號G05B19/18GK101349908SQ20081019826
公開日2009年1月21日 申請日期2008年8月29日 優先權日2008年8月29日
發明者田少華 申請人:江門市科傑機械自動化有限公司