一種基於二維圖紙參數化加工對象的裝置的製作方法

2024-01-29 19:00:15

本發明涉及參數化加工領域，尤其設計一種基於二維圖紙參數化加工對象的裝置。

背景技術：

在機械加工領域，數控工具機系統是依照用戶輸入的二維圖形進行加工。這樣無形中對用戶的輸入要求較高。對於平面圖形加工，用戶或許可以給出較理想的圖形。對於更加複雜的立體圖形加工，如要求加工的為橢球面，用戶所輸入的圖形可能並不是用戶真正想要的圖形。這樣必然會產生用戶輸入圖形與相應加工出的圖形的誤差，也增加用戶輸入的困難度。

中國專利(CN 104698980 A)公開了一種基於特徵的數控立車參數化加工控制方法，所述加工控制方法包括：步驟S11，預裝用於加工待加工產品的參數化標準循環模塊和用於定義加工參數的全局變量定義模塊；步驟S12，確定待加工產品中的特徵加工區域；步驟S13，選取特徵加工區域的某一特徵，確定選取的特徵的幾何參數；步驟S14，確定選取的特徵的切削參數；步驟S15，在參數化標準循環模塊內選擇與所選取的特徵所對應的標準循環程序單元，輸入特徵的幾何參數和切削參數，生成用於所選取的特徵的加工程序，完成所選取的特徵的加工；重複步驟S13至步驟S15，直至完成特徵加工區域所有特徵的加工。該專利需要用戶手動輸入待加工產品的幾何參數從而加工產品，繁瑣麻煩。而且手動輸入參數容易出現錯誤，致使加工出的產品殘次品較多，增加廠家的生產成本。

技術實現要素：

針對現有技術之不足，本發明提供一種基於二維圖紙參數化加工對象的裝置，其特徵在於，包括圖形輸入單元、資料庫單元、校準單元、存儲單元、PLC控制加工單元，

所述圖形輸入單元以讀取圖元的方式讀取至少一個二維圖紙的圖形數據；

所述資料庫單元存儲基於所述圖元及相關坐標建立的至少一個模型；

所述校準單元校準由輸入的模型參數與模型匹配得到的待加工模型的特徵參數；

所述存儲單元存儲所述待加工模型的參數並使所述PLC控制加工單元依據所述參數加工所述待加工對象。

根據一個優選實施方式，所述裝置還包括加工模型生成單元，加工模型生成單元包括第一獲取單元、第二獲取單元、第三獲取單元和第一創建單元，

所述第一獲取單元基於坐標系將至少一個圖元組合為至少一個第一加工模型；

所述第二獲取單元獲取由外部輸入的模型參數；

所述第三獲取單元獲取待加工模型參數；

所述第二獲取單元和所述第三獲取單元將由外部輸入的模型參數與待加工模型參數以映射的方式分別存儲；

所述第一創建單元基於待加工模型和至少一個模型參數創建第二加工模型；

存儲第二加工模型至資料庫單元。

本發明還提供一種基於二維圖紙參數化加工對象的方法，其特徵在於，所述參數化加工對象的方法包括：

以讀取圖元的方式讀取至少一個二維圖紙的圖形數據；

基於所述圖元及相關坐標建立包括至少一個模型的資料庫；

校準由輸入的模型參數與模型匹配得到的待加工模型的特徵參數；

存儲所述待加工模型的參數並依據所述參數加工所述待加工對象。

根據一個優選實施方式，所述基於所述圖元及相關坐標建立包括至少一個模型的資料庫的方法包括：

基於坐標系將至少一個圖元組合為至少一個第一加工模型；

將由外部輸入的模型參數與待加工模型以映射的方式分別存儲；

基於待加工模型和至少一個模型參數形成第二加工模型；

存儲第二加工模型至模型資料庫。

根據一個優選實施方式，所述讀取圖元的方式包括：

基於圖紙標註的方向標識建立唯一表示圖元位置的三維坐標系；

以坐標或函數標記圖元形狀和/或位置；

修正圖元的形狀和位置坐標。

根據一個優選實施方式，所述參數化加工對象的方法包括：

統計各個圖元互相組合在一起的組合概率並儲存至在概率資料庫；

對所述組合概率異常的圖元組合發出預警。

根據一個優選實施方式，所述參數化加工對象的方法包括：

基於所述待加工模型的特徵參數確定待加工對象的特徵加工區域；

基於待加工對象的材料、所使用的道具信息以及特徵參數確定特徵的切削參數；

基於輸入特徵參數和切削參數生成用於所選取的特徵的加工程序以加工待加工對象。

根據一個優選實施方式，所述參數化加工對象的方法包括：

計算所述圖元形成的待加工模型的各個曲面函數；

將所述曲面函數轉換為與加工裝置匹配的機械軸運動坐標。

根據一個優選實施方式，所述圖紙的方向標識包括徑向標識、橫向標識、坐標標識以及比例標識。

根據一個優選實施方式，所述資料庫還包括依據圖元的類型和坐標區域分類存儲所述圖元的圖元資料庫。

本發明的有益技術效果：

本發明提供一種基於二維圖紙參數化加工對象的方法，通過圖紙直接獲得待加工對象的加工參數以加工產品，簡單快捷，準確率高，節省了時間成本和失誤率。本發明對獲得的加工模型進行校準，從而使所述加工模型的特徵參數更加準確，得到與圖紙完全一致的加工對象。

附圖說明

圖1是本發明的基於二維圖紙參數化加工對象的方法的流程示意圖；

圖2是本發明一種計算機械軸坐標的示意圖；

圖3是本發明完成所選取的特徵的加工的流程示意圖；

圖4是本發明的基於二維圖紙參數化加工對象的裝置的流程示意圖；和

圖5是本發明加工模型生成單元示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖進行詳細說明。

本發明中的圖元是組成圖像的基本單元，比如三維模型中的點、線、面等可以編輯的最小圖形單位。

如圖1所示，本發明提供一種基於二維圖紙參數化加工對象的方法，方法包括：以讀取圖元的方式讀取至少一個二維圖紙的圖形數據；

基於所述圖元及相關坐標建立包括至少一個模型的資料庫；

校準由輸入的模型參數與模型匹配得到的待加工模型的特徵參數；

存儲所述待加工模型的參數並依據所述參數加工所述待加工對象。

實施例一

掃描第一張二維圖紙上的圖形、方向標識和其他特殊標識。確定二維圖紙的方向標識，包括徑向標識、橫向標識和坐標標識。根據方向標識建立三維空間坐標系。將二維圖紙的圖形劃分為若干圖元。使用坐標或函數方程記錄每一個圖元的所在空間區域、形狀和具體位置。存儲每一個圖元的數據信息至圖元資料庫。資料庫還包括依據圖元的類型和坐標區域分類存儲圖元的 圖元資料庫。

讀取第二張二維圖紙上的圖形、方向標識和其他特殊標識。若第二張圖紙與第一張圖紙屬於同一個平面，圖形以相同比例繪製，則使用同一個三維坐標系的坐標或函數方程記錄第二張圖紙上的圖元的所在空間區域、形狀和具體位置。若第二張圖紙與第一張圖紙屬於不同的平面，將圖元按照對應的坐標區域的坐標或函數方程記錄。其他的二維圖紙採用相同的方式讀取。

基於圖元及相關坐標建立包括至少一個模型的資料庫。資料庫包括圖元資料庫、模型資料庫、模型參數表和加工模型參數表。將屬於同一個模型的至少一個圖元在同一個三維坐標系中組合為第一加工模型。獲取外部輸入的模型參數與待加工模型以映射的方式分別存儲。即將外部輸入的模型存儲至模型參數表中。模型參數表中的模型參數與待加工模型的加工模型參數表存在映射的關係。

在加工模型參數表中獲取建模參數信息相應的多個模型參數包括：獲取加工模型參數表中建模參數組之間的映射關係；根據映射關係在加工模型參數表中確定外部輸入的模型參數對應的模型參數組；以及獲取外部輸入的模型參數對應的模型參數組。

進一步地，根據獲取到的模型參數創建第二加工模型包括：獲取模型參數組中的第一參數項，其中，第一參數項為模型參數組中的參數；獲取與第一參數項相應的第一參數項第一參數，其中，第一參數項第一參數為第一參數項的參數；以及根據第一參數項第一參數創建第二加工模型。

在獲取第二加工模型後，統計各個圖元互相組合在一起的組合概率並儲存至在概率資料庫。對組合概率異常的圖元組合發出預警。統計各個圖元互相組合在一起的組合概率。並且將組合概率按照高低劃分為不同等級。例如，將組合概率低於1％的圖元組合標記為異常組合。統計形成第一加工模型的各個圖元組合的概率，對異常組合的圖元組合提出預警。提醒用戶人工確認圖元組合的正確性，以避免由於圖元的坐標失誤形成錯誤的第一加工模型。

第二加工模型為待加工模型。裝置中預先存儲有待加工模型的邏輯資料庫。在待加工模型形成後，根據邏輯資料庫校準待加工模型的特徵參數。計 算待加工模型的每個特徵參數以及圖形的位置是否符合邏輯數據的規律。對於不符合邏輯規律的特徵參數進行校準。或者，對於待加工模型中的每個圖元的坐標進行重新校準。統計待加工模型形成後應該形成的特徵參數表。根據特徵參數表比對待加工模型的特徵參數。將與特徵參數表存在誤差的特徵參數校準糾正。若發現特徵參數與特徵參數表中對應的樣本特徵參數的誤差在正常的誤差範圍之外，則首先計算特徵參數是否符合邏輯數據的規律。若不符合邏輯數據的規律，則發出預警，由人工糾正錯誤的特徵參數。經過校準過程的待加工模型，誤差率更低。

存儲待加工模型的參數並依據參數加工待加工對象。具體地，基於待加工模型的特徵參數確定待加工對象的特徵加工區域。

選取特徵加工區域的某一特徵，根據圖紙確定選取的特徵參數。

具體地，選取特徵加工區域的某一特徵之後，應先根據零件圖紙，提取特徵加工區域的驅動幾何信息，確定選取的特徵參數。

計算圖元形成的待加工模型的各個曲面函數；將曲面函數轉換為與加工裝置匹配的機械軸運動坐標。

例如，如圖2所示，待加工模型的曲面為球面，坐標變換公式為：

由於為豎直投影，D點為A，在Z軸上的投影

又|O』A』|＝r，為待加工對象的半徑。則

得到

上述公式中，x，y為進行中心偏置後加工圖形上的平面坐標，r為待加工眼鏡片球面半徑，LQW指工具機中託待加工眼鏡片軸軸長。

根據待加工產品的材料、所使用的刀具信息以及選取的特徵參數確定選取的特徵的切削參數。具體地，在本實施例中，通過選取的特徵參數確定刀具信息；刀具信息至少包括刀具類型、刀具特徵參數以及刀具加工方式等。

輸入外部參數即輸入特徵參數和切削參數，生成用於所選取的特徵的加工程序，完成所選取的特徵的加工。如圖3所示，完成所選取的特徵的加工具體包括以下步驟：

步驟S21，引入外部參數，即引入外部幾何參數和切削參數；

步驟S22，通過引入的外部幾何參數和切削參數，計算出特徵其他的幾何尺寸和形成刀軌所需的數據參數。

步驟S23，上述各參數利用上述各參數生成刀軌切削路線。

步驟S24，執行刀軌切削路線，完成所需的切削加工。

如果出現編程後圖紙進行了修改或者設計了其他特徵結構類似的產品等會導致實際生產狀態發生變化的情況，或者在生產過程中選擇了不同刀具、不同加工方式、不同的切削量等，都可以直接對相應的外部參數(切削參數)進行修改，數控加工程序就可以通用了，大大減輕了編程人員的勞動強度，縮短了生產準備周期。

此外，在本實施例中，若輸入的切削參數錯誤或形成刀軌的各參數錯誤時，還包括在生成用於所選取的特徵的加工程序時進行報警的步驟。這樣，如果在編制或修改程序過程中設置了錯誤的參數或輸入了錯誤的刀具信息，程序在執行過程中會有報警信息出現，以提醒編程人員或工具機操作人員及時進行改正，避免現場生產事故的產生。

實施例二

本實施例還提供一種基於二維圖紙參數化加工對象的裝置，包括圖形輸 入單元、資料庫單元、坐標轉換單元、校準單元、存儲單元、PLC控制加工單元。圖形輸入單元以讀取圖元的方式讀取至少一個二維圖紙的圖形數據。資料庫單元存儲基於圖元及相關坐標建立的至少一個模型。校準單元校準由輸入的模型參數與模型匹配得到的待加工模型的特徵參數。存儲單元存儲待加工模型的參數並使PLC控制加工單元依據參數加工待加工對象。

根據一個優選實施方式，裝置還包括坐標轉換單元。坐標轉換單元基於圖紙標註的方向標識建立唯一表示圖元位置的三維坐標系，以坐標或函數標記圖元形狀和/或位置，和/或修正圖元的形狀和位置坐標。

如圖4所示，為本發明的基於二維圖紙參數化加工對象的裝置的示意圖。

圖形輸入單元掃描第一張二維圖紙上的圖形、方向標識和其他特殊標識。確定二維圖紙的方向標識，包括徑向標識、橫向標識和坐標標識。根據方向標識建立三維空間坐標系。將二維圖紙的圖形劃分為若干圖元。使用坐標或函數方程記錄每一個圖元的所在空間區域、形狀和具體位置。存儲每一個圖元的數據信息至資料庫單元中的圖元資料庫。資料庫單元還包括依據圖元的類型和坐標區域分類存儲圖元的圖元資料庫。

圖形輸入單元讀取第二張二維圖紙上的圖形、方向標識和其他特殊標識。若第二張圖紙與第一張圖紙屬於同一個平面，圖形以相同比例繪製，則使用同一個三維坐標系的坐標或函數方程記錄第二張圖紙上的圖元的所在空間區域、形狀和具體位置。若第二張圖紙與第一張圖紙屬於不同的平面，將圖元按照對應的坐標區域的坐標或函數方程記錄。其他的二維圖紙採用相同的方式讀取。坐標轉換單元覆核圖元的坐標或函數方程標記，修正具有誤差的標記，以使圖元的標記更精確，減小圖元組合在一起後形成圖形的誤差。

基於圖元及相關坐標建立包括至少一個模型的資料庫單元。資料庫單元包括圖元資料庫、模型資料庫、模型參數表和加工模型參數表。本發明還包括待加工模型生成單元。如圖5所示，加工模型生成單元包括：第一獲取單元10、第二獲取單元20、第三獲取單元30和第一創建單元40。

第一獲取單元10，用於獲取模型參數表，其中，模型參數表用於存儲對第一加工模型對應的多個建模參數，其中，多個建模參數為對第一加工模型 進行建模的參數，對多個建模參數執行分類後存儲在模型參數表中。

優選地，第一獲取單元10包括：第一確定模塊，用於確定第一加工模型對應的建模參數的類型；處理模塊，用於按照建模參數的類型，對加工模型對應的多個建模參數執行分類處理，得到多個建模參數組；

第一創建模塊，用於創建模型參數表；以及存儲模塊，用於將多個建模參數組存儲至模型參數表中。

第二獲取單元20，用於獲取外部輸入的加工模型參數信息。

第三獲取單元30，用於在模型參數表中獲取建模參數信息相應的多個模型參數。

優選地，該第三獲取單元30包括：第一獲取模塊，用於獲取模型參數表中建模參數組之間的映射關係；第二確定模塊，用於根據映射關係在模型參數表中確定外部輸入的加工模型參數對應的建模參數組；以及第二獲取模塊，用於獲取外部輸入的模型參數對應的模型參數組。

第一創建單元40，用於獲取到的建模參數創建第二加工模型。

優選地，該第一創建單元40包括：第三獲取模塊，用於獲取模型參數組中的第一參數項，其中，第一參數項為模型參數組中的參數；第四獲取模塊，用於獲取與第一參數項相應的第一參數項第一參數，其中，第一參數項第一參數為第一參數項的參數；以及第二創建模塊，用於根據第一參數項第一參數創建第二加工模型。

本實施例通過第一獲取單元10獲取模型參數表，其中，模型參數表用於存儲對第一加工模型對應的多個模型參數，其中，多個建模參數為對第一加工模型進行建模的參數，對多個建模參數執行分類後存儲在模型參數表中。第二獲取單元20獲取外部輸入的加工模型參數信息。第三獲取單元30在模型參數表中獲取建模參數信息相應的多個建模參數。以及第一創建單元40獲取到的建模參數創建第二加工模型，解決了現有技術中基於現有加工模型的建模參數對待加工模型進行改型處理效率低的問題。

在獲取第二加工模型後，統計單元統計各個圖元互相組合在一起的組合概率並儲存至在概率資料庫。對組合概率異常的圖元組合發出預警。統計各 個圖元互相組合在一起的組合概率。並且將組合概率按照高低劃分為不同等級。例如，將組合概率低於1％的圖元組合標記為異常組合。統計形成第一加工模型的各個圖元組合的概率，對異常組合的圖元組合提出預警。提醒用戶人工確認圖元組合的正確性，以避免由於圖元的坐標失誤形成錯誤的第一加工模型。

第二加工模型為待加工模型。資料庫單元中預先存儲有待加工模型的邏輯資料庫。在待加工模型形成後，校準單元根據邏輯資料庫校準待加工模型的特徵參數。校準單元計算待加工模型的每個特徵參數以及圖形的位置是否符合邏輯數據的規律。對於不符合邏輯規律的特徵參數進行校準。或者，對於待加工模型中的每個圖元的坐標進行重新校準。統計待加工模型形成後應該形成的特徵參數表。根據特徵參數表比對待加工模型的特徵參數。將與特徵參數表存在誤差的特徵參數校準糾正。若發現特徵參數與特徵參數表中對應的樣本特徵參數的誤差在正常的誤差範圍之外，則首先計算特徵參數是否符合邏輯數據的規律。若不符合邏輯數據的規律，則發出預警，由人工糾正錯誤的特徵參數。經過校準過程的待加工模型，誤差率更低。

存儲單元待加工模型的參數並依據參數加工待加工對象。具體地，基於待加工模型的特徵參數確定待加工對象的特徵加工區域。PLC控制加工單元依據參數加工待加工對象。PLC控制加工單元根據待加工模型的特徵參數以及形成的切削參數，計算機械軸坐標參數。PLC控制加工單元根據待加工產品的材料、所使用的刀具信息以及選取的特徵參數確定選取的特徵的切削參數。具體地，在本實施例中，通過選取的特徵參數確定刀具信息。刀具信息至少包括刀具類型、刀具特徵參數以及刀具加工方式等。

PLC控制加工單元根據輸入外部參數即輸入特徵參數和切削參數，生成用於所選取的特徵的加工程序，完成所選取的特徵的加工。完成所選取的特徵的加工具體包括以下步驟：

步驟S21，引入外部參數，即引入外部幾何參數和切削參數；

步驟S22，通過引入的外部幾何參數和切削參數，計算出特徵其他的幾何尺寸和形成刀軌所需的數據參數。

步驟S23，上述各參數利用上述各參數生成刀軌切削路線。

步驟S24，執行刀軌切削路線，完成所需的切削加工。

PLC控制加工單元監控加工程序中的每一個步驟，並且採集生產過程中待加工模型的壓力、溫度參數及其工況。根據工況及材料、切削刀具的情況調整壓力、溫度參數以使待加工模型的材料不發生變形，從而減少待加工模型在加工過程中的誤差。

具體地，PLC控制加工單元包括：

輸入設置模塊，用於在觸控螢幕上選定工作單元，對每一工作單元進行編號，同時按照編號順序為每一工作單元設定位置關鍵點，其中位置關鍵點包括兩個或者兩個以上的位置點；。現場總線模塊，用於實時收集每一工作單元的狀態信息和/或請求信息並將其發送給PLC，其中狀態信息包括當前的位置點，請求信息包括請求進入的位置點、動作執行信息；

PLC控制模塊，用於通過對所有工作單元的狀態信息和/或請求信息進行分析，判斷出是否可以響應每一工作單元的請求信息，若可以響應則該工作單元按照其請求信息執行，反之則該工作單元進入預設位置等待。

進一步地，PLC控制模塊具體包括：

寄存器模組，用於通過現場總線模塊將每一工作單元的狀態信息和/或請求信息分別存入到不同地址的寄存器中，每一寄存器中預設有通用的功能指令；

解碼模組，用於通過解碼指令把位於不同地址的寄存器中的狀態信息和/或請求信息解碼出來並發送給判斷模組；

判斷模組，用於判斷每一工作單元請求進入的位置點是否與其他工作單元的當前位置點和/或請求進入的位置點有衝突，若無衝突，則該工作單元通過調用其寄存器內的功能指令執行其請求信息，反之則該工作單元和與其發生衝突的工作單元進入預設位置等待同時發出警報。

因此，PLC控制加工單元監控加工模型在機械加工過程中的所有參數，並且根據工況調整參數樣本以及參數，保證加工模型在加工的過程中的誤差率降低，使得到的加工模型更精準。

需要注意的是，上述具體實施例是示例性的，本領域技術人員可以在本發明公開內容的啟發下想出各種解決方案，而這些解決方案也都屬於本發明的公開範圍並落入本發明的保護範圍之內。本領域技術人員應該明白，本發明說明書及其附圖均為說明性而並非構成對權利要求的限制。本發明的保護範圍由權利要求及其等同物限定。