[發(fā)明專利]一種多軸數(shù)控機床刀具運動軌跡驗證裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110400245.X
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN103135446A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭銳鋒;王鴻亮;邵志香;劉嫻;陳龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽計算技術(shù)研究所有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多軸數(shù)控機床刀具運動軌跡驗證裝置，尤其涉及在實際加工前對多軸數(shù)控機床運動控制數(shù)據(jù)進行驗證，判斷依據(jù)多軸數(shù)控機床運動控制數(shù)據(jù)形成的機床刀具運動軌跡是否滿足工件加工精度的要求，并給出發(fā)生欠切和過切的加工軌跡。?

背景技術(shù)

多軸數(shù)控加工因其具有高效、高精的加工效果，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到航空、航天等領(lǐng)域。對于工件首次使用的數(shù)控加工程序，并不能保證其正確性，需要對其驗證。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)能夠?qū)?shù)控加工程序進行驗證，通過對數(shù)控加工代碼的解析構(gòu)造刀具運動的掃描體，利用空間體素模型建立毛坯模型，比如dexel、voxel等。加工仿真時將刀具運動的掃描體與毛坯的空間體素模型進行布爾減運算，從而實現(xiàn)毛坯的動態(tài)材料祛除仿真。最后通過將仿真加工后的模型與設(shè)計模型進行比較來驗證數(shù)控加工代碼的正確性。由于毛坯是采用空間體素模型表達實體，是一種近似的描述實體的方式，所以刀具掃描體與毛坯布爾減運算后的結(jié)果會有一定的誤差。因此，仿真加工后的模型與真實加工結(jié)果就存在有一定誤差，由于欠切和過切是出現(xiàn)在較小的量度范圍內(nèi)，這種誤差就可能造成驗證結(jié)果出現(xiàn)錯誤。此外，刀具運動的掃描體是由數(shù)控加工程序直接構(gòu)造的，只反映了程序本身的特性，缺少數(shù)控系統(tǒng)對加工程序處理過程的考慮，所以不能準確反映機床的運動過程。?

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明考慮到數(shù)控系統(tǒng)對數(shù)控加工程序的處理過程，準確仿真機床的運動情況，并且預(yù)測刀具沿運動軌跡加工工件會出現(xiàn)的欠切或過切現(xiàn)象，提供一種多軸數(shù)控機床刀具運動軌跡驗證裝置。?

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種多軸數(shù)控機床刀具運動?軌跡驗證裝置，用于檢查多軸數(shù)控機床的運動控制數(shù)據(jù)是否滿足工件加工精度的要求，包括：?

加工區(qū)域模塊，將CAD實體模型數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，利用空間遞歸八叉分割方法將實體模型空間分割成若干類型的體素，并將體素定義為不同區(qū)域的體素；輸入端接收來自刀具運動軌跡模塊的刀具參數(shù)；輸出體素位置數(shù)據(jù)至刀具運動軌跡驗證模塊；輸出本裝置實體模型數(shù)據(jù)至仿真繪制模塊；?

刀具運動軌跡模塊，用于將經(jīng)過此模塊生成的機器坐標系下的機床運動控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為刀具在工件坐標系下的刀具運動軌跡；輸出刀具參數(shù)至加工區(qū)域模塊；輸出刀具運動軌跡至仿真繪制模塊和刀具運動軌跡驗證模塊；?

刀具運動軌跡驗證模塊，用于判斷刀具運動軌跡是否符合加工精度的要求，給出欠切和過切的情況分析；輸入端接收來自加工區(qū)域模塊的體素位置數(shù)據(jù)；輸入端接收來自刀具運動軌跡模塊的刀具運動軌跡；輸出刀具運動軌跡信息至仿真繪制部件；?

仿真繪制模塊，輸入端接收來自加工區(qū)域模塊的實體模型數(shù)據(jù)，輸入端接收來自刀具運動軌跡模塊的刀具運動軌跡；輸入端接收來自刀具運動軌跡驗證模塊的刀具運動軌跡信息。?

所述加工區(qū)域模塊包括：?

CAD接口部件，用于處理CAD實體模型數(shù)據(jù)，將存儲在非易失性存儲器中的CAD系統(tǒng)的實體模型數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為本裝置的實體模型數(shù)據(jù)格式，輸出至加工區(qū)域劃分部件；?

加工區(qū)域劃分部件，根據(jù)實體模型加工區(qū)域的劃分原理，使用空間遞歸八叉分割方法，將實體模型空間分割成若干類型的體素，并將體素定義為加工區(qū)域體素、準加工區(qū)域體素、過切區(qū)域體素和欠切區(qū)域體素；通過加工區(qū)域數(shù)據(jù)存儲器輸出體素位置數(shù)據(jù)至刀具運動軌跡模塊。?

所述刀具運動軌跡模塊包括：?

數(shù)控加工代碼解析部件，用于負責(zé)解析數(shù)控加工代碼的指令，描述刀具運?動軌跡中的坐標點；接收存儲在非易失性存儲器的數(shù)控加工程序文件；輸出刀具運動軌跡中的坐標點至加工數(shù)據(jù)插補部件；?

加工數(shù)據(jù)插補部件，將數(shù)控加工代碼解析部件生成的刀具運動軌跡的坐標點進行密化，根據(jù)加工精度生成機器坐標系下的機床運動控制數(shù)據(jù)至刀具運動軌跡轉(zhuǎn)換部件；?

刀具運動軌跡轉(zhuǎn)換部件，利用按周期采集的機器坐標系下的機床運動控制數(shù)據(jù)和使用的刀具參數(shù)計算出工件坐標系下刀具的控制點坐標點和刀軸矢量，并將坐標點之間用線段連接構(gòu)成刀具的運動軌跡，通過刀具運動軌跡緩存器輸出至仿真繪制模塊和刀具運動軌跡驗證模塊。?

所述仿真繪制部件包括：?

實體模型繪制部件，以實體模型的三角面片為渲染單位，顯示設(shè)計的三維實體模型；輸入端接收來自加工區(qū)域模塊的本裝置實體模型數(shù)據(jù)；輸入端接收來自刀具運動軌跡驗證模塊的刀具運動軌跡信息；?