[發(fā)明專(zhuān)利]數(shù)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償全局干涉的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310051619.0
• 申請(qǐng)日: 2013-02-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103116315A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳文君;趙冬;牟鳳林;湯同奎;鄭之開(kāi)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海維宏電子科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/404
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/404
• 代理公司: 上海智信專(zhuān)利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及利用數(shù)控系統(tǒng)的加工工藝中刀具控制方法技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種數(shù)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償全局干涉的控制方法。

背景技術(shù)

在數(shù)控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要對(duì)待加工的工件進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償，刀具的實(shí)際運(yùn)行路徑相對(duì)于工件的編程路徑有一個(gè)刀具半徑的偏移。在數(shù)控系統(tǒng)常用的G代碼指令中，G41和G42分別指示建立刀具的左刀補(bǔ)和右刀補(bǔ)。刀具半徑補(bǔ)償對(duì)于精確加工工件具有重要意義：客戶的刀具在加工了一些工具之后會(huì)有一些磨損，利用半徑補(bǔ)償，還可以利用原有的工件路徑為磨損了的刀具生成合適的加工路徑。

現(xiàn)有技術(shù)中的刀具補(bǔ)償控制方法，當(dāng)?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償?shù)穆窂缴梢院螅a(bǔ)償后的刀具運(yùn)行路徑經(jīng)過(guò)的區(qū)域不能與原有工件路徑相交，如果有相交出現(xiàn)就會(huì)切壞工件，這稱(chēng)為干涉，有切壞工件的危險(xiǎn)。對(duì)于刀補(bǔ)干涉的檢測(cè)，大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)都只有局部干涉檢測(cè)，加工過(guò)程中可以利用刀補(bǔ)后路徑方向向量與工件路徑方向向量進(jìn)行比較來(lái)確定是否有局部干涉。

然而，實(shí)際的加工文件可能會(huì)產(chǎn)生全局干涉的情況。這種情況無(wú)法用檢測(cè)局部干涉的方法檢測(cè)出來(lái)。一旦出現(xiàn)這種干涉，如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)就會(huì)切壞工件。

如圖1所示，如果此時(shí)按刀補(bǔ)后的路徑加工，就會(huì)把工件切壞。橢圓中，刀具將工件的一個(gè)棱角切掉了。對(duì)于此類(lèi)的干涉是無(wú)法實(shí)時(shí)計(jì)算的，因?yàn)槲磥?lái)任意一條線段都可能與當(dāng)前紅色線段相交。所以檢測(cè)全局干涉只能離線進(jìn)行。

現(xiàn)實(shí)加工的工件會(huì)比圖1所示的復(fù)雜很多，并且線段數(shù)量多，如果出現(xiàn)的工件路徑有幾十萬(wàn)條，上百萬(wàn)條的線段，那么采用一般的方法離線進(jìn)行檢測(cè)全局干涉速度會(huì)非常慢。龐大的數(shù)據(jù)量可能使程序檢測(cè)速度極慢，無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際的軟件產(chǎn)品中。因此，如何實(shí)現(xiàn)快速有效地檢測(cè)全局干涉，提前警告用戶用當(dāng)前刀具加工工件可能產(chǎn)生過(guò)切的情況，成為本技術(shù)領(lǐng)域中亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種基于掃描線進(jìn)行快速的全局干涉判斷，其運(yùn)行時(shí)間只與線段交點(diǎn)數(shù)量相關(guān)，判斷速度快，準(zhǔn)確率高，能夠?qū)崟r(shí)警告用戶用當(dāng)前刀具加工工件可能產(chǎn)生過(guò)切的情況，適用于復(fù)雜的工件加工，且實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)成本低廉的數(shù)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償全局干涉的控制方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的數(shù)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償全局干涉的控制方法包括以下步驟：

（1）數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)原有工件路徑生成刀具外側(cè)路徑；

（2）數(shù)控系統(tǒng)將所述的原有工件路徑和刀具外側(cè)路徑的組成線段的端點(diǎn)按從左到右的順序進(jìn)行排列，并將所述的端點(diǎn)按照自上而下的順序存入事件隊(duì)列中；

（3）數(shù)控系統(tǒng)判斷所述的事件隊(duì)列中是否有事件點(diǎn)，若沒(méi)有，則結(jié)束本方法，若有，則進(jìn)入步驟（4）；

（4）數(shù)控系統(tǒng)初始化狀態(tài)隊(duì)列；所述的狀態(tài)隊(duì)列用以存儲(chǔ)當(dāng)前與掃描線相交的所有線段，并指定順序存儲(chǔ)；

（5）數(shù)控系統(tǒng)利用掃描線從左到右掃描所述的事件隊(duì)列中的事件點(diǎn)，并根據(jù)掃描狀態(tài)更新所述的狀態(tài)隊(duì)列；

（6）數(shù)控系統(tǒng)判斷所述的狀態(tài)隊(duì)列中的線段是否產(chǎn)生交點(diǎn)，否是則進(jìn)入步驟（7），若否，則返回步驟（5）；

（7）數(shù)控系統(tǒng)將交點(diǎn)插入所述的事件隊(duì)列中，并判斷構(gòu)成交點(diǎn)的線段是否分別為原有工件路徑的組成線段和刀具外側(cè)路徑的組成線段，若是，則進(jìn)入步驟（8），若否，則返回步驟（5）；

（8）數(shù)控系統(tǒng)報(bào)告存在全局干涉。

該數(shù)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償全局干涉的控制方法中，所述的事件點(diǎn)為所述的原有工件路徑或刀具外側(cè)路徑的組成線段的交點(diǎn)。

該數(shù)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償全局干涉的控制方法中，所述的數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)掃描狀態(tài)更新所述的狀態(tài)隊(duì)列，具體為：所述的數(shù)控系統(tǒng)將所述的事件點(diǎn)之后的線段順序更新入所述的狀態(tài)隊(duì)列。

該數(shù)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償全局干涉的控制方法中，所述的數(shù)控系統(tǒng)判斷所述的狀態(tài)隊(duì)列中的線段是否產(chǎn)生交點(diǎn)，具體包括以下步驟：

（61）所述的數(shù)控系統(tǒng)判斷所述的狀態(tài)隊(duì)列中更新的線段順序是否有新的相鄰線段；

（62）所述的數(shù)控系統(tǒng)判斷所述的新的相鄰線段是否會(huì)產(chǎn)生交點(diǎn)。

該數(shù)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償全局干涉的控制方法中，所述的狀態(tài)隊(duì)列為平衡二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)隊(duì)列