[發明專利]用于三軸激光打標工藝的工件加工區域自動劃分方法

有效

• 申請號: 202110020762.8
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112859745B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 顏昌亞;李傳遠;盧少武;周向東;張慶祥;陳英滔;譚輝;湯勝水;鄭曉澤
• 申請（專利權）人: 廣東三姆森科技股份有限公司
• 主分類號: G05B19/408
• 分類號: G05B19/408;B23K26/362
• 代理公司: 深圳市金筆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44297
• 代理人: 胡清方;彭友華

一種用于三軸激光打標工藝的工件加工區域自動劃分方法，包括下述步驟：S1、加工區域離散，建立加工區域的三角片數據集T；S2、計算第一參考主方向，計算該加工區域數據集T中所有三角片的平均法線，作為第一次加工的參考主方向；S3、第一子加工區域計算，根據步驟S2獲得的第一次加工參考主方向，S4、重復步驟S2和步驟S3，計算第二次加工方向以及后續的加工方向，直到加工區域的三角片數據集T中所余的三角片個數為零，即完成該零件三軸加工時的加工子區域劃分。本發明是一種適用性廣的加工區域計算方法，提高了模型加工區域劃分的速度與準確度；通過自動劃分方法，能夠快速準確的計算出加工區域的劃分結果，對于不同類型的零件有很好的適用性。

技術領域

本發明涉及三軸激光打標工藝制造領域，更具體地，涉及一種針對三軸激光打標工藝的加工區域自動劃分方法。

背景技術

三軸工藝廣泛應用于機加工、激光加工、測量等領域，其特點是利用三軸機構帶動執行裝置(加工工具，如銑刀、激光振鏡、測頭等)，實現空間內曲面類零件的高速高精加工工藝。三軸工藝的特點是運動機構沒有旋轉自由度，從而導致無法以任意加工姿態實現加工，但同時可以以更低的成本實現高速高精加工。

近年來，激光加工因其獨有的特點，逐漸成為加工領域研究的熱點方向。與傳統加工方式相比，激光加工具有一些優點：一是激光功率密度高，能夠加工硬度大的材料；二是激光頭不與工件接觸，無需考慮刀具磨損；三是激光束易于控制，與精密機械和電腦結合，實現加工的自動化與高精度加工。

激光振鏡打標與激光刻蝕是激光加工中的不同分支。激光振鏡主要用于打標和快速成型領域，由于振鏡的轉動角度有限，工件定位后能夠加工到的區域受到限制。而激光刻蝕也不同于傳動化學刻蝕加工，可以實現任意圖形的繪制，節省了制版的流程，不存在環境污染的因素。振鏡打標與刻蝕加工都屬于三軸加工應用領域，因其加工方式的限制，在工件需要加工多個表面時，無法一次裝夾完成對工件的加工。因此對于需要加工多個零件表面的工件，在加工前要計算加工區域，對加工區域進行劃分，保證加工效果達到要求。

目前對多個面需要加工的工件區域劃分，只能通過人工方法，依靠工程師經驗來實現，耗費時間較長，同時加工區域劃分的速度與準確性無法保證。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種針對三軸激光打標工藝的加工區域自動劃分的方法，其目的在于提高區域劃分的合理性與自動化程度。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

S1：加工區域離散，通過軟件離散工件三維模型上的加工區域，獲取加工區域的三角片數據信息，建立加工區域的三角片數據集T；

S2：計算第一參考主方向，將三角片幾何中心點上的法線方向，作為三角片的法線方向，并計算每個三角片的面積與模型上所有三角片的平均面積，將三角片面積與平均面積的比值作為法線方向權重值；對于步驟S1獲得的加工區域的三角片數據集T，利用加權平均，計算該加工區域數據集T中所有三角片的平均法線，作為第一次加工的參考主方向；

S3：第一子加工區域計算，根據步驟S2獲得的第一次加工參考主方向，搜索所有法線方向與第一次參考主方向夾角小于90°的三角片，利用S2中描述的加權平均方法，計算這些三角片的平均法線方向，作為第一子加工區域加工方向，從加工區域的三角片數據集中排除第一次加工方向所覆蓋到的三角片；

S4：重復步驟S2和步驟S3，計算第二次加工方向以及后續的加工方向，直到加工區域的三角片數據集T中所余的三角片個數為零，即完成該零件三軸加工時的加工子區域劃分。

通過步驟S2計算三角片的法線方向與權重系數，具體包括：

S21：將步驟S1離散的三角片上點X_N＝{X_n|n＝1，2，…，N}作為計算法線方向和權重數值的數據點，其中N為模型離散后三角片上點的數量；