激光束三维运动轨迹控制数据获取方法

摘要

本发明涉及一种激光束三维运动轨迹控制数据获取方法，包括如下步骤：将数控加工中控制铣刀走刀的三维图形数据文件载入激光加工控制系统；对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行处理，获取控制铣刀走刀的控制数据；将控制铣刀走刀的控制数据作为激光束三维运动轨迹控制数据。本发明通过对控制铣刀走刀的三维图形数据文件的处理获取激光束三维运动轨迹控制数据对激光束进行控制，实现激光束的三维空间扫描和加工，满足市场需求。控制铣刀走刀的三维图形数据文件指令简洁，容易理解，对其进行处理开发工作量小，难度低，从而大大降低了开发成本和周期，节约了时间，提高了效率。

权利要求

1.一种激光束三维运动轨迹控制数据获取方法，包括如下步骤：将数控加工中控制铣刀走刀的三维图形数据文件载入激光加工控制系统；

对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行处理，获取控制铣刀走刀的控制数据；

将控制铣刀走刀的控制数据作为激光束三维运动轨迹控制数据；

所述激光束三维运动轨迹控制数据由激光束三维运动轨迹上的结点数据以及由所述结点数据构成的轨迹线段集合组成；所述控制铣刀走刀的三维图形数据文件中具有控制铣刀走刀三维路径的控制数据，所述控制数据由结点数据以及由结点数据构成的轨迹线段集合组成；

所述对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行处理，获取控制铣刀走刀的控制数据的步骤包括：S201：对控制铣刀走刀的三维图形数据文件逐行读取，进行解析；

S202：判断是否读取到结尾，若是则执行步骤S203，若否则执行步骤S204；

S203：判断是否已创建轨迹线段，若是则执行步骤S205，否则结束；

S204：读取下一行，判断该行中是否具有结点数据，若是则执行步骤S206，若否则返回步骤S201；

S205：把缓存中的结点数据添加到轨迹线段中并清空缓存中结点数据，然后结束；

S206：判断该行中是否具有表示结束已创建轨迹线段的关键字，若是则执行步骤S207，若否则执行步骤S208；

S207：判断是否已创建轨迹线段，若是执行步骤S209，若否则执行步骤S210；

S208：判断该行中是否具有表示创建新轨迹线段的关键字，若有则执行步骤S211，若否则返回步骤S201；

S209：把缓存中的结点数据添加到已创建轨迹线段中并清空缓存中结点数据，然后执行步骤S212；

S210：在缓存中添加结点数据，然后返回步骤S201；

S211：判断是否已创建轨迹线段，若是执行步骤S213，若否则执行步骤S214；

S212：将轨迹线段添加到轨迹线段集合中；

S213：判断该行中是否具有表示进行转换的关键字，若是则进行步骤S215，若否则返回步骤S210；

S214：创建新轨迹线段；

S215：进行圆弧折线化转换，然后返回步骤S210。

2.根据权利要求1所述的激光束三维运动轨迹控制数据获取方法，其特征在于，所述将数控加工中控制铣刀走刀的三维图形数据文件载入激光加工控制系统的步骤为：从三维软件中输出所述控制铣刀走刀的三维图形数据文件，通过激光加工控制系统的导入功能导入所述三维图形数据文件。

3.根据权利要求1所述的激光束三维运动轨迹控制数据获取方法，其特征在于，所述对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行处理，获取控制铣刀走刀的控制数据的步骤具体为：对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行逐行读取，并进行解析；

逐行获取每行中的结点数据并存入缓存中；

逐行获取每行中表示创建新轨迹线段的关键字，创建轨迹线段；

逐行获取每行中表示结束已创建轨迹线段的关键字，结束轨迹线段，将缓存中的结点数据存入轨迹线段中并将轨迹线段存入轨迹线段集合中，获取轨迹线段集合。

4.根据权利要求1所述的激光束三维运动轨迹控制数据获取方法，其特征在于，所述方法还包括逐行获取每行中表示转换的关键字，进行圆弧折线化转换的步骤。

说明书

激光束三维运动轨迹控制数据获取方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及一种激光束轨迹控制数据获取方法，尤其涉及一种激光束三维运动轨迹控制数据获取方法。【背景技术】

[0002] 目前，大规模激光加工得到广泛应用。

[0003] 但是，国内外大规模激光加工中激光束运动轨迹控制数据都为二维的（可参考技术文献：《基于PMAC的三维激光加工自动编程系统的研究》，《激光与红外》2006年6月），激光加工只能在二维平面内进行，不能在三维立体曲面进行加工，无法满足当前快速的任意三维立体曲面上的激光束三维运动轨迹控制巨大的“三维激光加工”的市场需求。【发明内容】

[0004] 有鉴于此，有必要提供一种能够提供激光束三维运动轨迹控制数据的激光束三维运动轨迹控制数据获取方法。

[0005] 一种激光束三维运动轨迹控制数据获取方法，包括如下步骤：

[0006] 将数控加工中控制铣刀走刀的三维图形数据文件载入激光加工控制系统；

[0007] 对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行处理，获取控制铣刀走刀的控制数据；

[0008] 将控制铣刀走刀的控制数据作为激光束三维运动轨迹控制数据。

[0009] 优选的，所述将数控加工中控制铣刀走刀的三维图形数据文件载入激光加工控制系统的步骤为：从三维软件中输出所述控制铣刀走刀的三维图形数据文件，通过激光加工控制系统的导入功能导入所述三维图形数据文件。

[0010] 优选的，所述激光束三维运动轨迹控制数据由激光束三维运动轨迹上的结点数据以及由所述结点数据构成的轨迹线段集合组成。

[0011] 优选的，所述控制铣刀走刀的三维图形数据文件中具有控制铣刀走刀三维路径的控制数据，所述控制数据由结点数据以及由结点数据构成的轨迹线段集合组成。

[0012] 优选的，所述对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行处理，获取控制铣刀走刀的控制数据的步骤具体为：

[0013] 对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行逐行读取，并进行解析；

[0014] 逐行获取每行中的结点数据并存入缓存中；

[0015] 逐行获取每行中表示创建新轨迹线段的关键字，创建轨迹线段；

[0016] 逐行获取每行中表示结束已创建轨迹线段的关键字，结束轨迹线段，将缓存中的结点数据存入轨迹线段中并将轨迹线段存入轨迹线段集合中，获取轨迹线段集合。

[0017] 优选的，所述方法还包括逐行获取每行中表示转换的关键字，进行圆弧折线化转换的步骤。

[0018] 优选的，所述对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行处理，获取控制铣刀走刀的控制数据的步骤具体为：

[0019] S201：对控制铣刀走刀的三维图形数据文件逐行读取，进行解析；

[0020] S202：判断是否读取到结尾，若是则执行步骤S203，若否则执行步骤S204；

[0021] S203：判断是否已创建轨迹线段，若是则执行步骤S205，否则结束；

[0022] S204：读取下一行，判断该行中是否具有结点数据，若是则执行步骤S206，若否则返回步骤S201；

[0023] S205：把缓存中的结点数据添加到轨迹线段中并清空缓存中结点数据，然后结束；

[0024] S206：判断该行中是否具有表示结束已创建轨迹线段的关键字，若是则执行步骤S207，若否则执行步骤S208；

[0025] S207：判断是否已创建轨迹线段，若是执行步骤S209，若否则执行步骤S210；

[0026] S208：判断该行中是否具有表示创建新轨迹线段的关键字，若有则执行步骤S211，若否则返回步骤S201；

[0027] S209：把缓存中的结点数据添加到已创建轨迹线段中并清空缓存中结点数据，然后执行步骤S212；

[0028] S210：在缓存中添加结点数据，然后返回步骤S201；

[0029] S211：判断是否已创建轨迹线段，若是执行步骤S213，若否则执行步骤S214；

[0030] S212：将轨迹线段添加到轨迹线段集合中；

[0031] S213：判断该行中是否具有表示进行转换的关键字，若是则进行步骤S215，若否则返回步骤S210；

[0032] S214：创建新轨迹线段；

[0033] S215：进行圆弧折线化转换，然后返回步骤S210。

[0034] 上述激光束三维运动轨迹控制数据获取方法，将控制铣刀走刀的三维图形数据文件载入激光加工控制系统，获取控制铣刀走刀三维路径的控制数据并作为激光束三维运动轨迹控制数据，从而获取激光束三维运动轨迹控制数据对激光束进行控制，实现激光束的三维空间扫描和加工，满足市场需求。控制铣刀走刀的三维图形数据文件指令简洁，容易理解，对其进行处理开发工作量小，难度低，从而大大降低了开发成本和周期，节约了时间，提高了效率。【附图说明】

[0035] 图1是一个实施例中激光束三维运动轨迹控制数据获取方法的流程图；

[0036] 图2是一个实施例中对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行处理的具体流程图。【具体实施方式】

[0037] 下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

[0038] 图1是一个实施例中激光束三维运动轨迹控制数据获取方法的流程图，该方法包括：

[0039] S100：将数控加工中控制铣刀走刀的三维图形数据文件（三维NC图形数据文件）载入激光加工控制系统。

[0040] 该实施例中，通过对数控加工和激光加工的对比，得知采用数控加工中控制铣刀走刀的三维图形数据文件同样能够得到控制激光束三维运动轨迹控制数据，故将控制铣刀走刀的三维图形数据文件载入激光加工控制系统对激光束的三维运动轨迹进行控制。从三维软件（如UG、Pro/E、SolidWorks等）中输出控制铣刀走刀的三维图形数据文件，并通过激光加工控制系统的导入功能导入所述三维图形数据文件。

[0041] S200：对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行处理，获取控制铣刀走刀的控制数据。

[0042] 该实施例中，将激光束三维运动轨迹曲线近似成由多段互相连接的轨迹线段组成的折线，用折线逼近曲线来控制激光束的三维运动。控制数据由三维运动轨迹上的结点数据以及由结点数据构成的轨迹线段集合形成，激光束按照轨迹线段进行三维扫描，完成整个三维运动轨迹，故控制激光束进行三维空间扫描，必须获取激光束三维运动轨迹的轨迹线段集合。

[0043] 在控制铣刀走刀的三维图形数据文件中，包含有控制铣刀走刀三维路径的控制数据。该控制数据也可由结点数据以及由结点数据构成的轨迹线段集合构成。铣刀走刀时，由结点数据中起始点开始，然后到第二点，继续直到结点数据中的结尾点结束，走过每个结点以及轨迹线段，完成整个三维路径。

[0044] 通过对控制铣刀走刀三维路径的控制数据和激光三维运动轨迹控制数据的对比，得出激光加工控制系统对三维图形数据文件进行处理，获取控制铣刀走刀三维路径的控制数据并作为激光三维运动轨迹控制数据的控制数据，同样能够控制激光束进行三维空间扫描。

[0045] 该实施例中，对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行处理，获取控制铣刀走刀的控制数据的步骤大体如下：对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行逐行读取，并进行解析；逐行获取每行中的结点数据并存入缓存中；逐行获取每行中表示创建新轨迹线段的关键字，创建轨迹线段；逐行获取每行中表示结束已创建轨迹线段的关键字，结束轨迹线段，将缓存中的结点数据存入轨迹线段中并将轨迹线段存入轨迹线段集合中，获取轨迹线段集合。

[0046] 此外，对于曲线为圆弧时，三维图形数据文件中给出该圆弧的末点坐标和圆心坐标（或半径），进行圆弧折线化的转换，即采用关键字来表示该圆弧曲线，从而减少逼近该曲线所需获取的结点数据和轨迹线段。故该方法进一步还包括：逐行获取每行中表示转换的关键字，进行圆弧折线化的转换的步骤。

[0047] 图2是一个实施例中对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行处理的具体流程图，包括如下步骤：

[0048] S201：对控制铣刀走刀的三维图形数据文件逐行读取，进行解析；

[0049] S202：判断是否读取到结尾，若是则执行步骤S203，若否则执行步骤S204；

[0050] S203：判断是否已创建轨迹线段，若是则执行步骤S205，否则结束；

[0051] S204：读取下一行，判断该行中是否具有结点数据，若是则执行步骤S206，若否则返回步骤S201；

[0052] S205：把缓存中的结点数据添加到轨迹线段中并清空缓存中结点数据，然后结束；

[0053] S206：判断该行中是否具有表示结束已创建轨迹线段的关键字，若是则执行步骤S207，若否则执行步骤S208；

[0054] S207：判断是否已创建轨迹线段，若是执行步骤S209，若否则执行步骤S210；

[0055] S208：判断该行中是否具有表示创建新轨迹线段的关键字，若有则执行步骤S211，若否则返回步骤S201；

[0056] S209：把缓存中的结点数据添加到已创建轨迹线段中并清空缓存中结点数据，然后执行步骤S212；

[0057] S210：在缓存中添加结点数据，然后返回步骤S201；

[0058] S211：判断是否已创建轨迹线段。若是执行步骤S213，若否则执行步骤S214；

[0059] S212：将轨迹线段添加到轨迹线段集合中；

[0060] S213：判断该行中是否具有表示进行转换的关键字，若是则进行步骤S215，若否则返回步骤S210；

[0061] S214：创建新轨迹线段，并执行步骤S215；

[0062] S215：进行圆弧折线化转换，然后返回步骤S210。

[0063] 图2所示的处理流程，激光加工控制系统在将控制铣刀走刀的三维图形数据文件载入后需对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行读取解析以及转换等处理，获取制铣刀走刀的轨迹线段集合。在处理时，对控制铣刀走刀的三维图形数据文件进行逐行读取，且每读取一行则解析一行，获取每一行中的结点数据并存入缓存中，然后再存入相应的轨迹线段中。对控制铣刀走刀的三维图形数据文件中具有大量表示指令的关键字，这些关键字用于控制铣刀走刀和处理流程，也控制结点数据如何存入对应轨迹线段中。由于控制铣刀走刀的关键字很多对于激光加工控制系统为非必须的，故通过结合激光加工的特点以及实际应用，在处理时，只需选择表示结束已创建轨迹线段、表示创建新轨迹线段以及表示进行圆弧折线化转换的三类关键字即可。

[0064] 若某行中具有表示创建新轨迹线段的关键字时，则在没有已创建轨迹线段的情况下，创建新的轨迹线段用于后续解析。若某行中具有表示圆弧折线化转换的关键字时，将曲线近似成折线。若该行中具有表示结束已创建轨迹线段的关键字且前面具有已创建轨迹线段时，将缓存中的结点数据存入已创建轨迹线段中，由结点数据组成该轨迹线段，控制激光束的路径，然后将轨迹线段存入轨迹线段集合中，如此获取所有结点数据组成的轨迹线段，组成轨迹线段集合，获取轨迹线段集合，从而获取控制铣刀走刀三维路径的控制数据。

[0065] S300：将控制铣刀走刀三维路径的控制数据作为激光束三维运动轨迹控制数据。

[0066] 该实施例中，将最终获取的控制铣刀走刀三维路径的控制数据作为控制激光束三维运动轨迹的控制数据，对激光束进行控制，很好的实现激光束的三维扫描。

[0067] 上述激光束三维运动轨迹控制数据获取方法，通过对数控加工系统和激光加工控制系统的对比，将控制铣刀走刀的三维图形数据文件载入激光加工控制系统，获取控制铣刀走刀三维路径的控制数据并作为激光束三维运动轨迹控制数据，从而获取激光束三维运动轨迹控制数据对激光束进行控制，实现激光束的三维空间扫描和加工，满足市场需求。控制铣刀走刀的三维图形数据文件指令简洁，容易理解，对其进行处理开发工作量小，难度低，从而大大降低了开发成本和周期，节约了时间，提高了效率。

[0068] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。