[发明专利]电脑数值控制直线转换NURBS曲线加工路径方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电脑数值控制直线转换NURBS曲线加工路径方法。

背景技术

CNC控制器传统上是用直线或圆弧的刀具路径进行加工，而这些加工命令通常是以G码的方式来纪录(如：直线：G01；圆弧：G02、G03)。但是，近年来由于工件形状的复杂化，需使用更先进的曲线模型仿真，其中NURBS(Non-uniform rational B-spline)为最广泛使用的参数式模型，绝大多数CAD/CAM系统均以NURBS曲线模型作为曲线数据结构与数据输出的主要数学模型。

CAD/CAM软件是以参数式的数学模型来描述拟加工的工件路径，过去的CNC控制器只能接受直线和圆弧的指令，所以当这些参数化的工件加工档在转换成CNC控制器能够接受的短直线指令时，必须在CAM软件中设定其加工精度，将原来的参数式曲线、曲面外形打散成许多的短直线段路径。而其中大量的短直线段加工命令，使得后续加工机台在速度规划必须尽量降低速度，以免加工过程中机台发生较大振动，因此加工效率普遍均较差。

CNC加工机台应用参数式插补器已经愈来愈普及，可是目前仍有许多产业依赖原来旧有的CAM系统，因此在输出其工件加工路径指令时，仍旧以许多短直线段(G01)来近似工件外形的方式，不但加工时间较长，由于大量的短直线段指令，使得动态数据传输负荷过大，容易在加工过程产生间歇停顿的现象，影响工件表面平顺度。

因为过去的CNC工具机只能接受直线和圆弧的加工路径指令，旧有的使用者依赖直线与圆弧线段仿真工件外形的近似路径。其中，大量的短直线段路径使得在后续速度规划时必须降低速度，以免加工过程中机台发生较大振动，因此加工效率普遍均较差。然而，现今的CNC工具机已有能力应用参数式数学模型，如：NURBS曲线(B-spline曲线为其中的一种特例)，规划速度进行加工。CNC工具机因为使用NURBS曲线进行路径规划，搭配适当的NURBS曲线插补器，在运动控制、速度规划上，均比原本使用直线与圆弧线段规划加工路径为佳。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种电脑数值控制直线转换NURBS曲线加工路径方法，让现有使用者在使用上仍不脱离CAM的操作模式下，利用数值控制直线转换NURBS曲线加工路径的方法来使得使用者仍可以在不变换工作模式下，得到最新的NURBS曲线；利用电脑强大的运算能力，并经过自动化程序，提升旧有的CAM输出直线线段的指令格式(G01)为NURBS曲线段的指令格式(G06.2)，以符合现今CNC工具机高速度、高精确度的需求。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明电脑数值控制的直线转换NURBS曲线加工路径方法，其特征在于，包括：

(1)读取档案：读取原始加工档案，以产生一加工工件外形命令，并将此命令储存；

(2)过滤路径点数据：合理的过滤路径点数据，并突显出加工路径中直线段落与曲线段落的区隔性；

(3)根据几何特性决定点资料的分段点：过滤后的点数据，其直线与曲线段落的点群特征已较明显，通过点数据变化而将连续的点群区分为两种不同的群组；

(4)决定分段点连续性：区隔出来的曲线段在嵌合之前，需给定其嵌合的连续性条件，位置连续条件可由点数据本身获得，而斜率连续以上的条件则需由分段点位置的点数据事先求得；

(5)曲线依误差嵌合：根据已给定的连续性条件，加上设定的最大容许误差与平滑性的控制，快速产生满足所有条件的曲线，前述各段点数据均自动嵌合成曲线，曲线与曲线间达到位置或斜率之连续性条件；

(6)NURBS曲线转码成参数式曲线码的指令格式：区隔出直线与曲线加工路径，加上已求得的各曲线参数模型，直线段落选择以G01或G06.2的方式储存(以G01的方式储存，获得容量较小的档案)；而曲线则以G06.2的方式储存。

前述的电脑数值控制的直线转换NURBS曲线加工路径方法，其特征在于，所述步骤2的过滤点数据中，先行定义一容许弦长误差值，作为过滤路径点数据。

前述的电脑数值控制的直线转换NURBS曲线加工路径方法，其特征在于，所述步骤2的过滤点数据中，以一自定的容许弦长误差值，来判断任一点与相邻两点弦长间的距离是否大于容许弦长误差值来决定各点数据去留。

前述的电脑数值控制的直线转换NURBS曲线加工路径方法，其特征在于，所述步骤3中，点数据的变化是依据点数据的角度以及长度加以判断，并分别将点数据区分成为直线段与曲线段两种不同的群组。