[发明专利]一种基于DXF文件的刀具半径补偿方法

权利要求书

1.一种基于DXF文件的刀具半径补偿方法，其特征在于，所述基于DXF文件的刀具半径补偿方法，包括：

步骤1、接收输入的刀具半径r；

步骤2、获取DXF文件中待计算刀具补偿的切割轮廓，所述切割轮廓包括若干个轮廓点，且相邻两个轮廓点之间采用直线或曲线连接，并且按照曲度将曲线分为圆弧和椭圆弧；

步骤3、按轮廓点解析切割轮廓，根据DXF文件ENTITIES段块中各线条的标志，将切割轮廓拆分为三种类型的片段，三种类型的片段包括直线与直线连接的片段、直线与圆弧连接的片段、以及直线与椭圆弧连接的片段；

步骤4、针对不同类型的片段采用对应的方式进行补偿，得到原始轮廓进行刀具半径补偿后的刀具中心运动轮廓；

其中，所述直线与椭圆弧连接的片段的补偿方式如下：

已知待补偿片段的轨迹为线段DC和椭圆弧CB，且椭圆弧CB的圆心在DXF文件中的坐标为(m，n)，椭圆弧CB的长半轴为a，椭圆弧CB的短半轴为b；

根据线段DC偏置刀具半径r后得到补偿轨迹为线段D′C′，以椭圆圆心坐标(m，n)、长半轴为a+r、短半轴为b+r作椭圆弧的预补偿轨迹，椭圆弧的预补偿轨迹与线段D′C′相交于点C′；

过B点作椭圆弧CB的切线得到PQ，过B点作PQ的垂线与椭圆弧的预补偿轨迹相交于B′，得到椭圆弧CB偏置刀具半径r后的补偿轨迹为椭圆弧C′B′；

根据已知的D点、C点和B点在DXF文件中的坐标，求解得到D′点、C′点和B′点的坐标，并根据椭圆弧圆心坐标(m，n)、长半轴为a+r、短半轴为b+r可以求得椭圆弧C′B′的方程，其中C′点是椭圆弧的起点，B′点是椭圆弧的终点，根据D′点和C′点的坐标得到线段D′C′的方程，更新DXF文件，得到刀具补偿后的轨迹为线段D′C′和椭圆弧C′B′；

其中，所述直线与圆弧连接的片段的补偿方式如下：

已知待补偿片段的轨迹为线段CD、圆弧DE和线段EF，且圆弧DE的半径为R，圆心为D″；

根据线段CD偏置刀具半径r后得到补偿轨迹线段C′D′，根据线段EF偏置刀具半径r后得到补偿轨迹线段E′F′；

以圆心D″、半径R+r作圆弧的预补偿轨迹，圆弧的预补偿轨迹与线段C′D′相交于点D′，圆弧的预补偿轨迹与线段EF′相交于点E′，得到圆弧DE偏置刀具半径r后的补偿轨迹圆弧D′E′；

根据已知的C点、D点、E点、F点在DXF文件中的坐标，过C点向轮廓外作垂线并取半径为r的点C′，已知线段CD的斜率，求平行于CD线段且起点为C′点的补偿后直线方程；

并且根据圆心D″、半径R+r得到圆弧D′E′的方程，联立求得的线段CD补偿后的方程得到D′和E′点的坐标，根据C′点和D′点的坐标得到线段C′D′的方程，F′点的求解和C′点相同，根据E′点和F′点的坐标得到线段E′F′的方程，更新DXF文件，得到刀具补偿后的轨迹为线段C′D′、圆弧D′E′和线段E′F′；

其中，所述直线与直线连接的片段的补偿方式如下：

已知待补偿片段的轨迹为线段BA和线段AJ，且两线段的夹角∠BAJ＝α，线段B′M为线段BA偏置刀具半径r后的刀具中心轨迹，线段NJ′为线段AJ偏置刀具半径r后的刀具中心轨迹，BB′、AM、AN、JJ′为刀具半径矢量；

延长线段B′M和线段NJ′相交于点A′，令A′M＝A′N＝μ；

根据已知的A点DXF文件坐标(X，Y)求解点A′的DXF文件坐标如下：

X′＝X-μ＝X-r×tan(90°-α/2)

Y′＝Y+r

其中，X′，Y′为点A′的DXF文件坐标；

求解M点DXF文件坐标如下(X_m，Y_m)：

X_m＝X-r×cos(α-90°)

Y_m＝Y+r×sin(α-90°)

同理可求得其他点B′、N、J′的DXF文件坐标，根据A′点、B′点、J′点的坐标得到线段B′A′和线段A′J′的方程，更新DXF文件，得到刀具补偿后的轨迹为线段B′A′和线段A′J′。