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多軸數控雕刻機系統前期數據預處理

文章作者: 一帆數控 發布日期:2012-03-30

要對待加工的數據文件進行前期的數據預處理,用常用的數控雕刻機的雕刻軟件一般都能得到待雕刻的數據文件,數據文件一般是以每段直線x,y,z三軸的絕對坐標形式給出。

(1)將前后對應的x、y、z三軸的絕對坐標值對應相減,以得到整個文件中每條直線在x、y、z方向上對應的絕對長度。

(2)算出每條直線的矢量長度l,對于x、y兩軸連動有:l=平方根(x2+y2);對于x、y、z三軸連動有:l=平方根(x2+y2+z2);這里算出的矢量長度l,就作為將來用于在FPGA中DDA插補算法的絕對長軸。

(3)算出每條直線的矢量角,在x、y平面上,以原點為極坐標的極點,x軸正相為極軸,可得夾角:θ=arcsiny/平方根(x2+y2);再算每條直線的z軸與x、y平面的夾角:ψ=arcsinz/平方根(x2+y2+z2);對于x、y兩軸連動的情況,則無需算。經過上面步驟的處理,原始的x、y、z數據便擴展成x、y、z、l、θ、ψ等六個數據。

(4)分別用x、y、z除以對應的脈沖當量δx,δy,δz得到脈沖數Px、Py、Pz,而l則除以δx,δy,δz中的最小值即可,便可得Pl。

(5)對整個數據文件進行分段,將可視為連續運動的前后連續的多條直線(如圓弧)化分為一大段,劃分的標準就是將前后兩條直線的θ、ψ兩兩相比較,當min(θn-θn- 1,θn- 1-θn) 或min (ψn-ψn- 1, ψn- 1-ψn) 有較大變化時( ≥5°) 為每大段直線的分界點, 然后求出該大段連續運動的線的矢量合S。假設由上述標準劃分的一大段數據中有n 條小的直線l1、l2..ln, 則該S 的長度的脈沖數PS 為: PS=ni = 1 "Pli; 這樣數據的預處理便完成。雖然看上去比較繁瑣, 但是明白基本原理后在PC 機上用VC 或VB 編程可以很容易的完成, 而且還可以直接放到MCU上來完成, 在MCU 通過USB 接口讀入數據的過程中就可以通過對MCU 的編程來完成這個數據的預處理過程。其實, 求θ和ψ僅僅利用它們來完成對整個數據文件的分段, 以確定可以合并哪些數據來進行連續的運動, 分段完成后的和便可舍去, 以減小文件的數據量。假設待雕刻的數據文件由下圖生成, 那么數據處理過后整個數據就被分成了3 個可以連續運動的加減速段即: S1、S2、S3且S1=l1, S2=l2+l3+..l(n- 1), S3=ln。那么在整個雕刻過程中,只會在p1 和p2 這兩個地方停頓, 雖然整個半圓是由l2 到l(n- 1)共n- 2 條短直線擬和, 但畫整個半圓的雕刻過程中將會很流暢的完成, 而不會出現停頓。


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