專利名稱：數(shù)控相貫線切割機(jī)套料模塊系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于數(shù)控切割技術(shù)領(lǐng)域的套料模塊系統(tǒng)，特別是一種數(shù)控相貫線切割機(jī)套料模塊系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
數(shù)控相貫線切割機(jī)套料方法的基本原理是將相同半徑的鋼管簇沿軸向排布，通過對(duì)鋼管相貫線的繞鋼管中心線的圓周旋轉(zhuǎn)和沿鋼管中心線的軸向移動(dòng)操作，使排列成一行的鋼管簇軸向總長(zhǎng)度最短，從而使得能從定長(zhǎng)鋼管毛坯料中切割出盡可能多的具有不同形態(tài)相貫線的鋼管，以達(dá)到省料目的。在當(dāng)今能源緊張、鋼材等原材料價(jià)格不斷上漲的情勢(shì)下，數(shù)控切割中套料環(huán)節(jié)已成為不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，能大大提高原材料的利用率，從而為企業(yè)節(jié)省大量成本開銷，并符合當(dāng)前國(guó)家關(guān)于“創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)”的倡議，所以數(shù)控套料技術(shù)是一項(xiàng)利國(guó)利民的技術(shù)，極具發(fā)展前景和推廣價(jià)值。
但是，現(xiàn)在大部分企業(yè)進(jìn)行數(shù)控切割時(shí)，仍采用傳統(tǒng)方法手工排料，即由企業(yè)排料師根據(jù)豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和直覺手工設(shè)計(jì)排料方案。材料利用率直接由排料師的經(jīng)驗(yàn)和直覺決定，排料優(yōu)化的精度往往不夠高，導(dǎo)致材料利用率無法完全達(dá)到最優(yōu)，而且，時(shí)間效率低下，無形中增加了企業(yè)成本，嚴(yán)重制約了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)在世界切割行業(yè)應(yīng)用的開拓者之一FastCAM公司在《航空制造技術(shù)》(2007年第二期)上發(fā)表的《全新數(shù)控切割理念與技術(shù)》，該文中提出在數(shù)控切割機(jī)機(jī)床結(jié)構(gòu)、硬件配置和制造水平大致相同的情況下，數(shù)控切割機(jī)的切割效率和切割質(zhì)量主要由數(shù)控切割控制決定，尤其要由優(yōu)化套料編程和數(shù)控系統(tǒng)中的切割控制決定，而目前大部分?jǐn)?shù)控切割機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)沒有使用套料控制模塊，使得切割機(jī)在使用過程中普遍存在切割效率低、切割質(zhì)量差、鋼材和耗材浪費(fèi)嚴(yán)重的問題。
經(jīng)過進(jìn)一步檢索，F(xiàn)astCAM公司在《航空制造技術(shù)》(2005年第五期)上發(fā)表的《FastCAM套料模塊——先進(jìn)的切割模塊技術(shù)》，該文描述了目前市場(chǎng)上主要的兩大類套料模塊以及針對(duì)該兩類套料模塊的缺陷，該公司自主研發(fā)的較為成熟的套料模塊。
上述套料模塊，都無法滿足數(shù)控相貫線切割機(jī)的套料要求，原因是這些套料模塊都是針對(duì)平板切割，對(duì)零件位置的調(diào)整都是基于平面二維空間的，假設(shè)繪圖平面為X-Y平面，則零件位置調(diào)整包括X方向位移、Y方向位移、以及繞垂直X-Y平面的Z軸的旋轉(zhuǎn)三個(gè)調(diào)整自由度；而數(shù)控相貫線切割機(jī)切割件為不同半徑的鋼管，決定了其對(duì)零件(鋼管)的位置調(diào)整是基于三維空間的，即沿鋼管中心線方向的位移、繞鋼管中心線的圓周向旋轉(zhuǎn)兩個(gè)調(diào)整自由度。為了視圖的方便，數(shù)控相貫線切割機(jī)系統(tǒng)將鋼管相貫線沿圓周向展開，將鋼管中心線作為X軸，鋼管圓周向作為Y軸，以此將相貫線展開于X-Y平面，故針對(duì)數(shù)控相貫線切割機(jī)系統(tǒng)的套料模塊亦在X-Y平面對(duì)相同半徑的鋼管進(jìn)行排料，但Y方向的位移自由度不存在，因?yàn)橄嘭灳€軌跡上各離散數(shù)據(jù)點(diǎn)的Y坐標(biāo)本質(zhì)是以360°(角度制)或2π(弧度制)為周期的角度值

或

沿Y方向的位移本質(zhì)上就是沿鋼管中心線的圓周向旋轉(zhuǎn)。因此在進(jìn)行相貫線軌跡虛線圓周向旋轉(zhuǎn)時(shí)，并不會(huì)看到曲線沿Y軸平移，而是看到曲線的波峰波谷沿Y方向平移。這一點(diǎn)，是與基于平面切割的套料系統(tǒng)的排料思想完全不同的。因此，隨著空間管桁結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)的越來越廣泛的應(yīng)用，迫切需要開發(fā)一套用于鋼管切割的相貫線數(shù)控切割系統(tǒng)的專用套料模塊系統(tǒng)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出了一種數(shù)控相貫線切割機(jī)套料模塊系統(tǒng)，使得切割機(jī)切割大量鋼管時(shí)，能快速地進(jìn)行精確排料，使毛坯料的利用率達(dá)到最大。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括NC(電腦數(shù)控加工)文件處理模塊、參數(shù)設(shè)定模塊、布管模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和顯示模塊，其中 NC文件處理模塊從計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上讀取待處理NC文件，從文件中讀取原始鋼管加工數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)連同NC文件路徑存入數(shù)據(jù)管理模塊，當(dāng)布管完成后，從數(shù)據(jù)管理模塊取出布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)，生成NC文件存入計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器，并將生成的新NC文件的存儲(chǔ)路徑存入數(shù)據(jù)管理模塊； 參數(shù)設(shè)定模塊列出需要設(shè)定或修改的布管操作所需的布管各項(xiàng)參數(shù)供用戶設(shè)定或修改，并將這些數(shù)據(jù)一方面送入數(shù)據(jù)管理模塊，為后續(xù)的布管操作提供參數(shù)信息，另一方面送入計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上的參數(shù)文件進(jìn)行保存，作為下次程序運(yùn)行時(shí)的默認(rèn)值； 數(shù)據(jù)管理模塊從參數(shù)設(shè)定模塊獲得布管各項(xiàng)參數(shù)，從NC文件處理模塊獲取原始鋼管加工數(shù)據(jù)，并將布管各項(xiàng)參數(shù)和各管原始鋼管加工數(shù)據(jù)送入布管模塊，同時(shí)不斷接收布管模塊反饋的實(shí)時(shí)更新的各管布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)和各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)庫中的布管各項(xiàng)參數(shù)、布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)以及各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)送入顯示模塊于計(jì)算機(jī)人機(jī)交互界面上顯示； 布管模塊從數(shù)據(jù)管理模塊接收布管各項(xiàng)參數(shù)和各管原始鋼管加工數(shù)據(jù)進(jìn)行布管，通過對(duì)各管的相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)管簇的最優(yōu)排列，使管簇軸向總長(zhǎng)度最短，達(dá)到原材料利用率最大，同時(shí)在布管過程中實(shí)時(shí)將各管布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)和各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)反饋回?cái)?shù)據(jù)管理模塊； 顯示模塊負(fù)責(zé)顯示用戶在布管過程需要或期望觀測(cè)的數(shù)據(jù)，包括各管相貫線軌跡數(shù)據(jù)的二維顯示、各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)、手動(dòng)布管過程中當(dāng)前操作管與鄰管鄰邊最小間距、設(shè)定的布管各項(xiàng)參數(shù)、各管對(duì)應(yīng)的布管前讀入的原始NC文件路徑以及布管完成后生成的新的NC文件保存路徑； 所述的鋼管加工數(shù)據(jù)，包括用來擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)、數(shù)控機(jī)床控制割槍運(yùn)動(dòng)的兩聯(lián)動(dòng)軸在這些離散點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度、鋼管半徑、管壁厚度，其中各離散點(diǎn)坐標(biāo)以X、Y表示； 所述的布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)，與原始鋼管加工數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)種類一致，但其中的各離散點(diǎn)坐標(biāo)X在原值基礎(chǔ)上疊加了平移值； 所述布管各項(xiàng)參數(shù)，包括加工引入線長(zhǎng)度、加工間隙、自動(dòng)布管方案選擇以及手動(dòng)布管圓周向旋轉(zhuǎn)角度步長(zhǎng)和軸向移動(dòng)距離步長(zhǎng)，其中，自動(dòng)布管方案包括精度優(yōu)先方案和速度優(yōu)先方案兩種； 所述相貫線軌跡數(shù)據(jù)，是指鋼管加工數(shù)據(jù)中的可變加工數(shù)據(jù)，包括用來擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)以及數(shù)控機(jī)床控制割槍運(yùn)動(dòng)的兩聯(lián)動(dòng)軸在每個(gè)離散點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度。
所述布管模塊，其調(diào)整相貫線軌跡位態(tài)，包括相貫線軌跡曲線繞鋼管中心線的圓周向旋轉(zhuǎn)調(diào)整和沿鋼管中心線的軸向移動(dòng)調(diào)整，對(duì)于同一根鋼管的多根相貫線(包括打孔產(chǎn)生的相貫線)，位態(tài)調(diào)整是同步的，即同步圓周向旋轉(zhuǎn)調(diào)整、同步軸向移動(dòng)調(diào)整。
所述的布管模塊，其依次對(duì)由相同半徑的鋼管組成的管簇中每根鋼管進(jìn)行相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整后，得到的能使管簇軸向總長(zhǎng)度最短的各管形態(tài)集合，實(shí)現(xiàn)管簇的最優(yōu)排列。
所述的NC文件處理模塊，包括NC文件讀取模塊和NC文件生成模塊，其中 NC文件讀取模塊作為整個(gè)套料模塊的輸入源，通過用戶從計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上選擇待布管NC文件，自動(dòng)讀入文件中原始鋼管加工數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)打包成一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)對(duì)象連同NC文件路徑，存入數(shù)據(jù)管理模塊，為后期的布管操作做好準(zhǔn)備；同時(shí)在讀入NC文件中原始鋼管加工數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)將可以擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)中的Y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為角度值，便于后續(xù)布管算法中角度映射到同一個(gè)角度范圍內(nèi)(如周期為360°的0°～-360°)； NC文件生成模塊則整個(gè)套料模塊的輸出模塊，當(dāng)鋼管簇已排布完成后，原先在數(shù)據(jù)管理模塊中存儲(chǔ)的原始鋼管加工數(shù)據(jù)已通過布管模塊修改為布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)，該子模塊將布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)管理模塊中取出，自動(dòng)生成完整的NC文件，可選擇單個(gè)文件輸出，或選擇所有文件打包輸出。由用戶在計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上選擇路徑保存生成的新NC文件并由該子模塊將該文件保存路徑反饋回?cái)?shù)據(jù)管理模塊進(jìn)行存儲(chǔ)。
所述NC文件生成模塊，其選擇單個(gè)文件輸出是指將每根鋼管布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)封裝在一個(gè)單獨(dú)的NC文件中。
所述NC文件生成模塊，其選擇所有文件打包輸出是指將所有鋼管布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)封裝在同一個(gè)NC文件中，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)際切割時(shí)連續(xù)性加工。
所述的參數(shù)設(shè)定模塊，用于對(duì)布管各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改。所有布管參數(shù)保存于一個(gè)txt格式的參數(shù)文件中，該文件保存于硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上的該套料軟件的執(zhí)行文件目錄下，參數(shù)文件只對(duì)該模塊設(shè)為可讀可寫模式，而對(duì)其它模塊都設(shè)為只讀模式，即參數(shù)文件的修改只通過該模塊完成，其他模塊只能從參數(shù)文件中讀取數(shù)據(jù)。程序運(yùn)行時(shí)，參數(shù)文件以只讀模式將參數(shù)送入數(shù)據(jù)管理模塊，為程序輸送布管各項(xiàng)參數(shù)，當(dāng)用戶根據(jù)實(shí)際情況需要修改某些參數(shù)時(shí)，通過參數(shù)設(shè)定模塊修改參數(shù)文件。
所述的布管模塊，包括兩個(gè)子模塊自動(dòng)布管模塊、手動(dòng)布管模塊，其中 自動(dòng)布管模塊從數(shù)據(jù)管理模塊取得布管所需的原始相關(guān)數(shù)據(jù)，使鋼管簇在保證相鄰管加工間隙的前提下按序號(hào)遞增的順序以及軸向總長(zhǎng)度最短的優(yōu)化要求從右到左排成一行，并將布管操作完成后的相關(guān)數(shù)據(jù)反饋回?cái)?shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新。根據(jù)鋼管相貫線曲率是否平緩以及用戶的實(shí)際要求，自動(dòng)布管模塊提供精度優(yōu)先和速度優(yōu)先兩套優(yōu)化方案供用戶選擇，前者保證優(yōu)化結(jié)果準(zhǔn)確度，后者保證優(yōu)化快速性，兩套方案功能互補(bǔ)，但由于各自算法的特點(diǎn)無法取長(zhǎng)補(bǔ)短集成一體，用戶只能根據(jù)實(shí)際需要取其一。
手動(dòng)布管模塊，實(shí)現(xiàn)用戶在計(jì)算機(jī)人機(jī)交互界面上進(jìn)行手動(dòng)模擬布管，即由該模塊從數(shù)據(jù)管理模塊取得原始鋼管加工數(shù)據(jù)和布管各項(xiàng)參數(shù)，用戶選中某根待布管后，通過點(diǎn)擊左移、右移、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)按鈕對(duì)該管進(jìn)行相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整，每一次調(diào)整都可以看成一次暫時(shí)性的布管完成，因此每一次調(diào)整后該模塊都把該管的布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)和每根鋼管的相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋回?cái)?shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新。
所述的數(shù)據(jù)管理模塊，起數(shù)據(jù)庫的作用，管理各管信息包括各管相貫線軌跡數(shù)據(jù)(實(shí)時(shí)更新)、各管的序號(hào)、各管原始NC文件在計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)上的路徑以及布管完成后生成的新NC文件在計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)上的保存路徑、布管完成后各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)、以及布管各項(xiàng)參數(shù)。
所述的顯示模塊，顯示用戶在布管過程需要或期望觀測(cè)的數(shù)據(jù)，包括從數(shù)據(jù)管理模塊取得布管各項(xiàng)參數(shù)、布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)、各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)以及手動(dòng)布管過程中當(dāng)前操作管與鄰管鄰邊最小間距、各管對(duì)應(yīng)的布管前讀入的原始NC文件路徑以及布管完成后生成的新的NC文件保存路徑等等，尤其是布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)中的由各離散點(diǎn)擬和出的鋼管相貫線曲線軌跡的二維顯示，該模塊包括數(shù)據(jù)顯示模塊和相貫線軌跡顯示模塊組成，其中 數(shù)據(jù)顯示模塊，其顯示的數(shù)據(jù)包括各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)、各管對(duì)應(yīng)的布管前讀入的原始NC文件路徑以及布管完成后生成的新的NC文件保存路徑、布管各項(xiàng)參數(shù)以及手動(dòng)布管過程中當(dāng)前操作管與鄰管鄰邊最小間距等； 相貫線軌跡顯示模塊包括靜態(tài)軌跡顯示和動(dòng)態(tài)軌跡顯示兩個(gè)子模塊，靜態(tài)軌跡顯示模塊在用戶每次進(jìn)行操作(如自動(dòng)布管、手動(dòng)布管或參數(shù)修改)后根據(jù)從數(shù)據(jù)管理模塊中實(shí)時(shí)刷新的新軌跡數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示各管相貫線的當(dāng)前二維展開形狀，以便用戶跟蹤和觀察自己的操作結(jié)果；動(dòng)態(tài)軌跡顯示模塊采用動(dòng)態(tài)繪圖方式模擬實(shí)際切削過程中割槍切割軌跡，使管簇相貫線顯示按一定的速度推行，顯示的曲線走向就是實(shí)際切割中割槍的軌跡走向，并與在當(dāng)前狀態(tài)下生成的NC文件相對(duì)應(yīng)，以便用戶更直觀的觀察布管效果。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果 本發(fā)明使得切割機(jī)切割大量鋼管時(shí)，既能快速性進(jìn)行精確排料，又人性化的保留讓排料師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行手工排料的功能。
自動(dòng)布管功能可根據(jù)布管方案的選擇實(shí)現(xiàn)精確性布管或快速性布管，解放了用戶繁雜的腦力勞動(dòng)并大大提高了效率，其中精確性布管對(duì)于單根鋼管布管結(jié)果誤差為±1°，鋼管簇最優(yōu)排列的累計(jì)布管誤差為n×±1°(n為鋼管簇的鋼管數(shù)量)，而快速性布管相對(duì)精確性布管，運(yùn)算時(shí)間減少了89.17％；其中，單根鋼管布管結(jié)果誤差是指每根鋼管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整中的圓周向旋轉(zhuǎn)調(diào)整角度的誤差，鋼管簇最優(yōu)排列的累計(jì)布管誤差是指所有單根鋼管布管結(jié)果誤差的簡(jiǎn)單疊加。
手動(dòng)布管中相鄰管最小間隙的反饋以及模擬加工模塊，為排料師省去了大量的計(jì)算，并大大提高了手工排料的直觀性，大幅度提高了排管效率。
總體上來說，本發(fā)明對(duì)套料技術(shù)是一大推進(jìn)，不僅能使毛坯料的利用率達(dá)到最大，又為用戶大大提高了時(shí)間效率，從而為企業(yè)減少大量成本，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。



圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)包括NC文件處理模塊、參數(shù)設(shè)定模塊、布管模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和顯示模塊，其中 NC文件處理模塊從計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上讀取待處理NC文件，從文件中讀取原始鋼管加工數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)連同NC文件路徑存入數(shù)據(jù)管理模塊，當(dāng)布管完成后，從數(shù)據(jù)管理模塊取出布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)，生成NC文件存入計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器，并將生成的新NC文件的存儲(chǔ)路徑存入數(shù)據(jù)管理模塊； 參數(shù)設(shè)定模塊列出需要設(shè)定或修改的布管操作所需的布管各項(xiàng)參數(shù)供用戶設(shè)定或修改，并將這些數(shù)據(jù)一方面送入數(shù)據(jù)管理模塊，為后續(xù)的布管操作提供參數(shù)信息，另一方面送入計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上的參數(shù)文件進(jìn)行保存，作為下次程序運(yùn)行時(shí)的默認(rèn)值； 數(shù)據(jù)管理模塊從參數(shù)設(shè)定模塊獲得布管各項(xiàng)參數(shù)，從NC文件處理模塊獲取原始鋼管加工數(shù)據(jù)，并將布管各項(xiàng)參數(shù)和各管原始鋼管加工數(shù)據(jù)送入布管模塊，同時(shí)不斷接收布管模塊反饋的實(shí)時(shí)更新的各管布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)和各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)庫中的布管各項(xiàng)參數(shù)、布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)以及各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)送入顯示模塊于計(jì)算機(jī)人機(jī)交互界面上顯示； 布管模塊從數(shù)據(jù)管理模塊接收布管各項(xiàng)參數(shù)和各管原始鋼管加工數(shù)據(jù)進(jìn)行布管，通過對(duì)各管的相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)管簇的最優(yōu)排列，使管簇軸向總長(zhǎng)度最短，達(dá)到原材料利用率最大，同時(shí)在布管過程中實(shí)時(shí)將各管布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)和各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)反饋回?cái)?shù)據(jù)管理模塊； 顯示模塊負(fù)責(zé)顯示用戶在布管過程需要或期望觀測(cè)的數(shù)據(jù)，包括各管相貫線軌跡數(shù)據(jù)的二維顯示、各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)、手動(dòng)布管過程中當(dāng)前操作管與鄰管鄰邊最小間距、設(shè)定的布管各項(xiàng)參數(shù)、各管對(duì)應(yīng)的布管前讀入的原始NC文件路徑以及布管完成后生成的新的NC文件保存路徑； 所述的鋼管加工數(shù)據(jù)，包括用來擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)(以X、Y表示)、數(shù)控機(jī)床控制割槍運(yùn)動(dòng)的兩聯(lián)動(dòng)軸在這些離散點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度、鋼管半徑、管壁厚度，按照數(shù)據(jù)的可變性將鋼管加工數(shù)據(jù)中所有子數(shù)據(jù)項(xiàng)分為可變加工數(shù)據(jù)和不可變加工數(shù)據(jù)，其中，用來擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)(以X、Y表示)、數(shù)控機(jī)床控制割槍運(yùn)動(dòng)的兩聯(lián)動(dòng)軸在這些離散點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度為可變加工數(shù)據(jù)(由于可變加工數(shù)據(jù)正好構(gòu)成鋼管相貫線的軌跡曲線，故又將可變加工數(shù)據(jù)稱為相貫線軌跡數(shù)據(jù))，原因是可以擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)的Y與X之間的映射關(guān)系以及數(shù)控機(jī)床控制割槍運(yùn)動(dòng)的兩聯(lián)動(dòng)軸在每個(gè)離散點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度與該點(diǎn)坐標(biāo)之間的映射關(guān)系都可以通過布管操作重新組合。而鋼管加工數(shù)據(jù)中除可變加工數(shù)據(jù)外的其他項(xiàng)都是不可變加工數(shù)據(jù)，包括鋼管半徑、管壁厚度等，都屬于鋼管固有的特性而作為常數(shù)數(shù)據(jù)，其中鋼管半徑可用于擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)中的Y值轉(zhuǎn)換為角度值，具體為

或

管壁厚度可用于鋼管工藝坡口的計(jì)算，雖然本套料模塊是一個(gè)無用數(shù)據(jù)，但還是需要將其存入數(shù)據(jù)庫。
所述的布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)，與原始鋼管加工數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)種類一致，包括可以擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)(以X、Y表示)、數(shù)控機(jī)床控制割槍運(yùn)動(dòng)的兩聯(lián)動(dòng)軸在這些離散點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度、鋼管半徑、管壁厚度等，但除了鋼管半徑、管壁厚度這兩個(gè)數(shù)據(jù)外，其它數(shù)據(jù)均是變化了的，具體來說，是由于鋼管的相貫線軌跡曲線進(jìn)行了圓周向旋轉(zhuǎn)和軸向平移，使得軌跡曲線上各離散點(diǎn)在坐標(biāo)Y沒有平移的前提下，其坐標(biāo)X與坐標(biāo)Y的原映射關(guān)系以及坐標(biāo)X、坐標(biāo)Y與控制割槍運(yùn)動(dòng)的兩聯(lián)動(dòng)軸在該點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度的原映射關(guān)系被打亂并重新組合，并且各離散點(diǎn)的坐標(biāo)X在原值基礎(chǔ)上疊加了平移值。
所述布管各項(xiàng)參數(shù)，包括加工引入線長(zhǎng)度、加工間隙、自動(dòng)布管方案選擇以及手動(dòng)布管圓周向旋轉(zhuǎn)角度步長(zhǎng)和軸向移動(dòng)距離步長(zhǎng)等，其中，自動(dòng)布管方案包括精度優(yōu)先方案和速度優(yōu)先方案兩種。
所述相貫線軌跡數(shù)據(jù)，是指鋼管加工數(shù)據(jù)中的可變加工數(shù)據(jù)，包括用來擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)以及數(shù)控機(jī)床控制割槍運(yùn)動(dòng)的兩聯(lián)動(dòng)軸在每個(gè)離散點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度。
所述的NC文件處理模塊，包括NC文件讀取模塊和NC文件生成模塊，其中 NC文件讀取模塊作為整個(gè)套料模塊的輸入源，通過用戶從計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上選擇待布管NC文件，自動(dòng)讀入文件中原始鋼管加工數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)打包成一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)對(duì)象連同NC文件路徑，存入數(shù)據(jù)管理模塊，為后期的布管操作做好準(zhǔn)備；同時(shí)在讀入NC文件中原始鋼管加工數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)將可以擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)中的Y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為角度值，便于后續(xù)布管算法中角度映射到同一個(gè)角度范圍內(nèi)； NC文件生成模塊則整個(gè)套料模塊的輸出模塊，當(dāng)鋼管簇已排布完成后，原先在數(shù)據(jù)管理模塊中存儲(chǔ)的原始鋼管加工數(shù)據(jù)已通過布管模塊修改為布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)，該子模塊將布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)管理模塊中取出，自動(dòng)生成完整的NC文件，選擇單個(gè)文件輸出或選擇所有文件打包輸出，由用戶在計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上選擇路徑保存生成的新NC文件并由該子模塊將該文件保存路徑反饋回?cái)?shù)據(jù)管理模塊進(jìn)行存儲(chǔ)。
所述布管模塊，包括自動(dòng)布管模塊和手動(dòng)布管模塊，其中 自動(dòng)布管模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布管，使鋼管簇在保證相鄰管加工間隙的前提下按序號(hào)遞增的順序以及軸向總長(zhǎng)度最短的方案從右到左排成一行，即將待排布管相貫線不斷進(jìn)行以中心線為軸的圓周旋轉(zhuǎn)，直到一個(gè)周期2π，找到其可向已排布管軸向移動(dòng)的最大距離以及對(duì)應(yīng)的圓周旋轉(zhuǎn)調(diào)整角度，將待布管的該旋轉(zhuǎn)查找過程稱為試探性過程。根據(jù)鋼管相貫線曲率是否平緩以及用戶的實(shí)際要求，該自動(dòng)布管模塊提供兩套優(yōu)化方案供用戶選擇(用戶通過參數(shù)設(shè)定模塊即可選擇和更換方案)。第一種為“精度優(yōu)先”，即采用窮舉試探法，將待排布管的試探性過程以步長(zhǎng)1°完成(對(duì)于一個(gè)圓周周期2π＝360°，需要試探360次)，該方法能保證最優(yōu)結(jié)果中旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整的誤差≦1°，從而使得不管鋼管相貫線是怎樣的形狀，是否光滑，曲率是否平緩，曲線優(yōu)化結(jié)果始終為最優(yōu)解，但由于試探次數(shù)太多，使得優(yōu)化速度相對(duì)較慢，尤其當(dāng)鋼管數(shù)量較多時(shí)，其時(shí)間效率低的弊端就更明顯了。第二種方案克服了第一種方案中時(shí)間效率低的弊端，采用分塊查找算法思想，即將試探性過程分別以步長(zhǎng)α、β……γ、1°完成(α>β>……>γ>1°)。先粗找出大步長(zhǎng)(α、β……γ)下最優(yōu)解對(duì)應(yīng)的試探性旋轉(zhuǎn)角度，再以該角度為中心，該試探性過程所取角度步長(zhǎng)(α、β……γ中某個(gè))為半徑取出一個(gè)區(qū)間作為新試探性過程最優(yōu)旋轉(zhuǎn)角度查找區(qū)間(為能取到完整區(qū)間，前兩輪大步長(zhǎng)試探查找中查找區(qū)間兩端點(diǎn)不納入計(jì)算范圍，即取開區(qū)間)。最后以小步長(zhǎng)1°在半徑為γ的最終鎖定區(qū)間內(nèi)用窮舉法查找(端點(diǎn)作計(jì)算，即取閉區(qū)間)。在本軟件模塊中，兼顧到精度與時(shí)間效率，將試探性過程的步長(zhǎng)取為15°、5°和1°，使得該過程僅需次完成，運(yùn)算時(shí)間減少了89.17％，并且在各管相貫線曲率變化較平緩的情況下，所得布管結(jié)果與窮舉法幾乎一樣。但該方案所得優(yōu)化解不能總是保證為最優(yōu)解，尤其是當(dāng)相鄰兩管中有一管相貫線曲率不平緩(例如在很小的角度范圍內(nèi)曲線波浪形起伏幅度較大甚至有尖點(diǎn))時(shí)，該解無法保證為最優(yōu)解。因此，“精度優(yōu)先”和“速度優(yōu)先”兩套方案功能互補(bǔ)，但由于各自算法的特點(diǎn)無法取長(zhǎng)補(bǔ)短集成一體，用戶只能根據(jù)實(shí)際需要取其一(通過參數(shù)設(shè)定模塊進(jìn)行選擇)。
b)手動(dòng)布管模塊，使用戶在計(jì)算機(jī)繪圖界面上進(jìn)行模擬布管，為用戶根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)布管保留接口。用戶通過點(diǎn)擊左移、右移、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)按鈕手動(dòng)進(jìn)行各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整，各管的相貫線二維展開形狀在計(jì)算機(jī)繪圖界面上實(shí)時(shí)顯示和刷新供用戶觀測(cè)。該模塊還實(shí)時(shí)計(jì)算待布管和相鄰管相貫線的最小間隙，送入顯示模塊以便用戶觀察相臨管干涉情況。
所述顯示模塊，從數(shù)據(jù)管理模塊取得布管各項(xiàng)參數(shù)、布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)、各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)以及手動(dòng)布管過程中當(dāng)前操作管與鄰管鄰邊最小間距、各管對(duì)應(yīng)的布管前讀入的原始NC文件路徑以及布管完成后生成的新的NC文件保存路徑等等，尤其是布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)中的由各離散點(diǎn)擬和出的鋼管相貫線曲線軌跡的二維顯示，于計(jì)算機(jī)人機(jī)交互界面上顯示，該模塊包括相貫線軌跡顯示模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊，其中 相貫線軌跡顯示模塊，該模塊從數(shù)據(jù)管理模塊取得各管布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)，從中分離出由各離散點(diǎn)擬和出的鋼管相貫線曲線軌跡在計(jì)算機(jī)繪圖界面上顯示。包括靜態(tài)軌跡顯示和動(dòng)態(tài)軌跡顯示兩個(gè)子模塊。靜態(tài)軌跡顯示模塊將各管相貫線軌跡數(shù)據(jù)以類圖片形式顯示；動(dòng)態(tài)軌跡顯示模塊采用動(dòng)態(tài)繪圖方式模擬實(shí)際切削過程中割槍切割軌跡，采用的技術(shù)手段是使管簇相貫線顯示按一定的速度推行，顯示的曲線走向就是實(shí)際切割中割槍的軌跡走向，并與在當(dāng)前狀態(tài)下生成的NC文件相對(duì)應(yīng)，以便用戶更直觀的觀察布管效果。
數(shù)據(jù)顯示模塊，該模塊從“數(shù)據(jù)管理模塊”取得各管除布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)之外的其他用戶希望觀察的數(shù)據(jù)，包括相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)、布管各項(xiàng)參數(shù)、布管前讀入的原始NC文件路徑以及布管完成后生成的新的NC文件保存路徑。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控相貫線切割機(jī)套料模塊系統(tǒng)，其特征在于，包括NC文件處理模塊、參數(shù)設(shè)定模塊、布管模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和顯示模塊，其中
NC文件處理模塊從計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上讀取待處理NC文件，從文件中讀取原始鋼管加工數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)連同NC文件路徑存入數(shù)據(jù)管理模塊，當(dāng)布管完成后，從數(shù)據(jù)管理模塊取出布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)，生成NC文件存入計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器，并將生成的新NC文件的存儲(chǔ)路徑存入數(shù)據(jù)管理模塊；
參數(shù)設(shè)定模塊列出需要設(shè)定或修改的布管操作所需的布管各項(xiàng)參數(shù)供用戶設(shè)定或修改，并將這些數(shù)據(jù)一方面送入數(shù)據(jù)管理模塊，為后續(xù)的布管操作提供參數(shù)信息，另一方面送入計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上的參數(shù)文件進(jìn)行保存，作為下次程序運(yùn)行時(shí)的默認(rèn)值；
數(shù)據(jù)管理模塊從參數(shù)設(shè)定模塊獲得布管各項(xiàng)參數(shù)，從NC文件處理模塊獲取原始鋼管加工數(shù)據(jù)，并將布管各項(xiàng)參數(shù)和各管原始鋼管加工數(shù)據(jù)送入布管模塊，同時(shí)不斷接收布管模塊反饋的實(shí)時(shí)更新的各管布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)和各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)庫中的布管各項(xiàng)參數(shù)、布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)以及各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)送入顯示模塊于計(jì)算機(jī)人機(jī)交互界面上顯示；
布管模塊從數(shù)據(jù)管理模塊接收布管各項(xiàng)參數(shù)和各管原始鋼管加工數(shù)據(jù)進(jìn)行布管，通過對(duì)各管的相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)管簇的最優(yōu)排列，使管簇軸向總長(zhǎng)度最短，達(dá)到原材料利用率最大，同時(shí)在布管過程中實(shí)時(shí)將各管布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)和各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)反饋回?cái)?shù)據(jù)管理模塊；
顯示模塊負(fù)責(zé)顯示用戶在布管過程需要或期望觀測(cè)的數(shù)據(jù)，包括各管相貫線軌跡數(shù)據(jù)的二維顯示、各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)、手動(dòng)布管過程中當(dāng)前操作管與鄰管鄰邊最小間距、設(shè)定的布管各項(xiàng)參數(shù)、各管對(duì)應(yīng)的布管前讀入的原始NC文件路徑以及布管完成后生成的新的NC文件保存路徑；
所述的鋼管加工數(shù)據(jù)，包括用來擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)、數(shù)控機(jī)床控制割槍運(yùn)動(dòng)的兩聯(lián)動(dòng)軸在這些離散點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度、鋼管半徑、管壁厚度，其中各離散點(diǎn)坐標(biāo)以X、Y表示；
所述的布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)，與原始鋼管加工數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)種類一致，但其中的各離散點(diǎn)坐標(biāo)X在原值基礎(chǔ)上疊加了平移值；
所述布管各項(xiàng)參數(shù)，包括加工引入線長(zhǎng)度、加工間隙、自動(dòng)布管方案選擇以及手動(dòng)布管圓周向旋轉(zhuǎn)角度步長(zhǎng)和軸向移動(dòng)距離步長(zhǎng)，其中，自動(dòng)布管方案包括精度優(yōu)先方案和速度優(yōu)先方案兩種；
所述相貫線軌跡數(shù)據(jù)，是指鋼管加工數(shù)據(jù)中的可變加工數(shù)據(jù)，包括用來擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)以及數(shù)控機(jī)床控制割槍運(yùn)動(dòng)的兩聯(lián)動(dòng)軸在每個(gè)離散點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控相貫線切割機(jī)套料模塊系統(tǒng)，其特征是，所述鋼管加工數(shù)據(jù)，按照數(shù)據(jù)的可變性分為可變加工數(shù)據(jù)和不可變加工數(shù)據(jù)，其中，可變加工數(shù)據(jù)包括用來擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)、數(shù)控機(jī)床控制割槍運(yùn)動(dòng)的兩聯(lián)動(dòng)軸在這些離散點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度，可變加工數(shù)據(jù)通過布管操作會(huì)發(fā)生重新組合；不可變加工數(shù)據(jù)包括鋼管半徑、管壁厚度，屬于鋼管固有的特性而作為常數(shù)數(shù)據(jù)，其中鋼管半徑用于擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)中的Y值并轉(zhuǎn)換為角度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控相貫線切割機(jī)套料模塊系統(tǒng)，其特征是，所述的NC文件處理模塊，包括NC文件讀取模塊和NC文件生成模塊，其中
NC文件讀取模塊作為整個(gè)套料模塊的輸入源，通過用戶從計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上選擇待布管NC文件，自動(dòng)讀入文件中原始鋼管加工數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)打包成一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)對(duì)象連同NC文件路徑，存入數(shù)據(jù)管理模塊，為后期的布管操作做好準(zhǔn)備；同時(shí)在讀入NC文件中原始鋼管加工數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)將可以擬合出鋼管相貫線曲線軌跡的各離散點(diǎn)坐標(biāo)中的Y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為角度值，便于后續(xù)布管算法中角度映射到同一個(gè)角度范圍內(nèi)；
NC文件生成模塊則整個(gè)套料模塊的輸出模塊，當(dāng)鋼管簇已排布完成后，原先在數(shù)據(jù)管理模塊中存儲(chǔ)的原始鋼管加工數(shù)據(jù)已通過布管模塊修改為布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)，該子模塊將布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)管理模塊中取出，自動(dòng)生成完整的NC文件，選擇單個(gè)文件輸出或選擇所有文件打包輸出，由用戶在計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上選擇路徑保存生成的新NC文件并由該子模塊將該文件保存路徑反饋回?cái)?shù)據(jù)管理模塊進(jìn)行存儲(chǔ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)控相貫線切割機(jī)套料模塊系統(tǒng)，其特征是，所述NC文件生成模塊，其選擇單個(gè)文件輸出是指將每根鋼管布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)封裝在一個(gè)單獨(dú)的NC文件中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)控相貫線切割機(jī)套料模塊系統(tǒng)，其特征是，所述NC文件生成模塊，其選擇所有文件打包輸出是指將所有鋼管布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)封裝在同一個(gè)NC文件中，實(shí)現(xiàn)實(shí)際切割時(shí)連續(xù)性加工。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控相貫線切割機(jī)套料模塊系統(tǒng)，其特征是，所述的參數(shù)設(shè)定模塊，用于對(duì)布管各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改，所有布管參數(shù)保存于一個(gè)txt格式的參數(shù)文件中，該文件保存于硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上的該套料軟件的執(zhí)行文件目錄下，參數(shù)文件只對(duì)該模塊設(shè)為可讀可寫模式，而對(duì)其它模塊都設(shè)為只讀模式，即參數(shù)文件的修改只通過該模塊完成，其他模塊只能從參數(shù)文件中讀取數(shù)據(jù)，程序運(yùn)行時(shí)，參數(shù)文件以只讀模式將參數(shù)送入數(shù)據(jù)管理模塊，為程序輸送布管各項(xiàng)參數(shù)，當(dāng)用戶根據(jù)實(shí)際情況需要修改某些參數(shù)時(shí)，通過參數(shù)設(shè)定模塊修改參數(shù)文件。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控相貫線切割機(jī)套料模塊系統(tǒng)，其特征是，所述布管模塊，其調(diào)整相貫線軌跡位態(tài)，包括相貫線軌跡曲線繞鋼管中心線的圓周向旋轉(zhuǎn)調(diào)整和沿鋼管中心線的軸向移動(dòng)調(diào)整，對(duì)于同一根鋼管的多根相貫線，位態(tài)調(diào)整是同步的，即同步圓周向旋轉(zhuǎn)調(diào)整、同步軸向移動(dòng)調(diào)整。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的數(shù)控相貫線切割機(jī)套料模塊系統(tǒng)，其特征是，所述的布管模塊，其依次對(duì)由相同半徑的鋼管組成的管簇中每根鋼管進(jìn)行相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整后，得到的能使管簇軸向總長(zhǎng)度最短的各管形態(tài)集合，實(shí)現(xiàn)管簇的最優(yōu)排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的數(shù)控相貫線切割機(jī)套料模塊系統(tǒng)，其特征是，所述的布管模塊，包括兩個(gè)子模塊自動(dòng)布管模塊、手動(dòng)布管模塊，其中
自動(dòng)布管模塊從數(shù)據(jù)管理模塊取得布管所需的原始相關(guān)數(shù)據(jù)，使鋼管簇在保證相鄰管加工間隙的前提下按序號(hào)遞增的順序以及軸向總長(zhǎng)度最短的優(yōu)化要求從右到左排成一行，并將布管操作完成后的相關(guān)數(shù)據(jù)反饋回?cái)?shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新，根據(jù)鋼管相貫線曲率是否平緩以及用戶的實(shí)際要求，自動(dòng)布管模塊提供精度優(yōu)先和速度優(yōu)先兩套優(yōu)化方案供用戶選擇，前者保證優(yōu)化結(jié)果準(zhǔn)確度，后者保證優(yōu)化快速性，兩套方案功能互補(bǔ)，但由于各自算法的特點(diǎn)無法取長(zhǎng)補(bǔ)短集成一體，用戶只能根據(jù)實(shí)際需要取其一；
手動(dòng)布管模塊，實(shí)現(xiàn)用戶在計(jì)算機(jī)人機(jī)交互界面上進(jìn)行手動(dòng)模擬布管，即由該模塊從數(shù)據(jù)管理模塊取得原始鋼管加工數(shù)據(jù)和布管各項(xiàng)參數(shù)，用戶選中某根待布管后，通過點(diǎn)擊左移、右移、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)按鈕對(duì)該管進(jìn)行相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整，每一次調(diào)整都看成一次暫時(shí)性的布管完成，每一次調(diào)整后該模塊都把該管的布管操作完成后的鋼管加工數(shù)據(jù)和每根鋼管的相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋回?cái)?shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控相貫線切割機(jī)套料模塊系統(tǒng)，其特征是，所述的顯示模塊，包括數(shù)據(jù)顯示模塊和相貫線軌跡顯示模塊組成，其中
數(shù)據(jù)顯示模塊，其顯示的數(shù)據(jù)包括各管相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)、各管對(duì)應(yīng)的布管前讀入的原始NC文件路徑以及布管完成后生成的新的NC文件保存路徑、布管各項(xiàng)參數(shù)以及手動(dòng)布管過程中當(dāng)前操作管與鄰管鄰邊最小間距；
相貫線軌跡顯示模塊包括靜態(tài)軌跡顯示和動(dòng)態(tài)軌跡顯示兩個(gè)子模塊，靜態(tài)軌跡顯示模塊在用戶每次進(jìn)行操作后根據(jù)從數(shù)據(jù)管理模塊中實(shí)時(shí)刷新的新軌跡數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示各管相貫線的當(dāng)前二維展開形狀，以便用戶跟蹤和觀察自己的操作結(jié)果；動(dòng)態(tài)軌跡顯示模塊采用動(dòng)態(tài)繪圖方式模擬實(shí)際切削過程中割槍切割軌跡，使管簇相貫線顯示按一定的速度推行，顯示的曲線走向就是實(shí)際切割中割槍的軌跡走向，并與在當(dāng)前狀態(tài)下生成的NC文件相對(duì)應(yīng)，以便用戶更直觀的觀察布管效果。
全文摘要
一種用于數(shù)控切割技術(shù)領(lǐng)域的數(shù)控相貫線切割機(jī)套料模塊系統(tǒng)，包括NC文件處理模塊、參數(shù)設(shè)定模塊、布管模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和顯示模塊，NC文件處理模塊從計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器上讀取待處理NC文件，生成新的NC文件存入計(jì)算機(jī)硬盤或移動(dòng)存儲(chǔ)器，參數(shù)設(shè)定模塊列出需要設(shè)定或修改的布管操作所需的布管各項(xiàng)參數(shù)供用戶設(shè)定或修改，數(shù)據(jù)管理模塊為其他模塊傳輸接收數(shù)據(jù)，布管模塊接收布管各項(xiàng)參數(shù)和各管原始鋼管加工數(shù)據(jù)進(jìn)行布管，通過對(duì)各管的相貫線軌跡位態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)管簇的最優(yōu)排列，顯示模塊負(fù)責(zé)顯示用戶在布管過程需要或期望觀測(cè)的數(shù)據(jù)。本發(fā)明不僅能使毛坯料的利用率達(dá)到最大，又為用戶大大提高了時(shí)間效率。
文檔編號(hào)G05B19/18GK101364101SQ200810042480
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者殷躍紅, 陳柳蕓, 徐文超, 鵬 李, 健 陸 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)