一种传动皮带轨迹错位的处理方法
【专利摘要】本发明是一种传动皮带轨迹错位的处理方法，该方法包括检测皮带起始位置、默认皮带的起始位置坐标、检测皮带运动轨迹、计算图形是否闭合及更新等步骤，其是将当前点为起点，调整运动点的坐标，使其起点和终点保持一致。本发明采用错位处理技术，极大的提高了摩擦力比较小、皮带变形比较大的高速激光机的加工效率，避免了手工调整加工图形的工作量；避免了图形中出现几个封口不闭合的残次品，降低了损耗，降低了生产成本。
【专利说明】一种传动皮带轨迹错位的处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及激光雕刻切割机，准确地说是一种针对激光雕刻切割机的传动皮带进 行轨迹错位的校正方法，该方法通过矢量图形数据进行优化处理，以解决皮带传动装置中 由于皮带拉伸引起的间隙及错位问题。
【背景技术】
[0002] 激光机是利用激光对需要雕刻的材料进行雕刻的科技设备，它包括激光器和其输 出光路上的气体喷头，所说气体喷头的一端为窗口、另一端为与激光器光路同轴的喷口，气 体喷头的侧面连接有气管，特别是所说气管与空气或氧气源相连接，激光机能大大提高雕 刻的效率，使被雕刻处的表面光滑、圆润，迅速地降低被雕刻的非金属材料的温度，减少被 雕刻物的形变和内应力；可广泛地用于对各种非金属材料进行精细雕刻的领域。激光机作 为一种通用型雕刻切割机械，在近10年得到了广泛的应用。从2004年的仅用于广告、印刷 行业，到目前大量的用于服装、工艺品、皮革、广告、印刷、包装、金属加工等等行业。可以说 只要材料不过分的易燃或热敏感、只要用到切割或者雕刻功能，都可以用激光机来进行加 工。
[0003] 在使用过程中发现，由于激光机使用的传动装置绝大部分是齿轮加皮带所形成的 结构，而由于摩擦力的存在且皮带本身具有拉伸变形的特性，这就使得激光头在切割过程 当中存在定位不准的情况。如图1所示，会使得封闭图形封口位置不闭合，矩形框所圈定的 部分显示出圆形的封口不能闭合。
[0004] 目前为止为了解决这个问题，市场上存在一种临时解决方案：全手工调整，重新进 行定位。这种方法存在三个缺陷：一、对操作人员要求太高，针对激光机使用情况做的调查 可知，大部分操作激光机的人员都是高中以下学历；二、严重影响加工效率，手动调整顺序 及起点是一个漫长的过程，并且存在调错的可能；三、调整方法不具有可重复操作性。
【发明内容】
[0005] 发明人发现，当激光机加工过程中，由于皮带拉伸引起定位不准时，会使得封闭图 形封口位置不闭合，而这些不闭合是由于皮带在X方向或者y方向错位引起的。在皮带这些 柔性传动装置中，由于摩擦力的存在使得传动皮带产生大约0. 1-lmm的拉伸变形，这个拉 伸变形在柔性缓冲方面能避免机床的强烈震动，但是在加工精度方面却引入了负面影响， 使得机床的定位产生偏差。
[0006] 对机械运动过程进行分析，以机器限位点为坐标系原点，当机器向X正方向运动 时，由于机械摩擦，此时皮带产生拉伸变形使得当前机器的位置比理论位置"滞后"（靠近〇 点）；而当机器向X轴负方向运动时，皮带拉伸变形使得当前位置比理论位置"超前"（远离 〇点）。对于柔性传动机械，这个尺寸的误差是可以忽略不计的，从定位方面考虑误差，错位 产生与消除仅仅和坐标轴的运动方向有关系。
[0007] 因此，本发明的首要目地是提供一种传动皮带轨迹错位的处理方法，该方法能够 使激光机在雕刻时准确形成封闭的图形，避免皮带轨迹的错位。
[0008] 本发明的另一个目地在于提供一种传动皮带轨迹错位的处理方法，该方法便于实 现，成本低廉，可大大提供激光机的雕刻、切割效率。
[0009] 为达到上述目的，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0010] 一种传动皮带轨迹错位的处理方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
[0011] 1、检测皮带起始位置；
[0012] 2、默认皮带的起始位置坐标为（0,0);
[0013] 3、持续检测皮带运动轨迹，判断构成其运动轨迹的运动点是否是有效的图元，是 则进行记录，否则重新检测；
[0014] 4、计算有效的图元所构成的图形是否闭合，是则转到第7步，否则，转到第5步；
[0015] 5、取起点和终点中具有偏移的点为新起点，并根据新起点更新皮带运动轨迹，检 测更新后的皮带的运动轨迹，并判断更新后的运动轨迹的运动点是否是有效图元，是则进 行记录，否则重新检测；
[0016] 6、计算第5步的有效图元所构成的图形是否闭合，是则转到第7步，否则，转到第 5步；
[0017] 7、遍历运动轨迹中的运动点并假设以当前点为起点，调整运动点的坐标，使其起 点和终点保持一致。
[0018] 所述的起点和终点保持一致，是指起点和终点在坐标轴上的拉伸方向的坐标保持 一致。
[0019] 实际应用过程中，在定位精度方面有要求的加工都是属于切割加工，且切割图形 首尾相连，只有在这种情况下首尾的精确定位才有意义，此时的精确定位要求是为了把工 件切掉（当错位时就有部分粘连而无法切掉）。而在任何一个闭合的图形内部，它的所有坐 标轴方向的换向次数都是偶数，比如一个二维的圆，X轴和y轴方向的换向次数都是2次， 其中正负各一次相互抵消而回到起点原位。由此把错位问题进行简化，我们不再考虑图形 内部的具体细节，而只需要保证在加工一个图形和结束加工时，皮带在坐标轴各个方向上 的拉伸一致即可。对进来的数据整体进行遍历，在不修改图形加工顺序及方向的前提下，改 变每个图形的加工起点。在二维坐标系中由于闭合图形的X轴和y轴方向的换向次数为偶 数，及X轴方向和y轴方向的皮带拉伸量在闭合图形轨迹中可以抵消掉，所以算法只需保证 进入图形之前和图形结束之后的X轴方向和y轴方向的拉伸保持一致即可。在此基础上查 找每个图的每个节点，满足这个要求的节点都能满足"错位处理"功能的处理效果，因此可 以有效地消除皮带错位轨迹，雕刻时准确形成封闭的图形。
[0020] 所述具有偏移的点是指起点或终点中偏移角最小的点。所述的偏移，是指皮带运 动时，当前终点与下一个起点的运动方向通常会发生变化，变化运动方向时，当前终点与下 一个起点不是位于同一直线上，而是具有一定的夹角，这种运动轨迹的变化就是偏移，夹角 就是偏移角。偏移角最小，就是指下一个起点开始，所有运动方向上的运动点与当前终点的 偏移角相比，最小。
[0021] 所述图元以点坐标的形式保存于内存中，一系列连续运动并且开启激光点构成运 动轨迹，这一系列点就是一个个图元，关闭激光的点构成一该个空移动指令，不构成图元； 机器加工过程就是一系列的点运动过程，在运动的同时开关激光。
[0022] 所述遍历运动轨迹中的运动点并假设以当前点为起点，调整运动点的坐标，是将 偏移角度最小的起点和终点的拉伸方向的坐标叠加到运动点上。
[0023] 本发明与现有技术相比，采用错位处理技术，能够使激光机在雕刻时准确形成封 闭的图形，避免皮带轨迹的错位，极大的提高了摩擦力比较小、皮带变形比较大的高速激光 机的加工效率，避免了手工调整加工图形的工作量；避免了一版图形中出现几个封口不闭 合的残次品，降低了损耗，降低了生产成本；进一步推动了激光机产业向更高一步精度加工 行业的普及。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1是现有技术的皮带运动轨迹效果图。
[0025] 图2是本发明实现的皮带运动轨迹效果图。
[0026] 图3是本发明所实现的控制流程图。
【具体实施方式】
[0027] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0028] 请参阅图2、图3所示，本发明所实现的传动皮带轨迹错位的处理方法，具体包括 如下步骤：
[0029] 1、启动，系统进行初始化，并检测皮带起始位置。
[0030] 2、初始化完成后，默认皮带的起始位置坐标为（0,0)。
[0031] 3、持续检测皮带运动轨迹，判断构成其运动轨迹的运动点是否是有效的图元，是 则进行记录，否则重新检测。
[0032] 图元以点坐标的形式保存于内存中，一系列连续运动并且开启激光点构成运动轨 迹，这一系列点就是一个个图元，关闭激光的点构成一该个空移动指令，不构成图元；判断 的过程就是判断运动点是否运动，且是否开启激光，是则记录该坐标为图元，否则不进行记 录。
[0033] 机器加工过程实质上就是一系列的点运动过程，在运动的同时开关激光，就完成 图元的控制。
[0034] 4、计算有效的图元所构成的图形是否闭合，是则转到第7步，否则，转到第5步；
[0035] 5、取起点和终点中偏移角最小的点为新起点，改变图元起点及方向，并根据新起 点更新皮带运动轨迹，更新P为新的图元终点，更新当前方向为图元结束方向。
[0036] 检测更新后的皮带的运动轨迹，并判断更新后的运动轨迹的运动点是否是有效图 元，是则进行记录，否则重新检测。
[0037] 6、计算第5步的有效图元所构成的图形是否闭合，是则转到第7步，否则，转到第 5步。
[0038] 7、遍历运动轨迹中的运动点并假设以当前点为起点，调整运动点的坐标，使其起 点和终点保持一致。
[0039] 遍历运动轨迹中的运动点并假设以当前点为起点，调整运动点的坐标，是将偏移 角度最小的起点和终点的拉伸方向的坐标叠加到所有的运动点上。所述的起点和终点保持 一致，是指起点和终点在坐标轴上的拉伸方向的坐标保持一致。即P点到起点和图元结束 方向（图元结束方向就是终点方向）一致。
[0040] 因此，本发明的通过对皮带运动轨迹的计算、调整，使整个皮带运动轨迹完成封闭 的过程，避免了由于机械摩擦、皮带产生拉伸变形产生的错位。极大的提高了摩擦力比较 小、皮带变形比较大的高速激光机的加工效率，避免了手工调整加工图形的工作量；避免了 一版图形中出现几个封口不闭合的残次品，降低了损耗，降低了生产成本。
[0041] 且该方法控制简单，便于实现，成本低廉，可大大提供激光机的雕刻、切割效率。
[0042] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种传动皮带轨迹错位的处理方法，其特征在于该方法包括如下步骤： 1) 、检测皮带起始位置； 2) 、默认皮带的起始位置坐标为（0,0); 3) 、持续检测皮带运动轨迹，判断构成其运动轨迹的运动点是否是有效的图元，是则进 行记录，否则重新检测； 4) 、计算有效的图元所构成的图形是否闭合，是则转到第7)步，否则，转到第5)步； 5) 、取起点和终点中具有偏移的点为新起点，并根据新起点更新皮带运动轨迹，检测更 新后的皮带的运动轨迹，并判断更新后的运动轨迹的运动点是否是有效图元，是则进行记 录，否则重新检测； 6) 、计算第5)步的有效图元所构成的图形是否闭合，是则转到第7)步，否则，转到第5) [K 少； 7) 、遍历运动轨迹中的运动点并假设以当前点为起点，调整运动点的坐标，使其起点和 终点保持一致。
2. 如权利要求1所述的传动皮带轨迹错位的处理方法，其特征在于所述的步骤7)中， 起点和终点保持一致，是指起点和终点在坐标轴上的拉伸方向的坐标保持一致。
3. 如权利要求1所述的传动皮带轨迹错位的处理方法，其特征在于所述步骤5中，具有 偏移的点是指起点或终点中偏移角最小的点。
4. 如权利要求1所述的传动皮带轨迹错位的处理方法，其特征在于所述图元以点坐标 的形式保存于内存中，一系列连续运动并且开启激光点构成运动轨迹，这一系列点就是一 个个图元，关闭激光的点构成一该个空移动指令，不构成图元。
5. 如权利要求1所述的传动皮带轨迹错位的处理方法，其特征在于所述步骤7)中，遍 历运动轨迹中的运动点并假设以当前点为起点，调整运动点的坐标，是将偏移角度最小的 起点和终点的拉伸方向的坐标叠加到运动点上。
【文档编号】B23K26/70GK104096982SQ201410314133
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】刘杰 申请人:深圳市泰智科技有限公司