一种砂轮智能切换方法及装置与流程

本公开涉及智能制造和研磨装置技术领域，具体涉及一种砂轮智能切换方法及装置。

背景技术：

在针对金属、木材、瓷器、混凝土或其他原材料的坯料或工件进行的生产加工过程中，如何实现对砂轮等磨削工具按照需求的自动切换是一个热点问题，如果一直不切换砂轮，很难生产出合格质量的满意产品，也可能会导致部分砂轮磨损率增大的问题。而频繁地根据工件研磨情况更换砂轮，则需要人工去时刻盯着，人工劳动强度很大，而且容易出现换错砂轮、没换等情况，不适合长时间、无人监督的运行，很是不便。目前，砂轮切换的方法有：中国专利申请号cn107350905a-一种多砂轮互相切换的刀具打磨设备，通过固定杆上插接有能相对固定座转动的转动盘，在所述转动盘上活动设有多个规格不一的砂轮，能使某一个砂轮与驱动机构连接传动的切换机构来实习砂轮切换，虽然这个技术方案可以切换砂轮，但是该方案只是涉及硬件结构上的改变，并不能智能的切换砂轮，频繁的切换砂轮会缩短砂轮的使用寿命，加工效率低下，在实际的生产中很不方便，甚至需要人工去判断切换砂轮。

技术实现要素：

为解决上述问题，本公开提供一种砂轮智能切换方法及装置的技术方案，在上位机中，导入cad格式的将工件模型轮廓线后，根据将工件模型轮廓线分为的加工轨迹节点分段，每种加工轨迹节点分段对应一种砂轮，所述切换机构根据不同类型的状态切换信号进行砂轮的切换，上位机在根据加工轨迹节点分段发送切换信号给切换机构进行砂轮的切换。

为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种砂轮智能切换方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，读取工件模型轮廓线数据；

步骤2，将工件模型轮廓线数据中的加工路径按照轮廓线元素进行分段获得路径节点；

步骤3，根据工件模型轮廓线数据建立工件坐标系；

步骤4，映射出各个路径节点在工件坐标系的位置信息作为节点坐标；

步骤5，根据路径节点切换到的轮廓线元素映射到每种砂轮类型构成加工序列；

步骤6，将加工序列按照砂轮类型排序得到有序加工序列；

步骤7，控制加工设备按照有序加工序列进行磨削并切换砂轮。

进一步地，在步骤1中，工件模型轮廓线数据包括但不限于cad/cam软件的矢量图，形式为规则或不规则线段构成的线条，为人工对工件模型轮廓线进行实体造型生成的加工路径。

进一步地，在步骤2中，将工件模型轮廓线数据中的加工路径按照轮廓线元素进行分段获得路径节点的方法为：从工件模型轮廓线数据中的轮廓线(即加工路径)的起点开始，加工路径出现拐点或转折点则将这一段的线段分解为轮廓线元素，轮廓线的拐点或转折点为直线、斜线、弧线之间的相互转变点，如果轮廓线元素发生改变，则在改变点标记设置为路径节点；其中，轮廓线元素包括但不限于：横直线段，上竖直线段、下竖直线段、左斜线段、右斜线段、凸圆弧线段、凹圆弧线段、左半凸圆弧线段、右半凸圆弧线段、左半凹圆弧线段和右半凹圆弧线段，横直线段为“—”型；上竖直线段和下竖直线段的相对位置分别位于横直线段的上方和下方，为“|”型；左斜线段为“\”型、右斜线段为“/”型；凸圆弧线段为向上的半圆弧线，即“∩”型；凹圆弧线段为向下的半圆弧线，即“∪”型；左半凸圆弧线段为向上的半圆弧线的左边一半；即“∩”型的左边一半，右半凸圆弧线段为向上的半圆弧线的右边一半，即“∩”型的右边一半；左半凹圆弧线段为向下的半圆弧线的左边一半，即“∪”型的左边一半；右半凹圆弧线段为向下的半圆弧线的右边一半，即“∪”型的右边一半。

进一步地，在步骤3中，根据工件模型轮廓线数据建立工件坐标系的方法为：通过工件模型轮廓线中的相对位置在工件坐标系中的预设坐标值，从工件模型轮廓线的起点确定为工件坐标系原点的位置，从而将机床坐标系原点o机床偏移到所需的工件坐标系原点，这样就建立了一个以o为原点的工件坐标系；建立工件坐标系前，坐标是砂轮当前位置在机床坐标系中的坐标，即x坐标为φx机床，z坐标为za，建立了工件坐标系后，坐标即是砂轮当前位置在工件坐标系中的坐标，即x坐标为φx工件，z坐标为0。

进一步地，在步骤4中，映射出各个路径节点在工件坐标系的位置信息作为节点坐标的方法为：标记出各个路径节点在工件坐标系的相对位置的坐标，即节点坐标。

进一步地，在步骤5中，根据路径节点切换到的轮廓线元素映射到每种砂轮类型构成加工序列的方法为：将路径节点切换到的轮廓线元素映射到每种砂轮类型，砂轮类型包括但不限于大圆弧砂轮、小圆弧砂轮、直角砂轮、v型砂轮、前角砂轮，则大圆弧砂轮映射到凸圆弧线段，小圆弧砂轮映射到凹圆弧线段，直角砂轮映射到上竖直线段和下竖直线段，v型砂轮映射到左斜线段和右斜线段，前角砂轮映射到横直线段，其中，大圆弧砂轮和小圆弧砂轮用于磨削“∩”型凸圆弧线段和“∪”型的凹圆弧线段，磨削口的截面形状均为“∪”型；直角砂轮用于磨削上竖直线段和下竖直线，磨削口的截面形状为“凵”型；v型砂轮用于磨削“\”型的左斜线段和“/”型的右斜线段，磨削口的截面形状为“v”型；前角砂轮用于磨削“—”型的横直线段，磨削口的截面形状为“口”型或“凵”型，切换的意义为上一个轮廓线元素在经过路径节点后转换到下一个轮廓线元素。

进一步地，在步骤5中，加工序列为数组形式的有序元素序列，加工序列中的元素为二元组形式，每个元素包括节点坐标和砂轮类型两个数据成员。

进一步地，在步骤6中，将加工序列按照砂轮类型排序得到有序加工序列的方法为，依照砂轮类型的顺序：前角砂轮、大圆弧砂轮、直角砂轮、v型砂轮、小圆弧砂轮的顺序，将加工序列的元素中的砂轮类型值进行排序得到有序加工序列。

进一步地，在步骤7中，控制加工设备按照有序加工序列进行磨削并切换砂轮的方法为，从工件模型轮廓线数据中的加工路径的起点开始，依次按照有序加工序列中，加工设备的控制砂轮切换机构在加工到有序加工序列的元素节点坐标对应的砂轮类型发生变化时切换砂轮；

即每次一种砂轮类型磨完时才会切换新的砂轮类型，磨削对应的节点坐标所在的位置，无需频繁切换砂轮；

其中，加工设备包括但不限于数控机床、数控铣床任意一种，加工设备包括砂轮切换机构，所述砂轮切换装置包括固定座，固定座上设有固定杆，在所述的固定杆上插接有能相对固定座转动的转动盘，在所述转动盘上活动设有多个砂轮类型不一样的砂轮，在所述转动盘上设有能带动某一个砂轮转动的驱动机构，在所述转动盘上设有能使某一个砂轮与驱动机构连接传动的切换机构，所述驱动机构包括设置在转动盘上的第一驱动电机，在所述的第一驱动电机上设有第一齿轮，在所述砂轮上设有转动轴，在所述转动轴上设有第二齿轮，通过驱动机构每次带动一个砂轮进行研磨作业，然后通过切换机构切换不同砂轮类型的砂轮与驱动机构连接传动，上位机在加工到有序加工序列的元素节点坐标对应的砂轮类型发生变化时切换砂轮发送元素节点坐标对应的砂轮类型的切换信号给切换机构进行砂轮的切换。

本发明还提供了一种砂轮智能切换装置，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：

模型轮廓线读取单元，用于读取工件模型轮廓线数据；

路径节点分段单元，用于将工件模型轮廓线数据中的加工路径按照轮廓线元素进行分段获得路径节点；

坐标系建立单元，用于根据工件模型轮廓线数据建立工件坐标系；

节点坐标映射单元，用于映射出各个路径节点在工件坐标系的位置信息作为节点坐标；

砂轮类型映射单元，用于根据路径节点切换到的轮廓线元素映射到每种砂轮类型构成加工序列；

加工序列排序单元，用于将加工序列按照砂轮类型排序得到有序加工序列；

砂轮切换单元，用于控制加工设备按照有序加工序列进行磨削并切换砂轮。

本公开的有益效果为：本发明提供一种砂轮智能切换方法及装置，根据工件模型轮廓线数据中的加工路径的相邻的加工路径的转变来设置下一段路径的转换节点，能够根据加工序列预判切换类型，可以根据排序一次性的切换好砂轮，对工件对应的相对坐标位置进行加工，不用频繁的切换砂轮，从而延长了砂轮的使用寿命，提高了加工效率，由于可以切换不同的对应类型的砂轮针对性的对工件进行磨削，因此磨削质量很高，提高了传统磨削方法的工件加工精度和质量，无需人工监督，加工过程自动化完成，减少了人工成本。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：

图1所示为一种砂轮智能切换方法的流程图；

图2所示为轮廓线元素图；

图3所示为五种类型砂轮的横截面图；

图4所示为一种砂轮智能切换装置图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示为根据本公开的一种砂轮智能切换方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本公开的实施方式的一种砂轮智能切换方法。

本公开提出一种砂轮智能切换方法，具体包括以下步骤：

步骤1，读取工件模型轮廓线数据；

步骤2，将工件模型轮廓线数据中的加工路径按照轮廓线元素进行分段获得路径节点；

步骤3，根据工件模型轮廓线数据建立工件坐标系；

步骤4，映射出各个路径节点在工件坐标系的位置信息作为节点坐标；

步骤5，根据路径节点切换到的轮廓线元素映射到每种砂轮类型构成加工序列；

步骤6，将加工序列按照砂轮类型排序得到有序加工序列；

步骤7，控制加工设备按照有序加工序列进行磨削并切换砂轮。

进一步地，在步骤1中，工件模型轮廓线数据包括但不限于cad/cam软件的矢量图，形式为规则或不规则线段构成的线条，为人工对工件模型轮廓线进行实体造型生成的加工路径。

进一步地，在步骤2中，将工件模型轮廓线数据中的加工路径按照轮廓线元素进行分段获得路径节点的方法为：从工件模型轮廓线数据中的轮廓线(即加工路径)的起点开始，加工路径出现拐点或转折点则将这一段的线段分解为轮廓线元素，轮廓线的拐点或转折点为直线、斜线、弧线之间的相互转变点，如果轮廓线元素发生改变，则在改变点标记设置为路径节点；其中，如图2，从左到右依次所示，轮廓线元素包括但不限于：横直线段(图2中的0上方对应的图样)，上竖直线段(图2中的1上方对应的图样)、下竖直线段(图2中的2上方对应的图样)、左斜线段(图2中的3上方对应的图样)、右斜线段(图2中的4上方对应的图样)、凸圆弧线段(图2中的5上方对应的图样)、凹圆弧线段(图2中的6上方对应的图样)、左半凸圆弧线段(图2中的7上方对应的图样)、右半凸圆弧线段(图2中的8上方对应的图样)、左半凹圆弧线段(图2中的9上方对应的图样)和右半凹圆弧线段(图2中的10上方对应的图样)，横直线段为“—”型；上竖直线段和下竖直线段的相对位置分别位于横直线段的上方和下方，为“|”型；左斜线段为“\”型、右斜线段为“/”型；凸圆弧线段为向上的半圆弧线，即“∩”型；凹圆弧线段为向下的半圆弧线，即“∪”型；左半凸圆弧线段为向上的半圆弧线的左边一半；即“∩”型的左边一半，右半凸圆弧线段为向上的半圆弧线的右边一半，即“∩”型的右边一半；左半凹圆弧线段为向下的半圆弧线的左边一半，即“∪”型的左边一半；右半凹圆弧线段为向下的半圆弧线的右边一半，即“∪”型的右边一半。

进一步地，在步骤3中，根据工件模型轮廓线数据建立工件坐标系的方法为：通过工件模型轮廓线中的相对位置在工件坐标系中的预设坐标值，从工件模型轮廓线的起点确定为工件坐标系原点的位置，从而将机床坐标系原点o机床偏移到所需的工件坐标系原点，这样就建立了一个以o为原点的工件坐标系；建立工件坐标系前，坐标是砂轮当前位置在机床坐标系中的坐标，即x坐标为φx机床，z坐标为za，建立了工件坐标系后，坐标即是砂轮当前位置在工件坐标系中的坐标，即x坐标为φx工件，z坐标为0。

进一步地，在步骤4中，映射出各个路径节点在工件坐标系的位置信息作为节点坐标的方法为：标记出各个路径节点在工件坐标系的相对位置的坐标，即节点坐标。

进一步地，在步骤5中，根据路径节点切换到的轮廓线元素映射到每种砂轮类型构成加工序列的方法为：将路径节点切换到的轮廓线元素映射到每种砂轮类型，例如，如图3所示，从左到右分别有五种砂轮类型，分别为大圆弧砂轮、小圆弧砂轮、直角砂轮、v型砂轮、前角砂轮，则大圆弧砂轮映射到凸圆弧线段，小圆弧砂轮映射到凹圆弧线段，直角砂轮映射到上竖直线段和下竖直线段，v型砂轮映射到左斜线段和右斜线段，前角砂轮映射到横直线段，其中，大圆弧砂轮和小圆弧砂轮用于磨削“∩”型凸圆弧线段和“∪”型的凹圆弧线段，磨削口的截面形状均为“∪”型；直角砂轮用于磨削上竖直线段和下竖直线，磨削口的截面形状为“凵”型；v型砂轮用于磨削“\”型的左斜线段和“/”型的右斜线段，磨削口的截面形状为“v”型；前角砂轮用于磨削“—”型的横直线段，磨削口的截面形状为“口”型或“凵”型，切换的意义为上一个轮廓线元素在经过路径节点后转换到下一个轮廓线元素。

进一步地，在步骤5中，加工序列为数组形式的有序元素序列，加工序列中的元素为二元组形式，每个元素包括节点坐标和砂轮类型两个数据成员。

进一步地，在步骤6中，将加工序列按照砂轮类型排序得到有序加工序列的方法为，例如，依照砂轮类型的顺序：前角砂轮、大圆弧砂轮、直角砂轮、v型砂轮、小圆弧砂轮的顺序，将加工序列的元素中的砂轮类型值进行排序得到有序加工序列。

进一步地，在步骤7中，控制加工设备按照有序加工序列进行磨削并切换砂轮的方法为，从工件模型轮廓线数据中的加工路径的起点开始，依次按照有序加工序列中，加工设备的控制砂轮切换机构在加工到有序加工序列的元素节点坐标对应的砂轮类型发生变化时切换砂轮；

即每次一种砂轮类型磨完时才会切换新的砂轮类型，磨削对应的节点坐标所在的位置，无需频繁切换砂轮；

其中，加工设备包括但不限于数控机床、数控铣床任意一种，加工设备包括砂轮切换机构，所述砂轮切换装置包括固定座，固定座上设有固定杆，在所述的固定杆上插接有能相对固定座转动的转动盘，在所述转动盘上活动设有多个砂轮类型不一样的砂轮，在所述转动盘上设有能带动某一个砂轮转动的驱动机构，在所述转动盘上设有能使某一个砂轮与驱动机构连接传动的切换机构，所述驱动机构包括设置在转动盘上的第一驱动电机，在所述的第一驱动电机上设有第一齿轮，在所述砂轮上设有转动轴，在所述转动轴上设有第二齿轮，通过驱动机构每次带动一个砂轮进行研磨作业，然后通过切换机构切换不同砂轮类型的砂轮与驱动机构连接传动，上位机在加工到有序加工序列的元素节点坐标对应的砂轮类型发生变化时切换砂轮发送元素节点坐标对应的砂轮类型的切换信号给切换机构进行砂轮的切换。

本公开的实施例提供的一种砂轮智能切换装置，如图4所示为本公开的一种砂轮智能切换装置图，该实施例的一种砂轮智能切换装置包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种砂轮智能切换装置实施例中的步骤。

所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：

模型轮廓线读取单元，用于读取工件模型轮廓线数据；

路径节点分段单元，用于将工件模型轮廓线数据中的加工路径按照轮廓线元素进行分段获得路径节点；

坐标系建立单元，用于根据工件模型轮廓线数据建立工件坐标系；

节点坐标映射单元，用于映射出各个路径节点在工件坐标系的位置信息作为节点坐标；

砂轮类型映射单元，用于根据路径节点切换到的轮廓线元素映射到每种砂轮类型构成加工序列；

加工序列排序单元，用于将加工序列按照砂轮类型排序得到有序加工序列；

砂轮切换单元，用于控制加工设备按照有序加工序列进行磨削并切换砂轮。

所述一种砂轮智能切换装置可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种砂轮智能切换装置，可运行的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种砂轮智能切换装置的示例，并不构成对一种砂轮智能切换装置的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种砂轮智能切换装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种砂轮智能切换装置运行装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种砂轮智能切换装置可运行装置的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种砂轮智能切换装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard，smc)，安全数字(securedigital，sd)卡，闪存卡(flashcard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。