[发明专利]一种弯管数控数模到CAD数模转换的方法

摘要

本发明公开了一种弯管数控数模到CAD数模转换的方法，其实现步骤为：(1)获取弯管的加工坐标值；(2)获得1×4矩阵；(3)获得首尾点转换后的空间坐标值；(4)计算弯管控制点的坐标值；(5)建立弯管计算机辅助设计CAD模型。本发明转换的方法首先是根据数控弯管机获取弯管的加工坐标值，然后再根据弯管的加工变换矩阵将弯管的加工坐标值转换为弯管的控制点坐标值，利用控制点坐标可在CAD平台建立CAD模型，解决了数控弯管模型无法被正确加载到CAD平台的问题，提高弯管设计数模的精度，可用于弯管实体逆向建模的应用场景。

主权项

1.一种弯管数控数模到CAD数模转换的方法，包括如下步骤：(1)获取弯管的加工坐标值：将弯管实体输入到数控弯管机，得到弯管在加工坐标系YBC中的加工坐标值；(2)获得1×4矩阵：(2a)按照下式，在笛卡尔坐标系oxyz中，设置由弯管中每一个直线段首点初始坐标值组成的1×4矩阵：其中，表示由弯管中第i个直线段首点初始坐标值组成的矩阵，i的取值范围为[1，n]，n表示弯管中直线段的总数；所述弯管直线段首点是指，在笛卡尔坐标系oxyz中由坐标系原点延y轴正向进给加工，将弯管中所有直线段最先经过坐标系原点的端点界定为该直线段的首点；(2b)按照下式，在笛卡尔坐标系oxyz中，设置由弯管中每一个直线段尾点初始坐标值组成的1×4矩阵：其中，表示由弯管中第i个直线段尾点初始坐标值组成的矩阵，Y_k表示弯管的第k个加工坐标值中的直线段的进给距离，k的取值范围是[1，n]，k与i的取值相同；所述弯管直线段尾点是指，弯管在笛卡尔坐标系oxyz中由坐标系原点延y轴正向进给加工，将弯管中所有直线段最后经过坐标系原点的端点界定为该直线段的尾点；(3)获得首尾点转换后的空间坐标值：(3a)在笛卡尔坐标系oxyz中，按照下式，转换弯管中每一个由直线段首点坐标值组成的1×4矩阵其中，s_i表示由弯管中第i个直线段首点转换后的空间坐标值组成的矩阵，A₁表示转管变换矩阵，A₂表示弯管变换矩阵，A₃表示送管变换矩阵，·表示相乘操作；所述的转管变换矩阵A₁的表达式如下：其中，C_k表示弯管的第k个加工坐标值中绕C轴的弯管角度，k的取值范围是[1，n]，n表示弯管中直线段的个数，k的取值与i相同，R表示弯管的弯曲半径；所述的弯管变换矩阵A₂的表达式如下：其中，B_k表示弯管的第k个加工坐标值中绕B轴的转管角度；所述的弯管变换矩阵A₃的表达式如下：其中，Y_k表示弯管的第k个加工坐标值中直线段的进给距离；(3b)分别提取每个1×4矩阵s_i的前三个分量，依次作为笛卡尔坐标系oxyz中弯管的与矩阵对应直线段首点转换后的坐标值；(3c)在笛卡尔坐标系oxyz中，按照下式，转换弯管中每一个由直线段尾点坐标值组成的1×4矩阵其中，w_i表示弯管中由第i个直线段尾点转换后的空间坐标值组成的矩阵；(3d)分别提取每个1×4矩阵w_i的前三个分量，依次作为笛卡尔坐标系oxyz中弯管的与矩阵对应直线段尾点转换后的坐标值；(4)计算弯管控制点的坐标值：(4a)按照下式，计算弯管前n个控制点中每一个控制点的坐标值：其中，(x_j,y_j,z_j)表示弯管中第j个控制点的三维坐标值，j的取值范围为[1，n]，(x’_i,y’_i,z’_i)和(x”_i,y”_i,z”_i)分别表示转换后第i个和第i+1个直线段公垂线上两个垂足的三维坐标值，j与i的取值相同；(4b)按照下式，计算弯管第n+1个控制点的坐标值：(x_n+1,y_n+1,z_n+1)＝(0,0,0)(5)建立弯管计算机辅助设计CAD模型：将弯管的所有控制点坐标值导入到计算机辅助设计CAD软件中，建立弯管CAD模型。