數(shù)控板床NC代碼轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的研究

畢曉杰+馬曉峰+高曉莉

摘 要：輸電線路鐵塔連接板的加工是由技術(shù)人員通過數(shù)字化儀將紙質(zhì)樣板進行掃描后轉(zhuǎn)化為NC數(shù)據(jù)，所研究的數(shù)控板床NC代碼轉(zhuǎn)化系統(tǒng)是將AutoCAD二維圖形中描述零件輪廓的圖形直接生成數(shù)控加工代碼，除了可以解決人工轉(zhuǎn)化NC數(shù)據(jù)易錯的問題，保證加工質(zhì)量以外，還可以成倍提高數(shù)控設(shè)備的加工效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控板床；NC代碼；轉(zhuǎn)化系統(tǒng)；連接板

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.057

1 項目的主要技術(shù)創(chuàng)新點

1.1 基于CAD進行二次開發(fā)，易學(xué)易用

在VS2010開發(fā)平臺上，采用C++編程語法，基于AutoCAD Objext ARX進行CAD的二次開發(fā)，直接在CAD環(huán)境中操作，簡單方便且易學(xué)易用。

1.2 采用閉合區(qū)域識別算法智能提取信息

通過輪廓邊內(nèi)件號標注獲取鋼板拾取點，然后根據(jù)拾取點采用閉合區(qū)域識別算法自動識別周邊閉合區(qū)域，再根據(jù)獲取的閉合區(qū)域獲取鋼板圖元，智能分析、提取鋼板基本信息和螺栓孔信息。

1.3 通過配置文件實現(xiàn)軟件擴展性

由于DWG鋼板信息加工數(shù)據(jù)文件中鋼板標注樣式繁多，無法一次性列舉，所以采用配置文件方式支持識別多種標注樣式的DWG鋼板信息加工數(shù)據(jù)文件。支持隨時添加新的鋼板標注規(guī)則。

1.4 直接啟用構(gòu)件編輯器查看修訂鋼板

通過內(nèi)存的讀寫和管道技術(shù)，直接啟用構(gòu)件編輯器（簡稱“PPE”）查看修訂鋼板。PPE啟動方式及原理如下：通過管道技術(shù)分別創(chuàng)建服務(wù)器端和客戶端的讀寫管道，在CAD主進程中直接創(chuàng)建PPE子進程，然后將鋼板信息的內(nèi)存塊寫入到服務(wù)器端的管道中；子進程PPE通過管道讀取父進程的內(nèi)容塊，獲取鋼板信息，啟動PPE工具查看修訂鋼板信息。

1.5 螺栓加工順序優(yōu)化算法

將螺栓孔按孔徑大小分類設(shè)定加工模位，以第一個模位中離原點最近的螺栓孔為起始位置，依次查找同模位中距離當(dāng)前螺栓孔最近的螺栓孔作為下一個加工位置。根據(jù)以上原則依次優(yōu)化其他模位螺栓孔加工順序。

2 項目的技術(shù)難點及解決方法

2.1 從多種信息中提取鋼板及螺栓孔信息

從樣式繁多的鋼板標注信息中準確提取鋼板信息及螺栓孔信息。由于DWG鋼板信息加工數(shù)據(jù)文件通過不同途徑（不同放樣軟件或手動繪制）生成，鋼板信息標注樣式繁多。針對樣式繁多的鋼板信息標注格式，通過配置文件來確定識別規(guī)則。配置文件中支持添加多種識別規(guī)則，遇到無法識別的樣式時，僅需要在配置文件中添加相應(yīng)的規(guī)則即可識別。

配置文件主要包括以下2部分內(nèi)容。

2.1.1 鋼板基本信息標注規(guī)則

鋼板基本信息標注規(guī)則用來定義鋼板基本信息標注樣式，例如標注樣式"件號#-厚度 材質(zhì) 件數(shù) 備注"可定義如下（//后為當(dāng)前行注釋內(nèi)容）：

PARTNO_DIM_RULE//鋼板基本信息標注樣式分區(qū)；index=0//標注樣式索引號；minMember=3//當(dāng)前規(guī)則，部分匹配時的最少匹配數(shù)；maxMember=6//成員數(shù)大于該數(shù)時該規(guī)則無效；partNokey=#//件號標識符，該符號之前的成員為件號；PnKeyNum=1//件號標識符出現(xiàn)的次數(shù)，出現(xiàn)次數(shù)不等于該數(shù)時當(dāng)前規(guī)則無效；thickKey=-//鋼板厚度標識符，以該符號開頭的成員為鋼板厚度；sample="件號#-厚度 材質(zhì) 件數(shù) 備注"http://規(guī)則實例。

2.1.2 螺栓圖符對應(yīng)直徑對照表

螺栓圖符對應(yīng)直徑對照表用來說明不同螺栓圖符塊所代表的不同直徑螺栓，例如M12=12，M24=24，bo=16，co=20.M12、M24、bo、co表示螺栓圖符塊名稱，12，24，16，20表示螺栓圖符塊對應(yīng)的螺栓直徑。

2.2 提取復(fù)雜類型的鋼板信息

由于智能提取是通過識別鋼板閉合區(qū)域提取鋼板信息的，對于某些特殊類型的鋼板（比如鋼板上存在焊接立板且立板將鋼板分割為多個閉合區(qū)域、輪廓線未閉合、兩塊鋼板輪廓邊重疊），無法直接通過識別封閉區(qū)域準確提取鋼板信息。

對于以上特殊鋼板，可通過手動選擇鋼板輪廓邊確定鋼板外形輪廓，然后根據(jù)外形輪廓邊獲取閉合區(qū)域內(nèi)的圖元，根據(jù)配置文件設(shè)置的規(guī)則對閉合區(qū)域內(nèi)的圖元進行智能分析，提取鋼板基本信息及螺栓信息。

2.3 查看、修訂加工信息并輸出加工資料

快速查看、修訂鋼板的加工信息并輸出加工資料。鋼板提取完成之后，我們要解決如何查看設(shè)置鋼板加工信息，如何確定鋼板號料孔位置，如何輸出加工資料的問題。

在進行鋼板信息識別提取時，系統(tǒng)將識別出的鋼板信息保存到以件號命名的PPI（Process Part Info）文件中，可在CAD環(huán)境中直接啟動構(gòu)件編輯器查看修改。

2.4 優(yōu)化螺栓孔加工順序

鋼板沖孔時，為減少機械臂來回移動，需要優(yōu)化螺栓孔加工順序，減少機械臂移動路徑，提高加工效率。借鑒圖論中的最短路徑算法，結(jié)合車間實際加工需求，實現(xiàn)螺栓孔加工順序優(yōu)化算法。加工時，要求T2模位孔完成后再完成T3模位孔，T3模位孔完成后再完成T4模位孔。所以，首先按不同孔徑對螺栓進行分類，第一個模位的孔開始加工時，該孔為到坐標原點最近的孔，然后根據(jù)最短路徑算法對同模位內(nèi)的螺栓排序，依次類推。

3 項目在同行業(yè)、本專業(yè)的推廣應(yīng)用前景

3.1 有效降低了勞動強度，節(jié)約人工成本

該項目實現(xiàn)了CAD圖紙和數(shù)控板床NC數(shù)據(jù)的準確對接。以前一個塔型的連接板NC數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化工作一般需要兩三個小時完成，塔型比較大的甚至要七八個小時才能完成?，F(xiàn)在10 min左右即可完成，效率提高了20～40倍左右，從而大大降低了技術(shù)人員的勞動強度，每年合計節(jié)約人工成本8萬元左右。

3.2 減少了人工錯誤，提高了數(shù)據(jù)準確度

據(jù)我單位質(zhì)量管理部門統(tǒng)計，每年因樣板孔距偏差、漏孔會造成經(jīng)濟損失，本項目杜絕了在NC數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)連接板的孔距偏差、漏孔等質(zhì)量問題的出現(xiàn)。

3.3 提高了加工速度和生產(chǎn)配套效率

NC數(shù)據(jù)經(jīng)過優(yōu)化后，數(shù)控沖床可選擇最短路徑完成沖孔過程，板床的加工效率預(yù)計可提高20%左右。部分連接板還需要火曲，焊接后，方可使用。而火曲、焊接工序和沖孔歸屬于不同的車間，沖孔效率的提高為后續(xù)工序的加工提供了較充裕的時間，從而提高了我廠的生產(chǎn)配套效率。

參考文獻

［1］李燕.視覺感知中的閉合輪廓提取方法研究［D］.北京：北京交通大學(xué)，2011.

［2］方富貴.圖論的算法和應(yīng)用研究［J］.計算機與數(shù)字工程，2012（02）：115-117，132.