一种基于坐标变换的圆弧面玻璃切割方法技术

本发明专利技术公开了一种基于坐标变换的圆弧面玻璃切割方法，步骤以下包括：基于绘制的工件的二维轮廓图的中心点，将中心点投影到球面上的投影点，以投影点为中心点的工件记作弧面工件，收集弧面工件的轮廓坐标点集合，记录中心点与X轴的平面夹角，将绘制的工件平移，得到平移后的工件，将平移后的工件投影映射到球面上，记录投影工件的轮廓坐标点集合，通过坐标变换得到投影工件轮廓的极坐标点集合；将投影工件轮廓的极坐标点集合旋转到弧面工件处，得到弧面工件轮廓的极坐标点集合；将弧面工件的极坐标点集合通过坐标变换得到三维坐标点集合；将三维空间坐标点集合生成数控刀头加工的运行轨迹的识代码文件。运行轨迹的识代码文件。运行轨迹的识代码文件。

【技术实现步骤摘要】
一种基于坐标变换的圆弧面玻璃切割方法


[0001]本专利技术涉及球面坐标变换、圆弧面玻璃切割等领域，具体涉及一种基于坐标变换的圆弧面玻璃切割方法。
技术背景
[0002]玻璃的广泛应用于我们的生活中，小到工艺饰品大到特种建筑，其市场潜力非常大。玻璃的加工需要经过配料、熔制、成形、退火等工序。经过加工后的玻璃还需要进一步切割、剥片生产出符和要求形状的玻璃。玻璃是一种易碎的材料，
[0003]在切割时需要控制好刀头的压力和走刀力量。玻璃的切割带来了许多问题。普通的平面玻璃可以采用四轴数控系统三维坐标系来切割。三维弧面玻璃切割会带来加工形状变形、空间复杂度过高、玻璃加工导角不平滑、玻璃易碎等诸多问题(一种极坐标圆锯片线切割方法及基于其的线切割设备)。
[0004]然而弧面玻璃因为其特殊的形状特点和光学特性又在小汽车后视镜，玻璃反光镜等领域有着极其重要的重用。目前，玻璃切割领域对弧形球面玻璃的切割方法参考非常少。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对以上指出的不足，提出了一种基于坐标变换的圆弧面玻璃切割方法，利用工件二维平面到球面坐标变换来定位空间坐标(平面工件映射、中心点角度变换，球面坐标天顶角旋转等)，进而实现弧形玻璃切割，该方法在加工小汽车后视镜，弧形反光镜等领域有重要用途，以解决弧形玻璃切割的实现问题；将绘制的二维CAD图形映射到球面上结合加工工件模具的圆弧半径进而描述整个加工的圆弧工件。
[0006]本专利技术至少通过如下技术方案之一实现。
[0007]一种基于坐标变换的圆弧面玻璃切割方法，步骤以下包括：
[0008]S1、绘制将要在弧面上加工的n个工件，绘制的工件图形为每个圆弧工件在平面投影的二维轮廓图，取每个工件二维轮廓图的中心点；
[0009]S2、基于绘制的工件的二维轮廓图的中心点，通过投影算法将中心点投影到球面上的投影点，以投影点为中心点的工件记作弧面工件，收集弧面工件的轮廓坐标点集合，并记录中心点在绘图图纸上与X轴的平面夹角为；
[0010]S3、将绘制的工件平移到使得工件的中心点和平面坐标的原点重合，得到平移后的工件，将平移后的工件投影映射到球面上，得到投影工件，记录投影工件的轮廓坐标点集合(x
n
，y
n
，z
n
)，n为投影工件轮廓取的n个描述轮廓边的点，通过三维坐标系到极坐标系的变换得到投影工件轮廓的极坐标点集合
[0011]S4、计算弧面工件坐标中心点、弧面工件与Z轴的天顶角夹角θ，通过空间坐标旋转将投影工件轮廓的极坐标点集合旋转到弧面工件处，得到弧面工件轮廓的极坐标点集合
[0012]S5、将弧面工件的极坐标点集合通过极坐标向三维坐标系的变换得到三维坐标点集合(x
′
n
，y
′
n
，z
′
n
)；
[0013]S6、将弧面工件的三维空间坐标点集合生成数控刀头加工的运行轨迹的识别nc代码文件。
[0014]进一步地，所述弧面上加工的n个小工件是圆弧面底座材料允许密集排列的最大加工工件个数；所述的平面投影的二维轮廓图是将欲加工的圆弧工件在平面上的垂直投影映射的工件轮廓的二维坐标点集图；
[0015]每个小工件二维轮廓中心点P
n
为小工件几何上的中心点坐标位置，n＝1、2、、、N，N的是允许密集排列的最大加工工件个数。
[0016]进一步地，三维坐标系到极坐标系的变换公式为：
[0017][0018][0019][0020]其中，r
n
为圆弧工件的圆弧半径，为方向角，θ
n
为天顶角，(x
n
,y
n
,z
n
)为投影工件轮廓在三维坐标系里面的坐标，为投影工件轮廓在极坐标系里面的坐标。
[0021]进一步地，极坐标点集合为绕着每一个小工件的轮廓线条取遍一周得到的坐标点集合。
[0022]进一步地，所述天顶角夹角为三维空间某点与Z轴的夹角θ。
[0023]进一步地，所述的空间坐标点集是依据投影工件的中心点极坐标旋转变换到弧面工件的中心点P
’
所变化的天顶角夹角θ和方位角后得到的点集合。
[0024]进一步地，所述的极坐标旋转变换是将投影工件的极坐标轮廓点集合通过旋转相位角和天顶角θ，进而得到弧面工件工件的变换，得到的弧面工件极坐标轮廓点集合为：
[0025]r
n
′
＝r
n
[0026]θ
n
’
＝θ
n
+θ
[0027][0028]其中为弧面工件轮廓的极坐标点集合，为投影工件轮廓的极坐标点集合，天顶角夹角θ，方向角为。
[0029]进一步地，极坐标向三维坐标系的变换公式为：
[0030][0031][0032]z
′
n
＝r
′
n
cosθ
′
n
[0033]其中，(x
′
n
,y
′
n
,z
′
n
)为投影工件轮廓在三维坐标系里面的坐标，为投影工件轮廓在极坐标系里面的坐标。
[0034]进一步地，数控刀头运行轨迹为弧面工件的轮廓三维坐标的点集合，并将弧面工件轮廓三维坐标的点集合转成数控车铣床设备能够读取的坐标代码文件。
[0035]进一步地，在CAD、CAM软件上绘制的将要在弧面上加工的工件。
[0036]进一步地，所述的生成数控车铣床设备能够读取的代码文件为nc的代码文件。
[0037]与现有的技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0038]该方法算法简单实用，通过几次坐标变换可以有效的解决弧面玻璃切割的问题。该方法有效解决三维弧面玻璃切割会带来加工形状变形、空间复杂度过高、玻璃加工导角不平滑、玻璃易碎等诸多问题。该方法原创性高，不需要借助其他辅助设备或者辅助软件，算法实现简易。该方法变换的估计不需要使用其他插补算法。
[0039]本专利技术利用球面空间坐标变换的特点来实现弧形玻璃切割，有效的实现多轴数控车床对圆弧玻璃的切割加工方法，用户只需要在绘图软件上绘制欲加工小工件的投影图，加上圆弧玻璃工件的球半径信息便可以加工切割出想要的圆弧小工件。
[0040]本专利技术为多轴数控玻璃切割机提供了弧形切割方案，同时保证工件的精度，防止工件变形，本专利技术的方法涉及二维平面坐标系到三维球面的映射，极大的降低了玻璃切割过程中加工出的玻璃工件变形的情况。同时也降低了玻璃切割过程中废品率的提升和玻璃被割碎的情况。
附图说明
[0041]图1为圆弧形工件的坐标变换图，也是本专利技术公开方法的工件变换信息图。
[0042]图2为本实例的一种基于坐标变换的圆弧面玻璃切割方法的方法流程图；
[0043]图3为实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于坐标变换的圆弧面玻璃切割方法，其特征在于，步骤以下包括：S1、绘制将要在弧面上加工的n个工件，绘制的工件图形为每个圆弧工件在平面投影的二维轮廓图，取每个工件二维轮廓图的中心点；S2、基于绘制的工件的二维轮廓图的中心点，通过投影算法将中心点投影到球面上的投影点，以投影点为中心点的工件记作弧面工件，收集弧面工件的轮廓坐标点集合，并记录中心点在绘图图纸上与X轴的平面夹角为S3、将绘制的工件平移到使得工件的中心点和平面坐标的原点重合，得到平移后的工件，将平移后的工件投影映射到球面上，得到投影工件，记录投影工件的轮廓坐标点集合(x
n
，y
n
，z
n
)，n为投影工件轮廓取的n个描述轮廓边的点，通过三维坐标系到极坐标系的变换得到投影工件轮廓的极坐标点集合S4、计算弧面工件坐标中心点、弧面工件与Z轴的天顶角夹角θ，通过空间坐标旋转将投影工件轮廓的极坐标点集合旋转到弧面工件处，得到弧面工件轮廓的极坐标点集合S5、将弧面工件的极坐标点集合通过极坐标向三维坐标系的变换得到三维坐标点集合(x
n
'，y
n
'，z
n
')；S6、将弧面工件的三维空间坐标点集合生成数控刀头加工的运行轨迹的识别nc代码文件。2.如权利要求1所述的一种基于坐标变换的圆弧面玻璃切割方法，其特征在于：所述弧面上加工的n个小工件是圆弧面底座材料允许密集排列的最大加工工件个数；所述的平面投影的二维轮廓图是将欲加工的圆弧工件在平面上的垂直投影映射的工件轮廓的二维坐标点集图；每个小工件二维轮廓中心点P
n
为小工件几何上的中心点坐标位置，n＝1、2、、、N，N的是允许密集排列的最大加工工件个数。3.如权利要求1所述的一种基于坐标变换的圆弧面玻璃切割方法，其特征在于：三维坐标系到极坐标系的变换公式为：标系到极坐标系的变换公式为：标系到极坐标系的变换公式为：其中，r
n
为圆弧工件的圆弧半径，为方向角，θ
n
为天顶角，(x
n
,...

【专利技术属性】
技术研发人员：程超，黄道平，李艳，刘少君，刘康，汪晓芳，谢志文，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：