一种曲面图案激光加工方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种曲面图案激光加工方法及系统，涉及激光精密加工技术领域，该方法包括以下步骤：读取待加工件的

【技术实现步骤摘要】
一种曲面图案激光加工方法及系统


[0001]本专利技术涉及激光精密加工
，特别是涉及一种曲面图案激光加工方法及系统
。

技术介绍

[0002]三维曲面激光加工是一种高精度的数控加工技术，它使用激光束来去除工件表面的材料，从而创造复杂的三维形状
。
这种技术通常涉及到多轴数控机床
、
激光源和先进的控制系统
。
[0003]为了实现三维曲面激光加工，通常需要使用
CAD/CAM
系统来创建加工路径和控制激光加工过程
。
这些系统能够将复杂的三维设计转化为实际的加工指令
。
而
CAD
与
CAM
是两个不同的系统，具有两套不同的设计语言
。CAD
中用点
、
线
、
面等几何图元及其拓扑结构来描述三维模型，如最常见的边界模型表示法
(Boundary Representation
，简称
BRep)
；而
CAM
需要的是槽
、
孔
、
凸台等加工特征作为激光扫描轨迹的生成依据
。
正是由于
CAD
与
CAM
之间的数据结构不同，导数
CAD
模型无法直接用于加工
。
[0004]现有三维图案加工依靠将三维图案分片为二维图案，再使用平面激光加工
CAM
生成平面激光扫描轨迹再组合起来用于三维图案加工，使得加工效率低
。
且用于加工图案的模型和待加工件不在同一设计坐标系，从而无法准确地描述二者相对位姿关系，最终导致加工误差较大
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种曲面图案激光加工方法及系统，解决了现有三维图案加工效率低，且加工图案的模型和待加工件相对位姿关系不在同一设计坐标系使得加工误差较大的问题
。
[0006]本专利技术提供一种曲面图案激光加工方法，包括以下步骤：
[0007]读取待加工件的
BRep
模型，并获取所述
BRep
模型中几何图元之间的拓扑结构树以及树节点的图元几何信息；
[0008]基于所述
BRep
模型中几何图元之间的拓扑结构树以及树节点的图元几何信息与待加工曲面的特征进行待加工特征曲面的提取；
[0009]根据待加工特征曲面所在的参数曲面计算得到等距的等参数线簇；
[0010]将待加工特征曲面和等参数线簇进行一次相交，得到激光扫描线簇；对激光扫描线簇进行遍历，得到激光扫描轨迹；
[0011]将激光扫描轨迹转换为运动指令并下发至运动控制卡，通过运动控制卡控制激光加工设备对待加工件的曲面图案进行激光加工
。
[0012]优选的，所述
BRep
模型中几何图元之间的拓扑结构树包括从上至下的拓扑实体
shell、face、loop、edge
以及
vertex。
[0013]优选的，基于所述
BRep
模型中几何图元之间的拓扑结构树以及树节点的图元几何
信息与待加工曲面的特征进行待加工特征曲面的提取，包括以下步骤：
[0014]对待加工件的
BRep
模型中几何图元之间的拓扑结构树进行特征识别，得到待加工特征曲面的拓扑子树，该拓扑子树中图元的拓扑结构与几何信息组成了待加工特征曲面的
BRep
模型；
[0015]待加工特征曲面由一个或多个
face
组成，特征识别过程是以每个
face
节点为根节点的拓扑子树及其链接的几何信息作为特征来进行识别
。
[0016]优选的，所述待加工特征曲面位于待加工件的
BRep
模型的工件坐标系内
。
[0017]优选的，所述待加工特征曲面所在的参数曲面为
uv
参数域
。
[0018]优选的，通过布尔操作将待加工特征曲面和等参数线簇进行一次相交，得到激光扫描线簇
。
[0019]优选的，将激光扫描轨迹转换为运动指令并下发至运动控制卡，通过运动控制卡控制激光加工设备对待加工件的曲面复杂图案进行激光加工，包括以下步骤：
[0020]对激光扫描轨迹进行遍历，依次提取激光扫描轨迹线的几何信息；
[0021]将激光扫描轨迹线的几何信息转换为运动控制卡的运动函数；
[0022]将运动函数下发至运动控制卡，通过运动控制卡控制激光加工设备对待加工件的曲面复杂图案进行激光加工
。
[0023]一种曲面图案激光加工系统，包括：
[0024]模型获取模块，用于获取待加工件的
BRep
模型，并获取所述
BRep
模型中几何图元之间的拓扑结构树以及树节点的图元几何信息；
[0025]特征提取模块，用于基于所述
BRep
模型中几何图元之间的拓扑结构树以及树节点的图元几何信息与待加工曲面的特征进行待加工特征曲面的提取；
[0026]计算模块，用于根据待加工特征曲面所在的参数曲面计算得到等距的等参数线簇；
[0027]相交模块，用于将待加工特征曲面和等参数线簇进行一次相交，得到激光扫描线簇；对激光扫描线簇进行遍历，得到激光扫描轨迹；
[0028]激光加工模块，用于将激光扫描轨迹转换为运动指令并下发至运动控制卡，通过运动控制卡控制激光加工设备对待加工件的曲面图案进行激光加工
。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0030]本专利技术获取待加工件的
BRep
模型，并获取待加工件的
BRep
模型中几何图元之间的拓扑结构树以及树节点的图元几何信息，基于待加工件的
BRep
模型中几何图元之间的拓扑结构树以及树节点的图元几何信息与待加工曲面的特征进行提取，得到待加工特征曲面
。
根据待加工特征曲面所在的参数曲面计算得到等距的等参数线簇；将待加工特征曲面和等参数线簇进行一次相交，得到激光扫描线簇，对激光扫描线簇进行遍历，得到激光扫描轨迹，通过激光扫描轨迹对待加工件的曲面复杂图案进行激光加工
。
本方法直接使用三维
BRep
模型作为输入，直接生成三维图案的激光扫描轨迹，提高了加工效率
。
直接从待加工件提取待加工特征，生成的轨迹同待加工件在同一个设计模型中，没有加工误差
。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种曲面图案激光加工方法，其特征在于，包括以下步骤：读取待加工件的
BRep
模型，并获取所述
BRep
模型中几何图元之间的拓扑结构树以及树节点的图元几何信息；基于所述
BRep
模型中几何图元之间的拓扑结构树以及树节点的图元几何信息与待加工曲面的特征进行待加工特征曲面的提取；根据待加工特征曲面所在的参数曲面计算得到等距的等参数线簇；将待加工特征曲面和等参数线簇进行一次相交，得到激光扫描线簇；对激光扫描线簇进行遍历，得到激光扫描轨迹；将激光扫描轨迹转换为运动指令并下发至运动控制卡，通过运动控制卡控制激光加工设备对待加工件的曲面图案进行激光加工
。2.
如权利要求1所述的一种曲面图案激光加工方法，其特征在于，所述
BRep
模型中几何图元之间的拓扑结构树包括从上至下的拓扑实体
shell、face、loop、edge
以及
vertex。3.
如权利要求2所述的一种曲面图案激光加工方法，其特征在于，基于所述
BRep
模型中几何图元之间的拓扑结构树以及树节点的图元几何信息与待加工曲面的特征进行待加工特征曲面的提取，包括以下步骤：对待加工件的
BRep
模型中几何图元之间的拓扑结构树进行特征识别，得到待加工特征曲面的拓扑子树，该拓扑子树中图元的拓扑结构与几何信息组成了待加工特征曲面的
BRep
模型；待加工特征曲面由一个或多个
face
组成，特征识别过程是以每个
face
节点为根节点的拓扑子树及其链接的几何信息作为特征来进行识别
。4.
如权利要求1所述的一种曲面图案激光加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，连仁涵，王文君，孙铮，郭元涛，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：