[发明专利]一种基于SolidWorks二次开发的管材切割仿真方法

权利要求书

1.一种基于SolidWorks二次开发的管材切割仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：通过管材截面及轮廓分析模块分析管材零件文档的轮廓；

步骤S2：通过刀路信息生成模块生成刀路信息；

步骤S3：通过管材切割仿真模块根据步骤S2生成的刀路信息进行管材切割仿真；

所述步骤S3中包括以下步骤：

步骤S3.1：在SolidWorks中加载仿真配置；

步骤S3.2：获取步骤S2已生成的刀路信息，并将生成好的刀路信息复制一份加载到内存中；

步骤S3.3：按照步骤S2生成的刀路信息数据或调用内存中存储的步骤S2生成的刀路信息数据，循环处理第n个封闭轮廓，其中1≤n≤轮廓总数；

若轮廓已处理完成，则执行步骤S3.11；

否则执行步骤S3.4；

步骤S3.4：判断当前要处理的轮廓是否有需要处理的边；

如果是，则执行步骤S3.5，

否则使n=n+1并执行步骤S3.3，处理第n+1个封闭轮廓；

步骤S3.5：循环处理当前轮廓的第m个边，其中1≤m≤当前轮廓边的总数；

若m＞当前轮廓边的总数，则边已处理完成，使n=n+1，执行步骤S3.3，处理第n+1个封闭轮廓中的轮廓；

否则执行步骤S3.6；

步骤S3.6：根据仿真配置信息，对仿真零件的显示坐标做变换处理；

步骤S3.7：加载激光头和卡盘的信息到内存中保存；

步骤S3.8：判断所有轮廓是否都已仿真完毕；

若轮廓已处理完成，则执行步骤S3. 13；

否则执行步骤S3.9；

步骤S3.9：获取用户设定的实时速度值，获取到速度值后执行步骤S3.10；

步骤S3.10：判断用户是否输入了退出按钮；

若如果用户有退出操作，则执行步骤S3. 13；

否则执行步骤S3.11；

步骤S3.11：按照当前Z轮廓信息对激光头和卡盘的显示信息做矩阵变换，其中1≤Z≤轮廓总数；

若当前Z轮廓信息对激光头和卡盘的显示信息的矩阵变换已处理完成，则执行步骤S3.12；

否则进行激光头和卡盘显示信息的矩阵变化；

步骤S3.12：按照当前Z轮廓信息对仿真零件的显示信息进行矩阵变换；

若当前Z轮廓信息对仿真零件的显示信息进行矩阵变换处理完成，使Z=Z+1，则执行步骤S3.8；

否则执行仿真零件的显示坐标变化，并调用SolidWorks零件显示接口对仿真零件进行显示，及利用OpenGL对仿真轨迹进行描画；

步骤S3.13：结束仿真流程；

在步骤S3仿真显示过程中对仿真速度进行了优化处理，包括：

步骤a1.加载激光头信息到内存中；

步骤a2.将激光头和仿真零件做组合，根据仿真零件的轮廓Loop信息，变换激光头的位置显示信息；

步骤a3.动态加载每个切割轮廓Loop信息，在切割前只变换当前零件轮廓Loop和激光头的位置及姿态；

步骤a4.将激光头最下方的刀具组件与步骤S2的刀路信息中生成的法向量进行融合，并做相应的矩阵变换；

步骤a5.在动态仿真过程中，处理完当前轮廓Loop的仿真后，删除当前轮廓Loop的配合关系特征，并计算下一个轮廓Loop切割法向量数据，重新建立配合关系；

步骤a6.循环至切割终点后完成仿真流程；

所述步骤a4中的矩阵变换过程如下：

a4.1：在刀路信息中读取切割点位置（X、Y、Z）的值，然后通过切割点位置（X,Y,Z）与激光束方向（i,j,k）求解激光头姿态B，C：

；

由上面的公式可以得到如下B、C的值

；

其中λ代表NURBS曲线采用弦长方法对曲线做参数化后得到的切割点沿曲线的曲线参数；

a4.2：进行矩阵变换：

将设定好的数组转换成 MathTransform 对象，数组中包含 16 个元素，其元素顺序与齐次矩阵的对应关系如下：

；

其中ArrayData[0]~ArrayData[8]构成 3×3 的旋转子矩阵，ArrayData[9]~ArrayData[11] 表 示 平 移 向 量 ，ArrayData[12]是比例因子；μ_x代表激光头运动的x轴向量；μ_y代表激光头运动的y轴向量；μ_z代表激光头运动的z轴向量；θ_x代表运动法线的x轴向量；θ_y代表运动法线的y轴向量；θ_z代表运动法线的z轴向量；ω_x代表激光头运动的x轴向量和运动法线的x轴向量的交叉积；ω_y代表激光头运动的y轴向量和运动法线的y轴向量的交叉积；ω_z代表激光头运动的z轴向量和运动法线的z轴向量的交叉积；p_x是运动的x轴平移向量；p_y是运动的y轴平移向量；p_z是运动的z轴平移向量；w是比例因子，默认值为1；旋转子矩阵和平移向量元素的定义和齐次矩阵中元素的定义一致，由旋转子矩阵、平移向量和比例因子共同生成了切割仿真的矩阵变换。