CN100589053C - 数控相贯线切割机套料模块*** - Google Patents

Abstract

一种用于数控切割技术领域的数控相贯线切割机套料模块***，包括：NC文件处理模块、参数设定模块、布管模块、数据管理模块和显示模块，NC文件处理模块从计算机硬盘或移动存储器上读取待处理NC文件，生成新的NC文件存入计算机硬盘或移动存储器，参数设定模块列出需要设定或修改的布管操作所需的布管各项参数供用户设定或修改，数据管理模块为其他模块传输接收数据，布管模块接收布管各项参数和各管原始钢管加工数据进行布管，通过对各管的相贯线轨迹位态调整，实现管簇的最优排列，显示模块负责显示用户在布管过程需要或期望观测的数据。本发明不仅能使毛坯料的利用率达到最大，又为用户大大提高了时间效率。

Description

数控相贯线切割机套料模块***

技术领域

本发明涉及的是一种用于数控切割技术领域的套料模块***，特别是一种数控相贯线切割机套料模块***。

背景技术

数控相贯线切割机套料方法的基本原理是将相同半径的钢管簇沿轴向排布，通过对钢管相贯线的绕钢管中心线的圆周旋转和沿钢管中心线的轴向移动操作，使排列成一行的钢管簇轴向总长度最短，从而使得能从定长钢管毛坯料中切割出尽可能多的具有不同形态相贯线的钢管，以达到省料目的。在当今能源紧张、钢材等原材料价格不断上涨的情势下，数控切割中套料环节已成为不可或缺的一个环节，能大大提高原材料的利用率，从而为企业节省大量成本开销，并符合当前国家关于“创建节约型社会”的倡议，所以数控套料技术是一项利国利民的技术，极具发展前景和推广价值。

但是，现在大部分企业进行数控切割时，仍采用传统方法手工排料，即由企业排料师根据丰富的实践经验和直觉手工设计排料方案。材料利用率直接由排料师的经验和直觉决定，排料优化的精度往往不够高，导致材料利用率无法完全达到最优，而且，时间效率低下，无形中增加了企业成本，严重制约了企业的市场竞争力。

经对现有技术文献的检索发现，计算机硬件和软件技术在世界切割行业应用的开拓者之一FastCAM公司在《航空制造技术》(2007年第二期)上发表的《全新数控切割理念与技术》，该文中提出在数控切割机机床结构、硬件配置和制造水平大致相同的情况下，数控切割机的切割效率和切割质量主要由数控切割控制决定，尤其要由优化套料编程和数控***中的切割控制决定，而目前大部分数控切割机的数控***没有使用套料控制模块，使得切割机在使用过程中普遍存在切割效率低、切割质量差、钢材和耗材浪费严重的问题。

经过进一步检索，FastCAM公司在《航空制造技术》(2005年第五期)上发表的《FastCAM套料模块——先进的切割模块技术》，该文描述了目前市场上主要的两大类套料模块以及针对该两类套料模块的缺陷，该公司自主研发的较为成熟的套料模块。

上述套料模块，都无法满足数控相贯线切割机的套料要求，原因是：这些套料模块都是针对平板切割，对零件位置的调整都是基于平面二维空间的，假设绘图平面为X-Y平面，则零件位置调整包括X方向位移、Y方向位移、以及绕垂直X-Y平面的Z轴的旋转三个调整自由度；而数控相贯线切割机切割件为不同半径的钢管，决定了其对零件(钢管)的位置调整是基于三维空间的，即沿钢管中心线方向的位移、绕钢管中心线的圆周向旋转两个调整自由度。为了视图的方便，数控相贯线切割机***将钢管相贯线沿圆周向展开，将钢管中心线作为X轴，钢管圆周向作为Y轴，以此将相贯线展开于X-Y平面，故针对数控相贯线切割机***的套料模块亦在X-Y平面对相同半径的钢管进行排料，但Y方向的位移自由度不存在，因为相贯线轨迹上各离散数据点的Y坐标本质是以360°(角度制)或2π(弧度制)为周期的角度值(换算公式为

或

)，沿Y方向的位移本质上就是沿钢管中心线的圆周向旋转。因此在进行相贯线轨迹虚线圆周向旋转时，并不会看到曲线沿Y轴平移，而是看到曲线的波峰波谷沿Y方向平移。这一点，是与基于平面切割的套料***的排料思想完全不同的。因此，随着空间管桁结构在建筑行业的越来越广泛的应用，迫切需要开发一套用于钢管切割的相贯线数控切割***的专用套料模块***。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出了一种数控相贯线切割机套料模块***，使得切割机切割大量钢管时，能快速地进行精确排料，使毛坯料的利用率达到最大。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：NC(电脑数控加工)文件处理模块、参数设定模块、布管模块、数据管理模块和显示模块，其中：

NC文件处理模块从计算机硬盘或移动存储器上读取待处理NC文件，从文件中读取原始钢管加工数据，将这些数据连同NC文件路径存入数据管理模块，当布管完成后，从数据管理模块取出布管操作完成后的钢管加工数据，生成NC文件存入计算机硬盘或移动存储器，并将生成的新NC文件的存储路径存入数据管理模块；

参数设定模块列出需要设定或修改的布管操作所需的布管各项参数供用户设定或修改，并将这些数据一方面送入数据管理模块，为后续的布管操作提供参数信息，另一方面送入计算机硬盘或移动存储器上的参数文件进行保存，作为下次程序运行时的默认值；

数据管理模块从参数设定模块获得布管各项参数，从NC文件处理模块获取原始钢管加工数据，并将布管各项参数和各管原始钢管加工数据送入布管模块，同时不断接收布管模块反馈的实时更新的各管布管操作完成后的钢管加工数据和各管相贯线轨迹位态调整数据存入数据库，并将数据库中的布管各项参数、布管操作完成后的钢管加工数据以及各管相贯线轨迹位态调整数据送入显示模块于计算机人机交互界面上显示；

布管模块从数据管理模块接收布管各项参数和各管原始钢管加工数据进行布管，通过对各管的相贯线轨迹位态调整，实现管簇的最优排列，使管簇轴向总长度最短，达到原材料利用率最大，同时在布管过程中实时将各管布管操作完成后的钢管加工数据和各管相贯线轨迹位态调整数据反馈回数据管理模块；

显示模块负责显示用户在布管过程需要或期望观测的数据，包括各管相贯线轨迹数据的二维显示、各管相贯线轨迹位态调整数据、手动布管过程中当前操作管与邻管邻边最小间距、设定的布管各项参数、各管对应的布管前读入的原始NC文件路径以及布管完成后生成的新的NC文件保存路径；

所述的钢管加工数据，包括用来拟合出钢管相贯线曲线轨迹的各离散点坐标、数控机床控制割枪运动的两联动轴在这些离散点的旋转角度、钢管半径、管壁厚度，其中各离散点坐标以X、Y表示；

所述的布管操作完成后的钢管加工数据，与原始钢管加工数据的数据种类一致，但其中的各离散点坐标X在原值基础上叠加了平移值；

所述布管各项参数，包括：加工引入线长度、加工间隙、自动布管方案选择以及手动布管圆周向旋转角度步长和轴向移动距离步长，其中，自动布管方案包括：精度优先方案和速度优先方案两种；

所述相贯线轨迹数据，是指钢管加工数据中的可变加工数据，包括用来拟合出钢管相贯线曲线轨迹的各离散点坐标以及数控机床控制割枪运动的两联动轴在每个离散点的旋转角度。

所述布管模块，其调整相贯线轨迹位态，包括相贯线轨迹曲线绕钢管中心线的圆周向旋转调整和沿钢管中心线的轴向移动调整，对于同一根钢管的多根相贯线(包括打孔产生的相贯线)，位态调整是同步的，即同步圆周向旋转调整、同步轴向移动调整。

所述的布管模块，其依次对由相同半径的钢管组成的管簇中每根钢管进行相贯线轨迹位态调整后，得到的能使管簇轴向总长度最短的各管形态集合，实现管簇的最优排列。

所述的NC文件处理模块，包括：NC文件读取模块和NC文件生成模块，其中：

NC文件读取模块作为整个套料模块的输入源，通过用户从计算机硬盘或移动存储器上选择待布管NC文件，自动读入文件中原始钢管加工数据，并将这些数据打包成一个独立的数据对象连同NC文件路径，存入数据管理模块，为后期的布管操作做好准备；同时在读入NC文件中原始钢管加工数据时自动将可以拟合出钢管相贯线曲线轨迹的各离散点坐标中的Y坐标转换为角度值，便于后续布管算法中角度映射到同一个角度范围内(如周期为360°的0°～-360°)；

NC文件生成模块则整个套料模块的输出模块，当钢管簇已排布完成后，原先在数据管理模块中存储的原始钢管加工数据已通过布管模块修改为布管操作完成后的钢管加工数据，该子模块将布管操作完成后的钢管加工数据从数据管理模块中取出，自动生成完整的NC文件，可选择单个文件输出，或选择所有文件打包输出。由用户在计算机硬盘或移动存储器上选择路径保存生成的新NC文件并由该子模块将该文件保存路径反馈回数据管理模块进行存储。

所述NC文件生成模块，其选择单个文件输出是指将每根钢管布管操作完成后的钢管加工数据封装在一个单独的NC文件中。

所述NC文件生成模块，其选择所有文件打包输出是指将所有钢管布管操作完成后的钢管加工数据封装在同一个NC文件中，从而实现实际切割时连续性加工。

所述的参数设定模块，用于对布管各项参数进行设定和修改。所有布管参数保存于一个txt格式的参数文件中，该文件保存于硬盘或移动存储器上的该套料软件的执行文件目录下，参数文件只对该模块设为可读可写模式，而对其它模块都设为只读模式，即参数文件的修改只通过该模块完成，其他模块只能从参数文件中读取数据。程序运行时，参数文件以只读模式将参数送入数据管理模块，为程序输送布管各项参数，当用户根据实际情况需要修改某些参数时，通过参数设定模块修改参数文件。

所述的布管模块，包括两个子模块：自动布管模块、手动布管模块，其中：

自动布管模块从数据管理模块取得布管所需的原始相关数据，使钢管簇在保证相邻管加工间隙的前提下按序号递增的顺序以及轴向总长度最短的优化要求从右到左排成一行，并将布管操作完成后的相关数据反馈回数据管理模块实现数据更新。根据钢管相贯线曲率是否平缓以及用户的实际要求，自动布管模块提供精度优先和速度优先两套优化方案供用户选择，前者保证优化结果准确度，后者保证优化快速性，两套方案功能互补，但由于各自算法的特点无法取长补短集成一体，用户只能根据实际需要取其一。

手动布管模块，实现用户在计算机人机交互界面上进行手动模拟布管，即由该模块从数据管理模块取得原始钢管加工数据和布管各项参数，用户选中某根待布管后，通过点击左移、右移、顺时针旋转、逆时针旋转按钮对该管进行相贯线轨迹位态调整，每一次调整都可以看成一次暂时性的布管完成，因此每一次调整后该模块都把该管的布管操作完成后的钢管加工数据和每根钢管的相贯线轨迹位态调整数据实时反馈回数据管理模块实现数据更新。

所述的数据管理模块，起数据库的作用，管理各管信息：包括各管相贯线轨迹数据(实时更新)、各管的序号、各管原始NC文件在计算机硬盘或移动存储上的路径以及布管完成后生成的新NC文件在计算机硬盘或移动存储上的保存路径、布管完成后各管相贯线轨迹位态调整数据、以及布管各项参数。

所述的显示模块，显示用户在布管过程需要或期望观测的数据，包括：从数据管理模块取得布管各项参数、布管操作完成后的钢管加工数据、各管相贯线轨迹位态调整数据以及手动布管过程中当前操作管与邻管邻边最小间距、各管对应的布管前读入的原始NC文件路径以及布管完成后生成的新的NC文件保存路径等等，尤其是布管操作完成后的钢管加工数据中的由各离散点拟和出的钢管相贯线曲线轨迹的二维显示，该模块包括：数据显示模块和相贯线轨迹显示模块组成，其中：

数据显示模块，其显示的数据包括：各管相贯线轨迹位态调整数据、各管对应的布管前读入的原始NC文件路径以及布管完成后生成的新的NC文件保存路径、布管各项参数以及手动布管过程中当前操作管与邻管邻边最小间距等；

相贯线轨迹显示模块包括静态轨迹显示和动态轨迹显示两个子模块，静态轨迹显示模块在用户每次进行操作(如自动布管、手动布管或参数修改)后根据从数据管理模块中实时刷新的新轨迹数据，实时显示各管相贯线的当前二维展开形状，以便用户跟踪和观察自己的操作结果；动态轨迹显示模块采用动态绘图方式模拟实际切削过程中割枪切割轨迹，使管簇相贯线显示按一定的速度推行，显示的曲线走向就是实际切割中割枪的轨迹走向，并与在当前状态下生成的NC文件相对应，以便用户更直观的观察布管效果。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明使得切割机切割大量钢管时，既能快速性进行精确排料，又人性化的保留让排料师根据经验进行手工排料的功能。

自动布管功能可根据布管方案的选择实现精确性布管或快速性布管，解放了用户繁杂的脑力劳动并大大提高了效率，其中精确性布管对于单根钢管布管结果误差为±1°，钢管簇最优排列的累计布管误差为n×±1°(n为钢管簇的钢管数量)，而快速性布管相对精确性布管，运算时间减少了89.17％；其中，单根钢管布管结果误差是指每根钢管相贯线轨迹位态调整中的圆周向旋转调整角度的误差，钢管簇最优排列的累计布管误差是指所有单根钢管布管结果误差的简单叠加。

手动布管中相邻管最小间隙的反馈以及模拟加工模块，为排料师省去了大量的计算，并大大提高了手工排料的直观性，大幅度提高了排管效率。

总体上来说，本发明对套料技术是一大推进，不仅能使毛坯料的利用率达到最大，又为用户大大提高了时间效率，从而为企业减少大量成本，提升企业竞争力。

附图说明

图1是本发明的***结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本发明***包括：NC文件处理模块、参数设定模块、布管模块、数据管理模块和显示模块，其中：

NC文件处理模块从计算机硬盘或移动存储器上读取待处理NC文件，从文件中读取原始钢管加工数据，将这些数据连同NC文件路径存入数据管理模块，当布管完成后，从数据管理模块取出布管操作完成后的钢管加工数据，生成NC文件存入计算机硬盘或移动存储器，并将生成的新NC文件的存储路径存入数据管理模块；

参数设定模块列出需要设定或修改的布管操作所需的布管各项参数供用户设定或修改，并将这些数据一方面送入数据管理模块，为后续的布管操作提供参数信息，另一方面送入计算机硬盘或移动存储器上的参数文件进行保存，作为下次程序运行时的默认值；

数据管理模块从参数设定模块获得布管各项参数，从NC文件处理模块获取原始钢管加工数据，并将布管各项参数和各管原始钢管加工数据送入布管模块，同时不断接收布管模块反馈的实时更新的各管布管操作完成后的钢管加工数据和各管相贯线轨迹位态调整数据存入数据库，并将数据库中的布管各项参数、布管操作完成后的钢管加工数据以及各管相贯线轨迹位态调整数据送入显示模块于计算机人机交互界面上显示；

布管模块从数据管理模块接收布管各项参数和各管原始钢管加工数据进行布管，通过对各管的相贯线轨迹位态调整，实现管簇的最优排列，使管簇轴向总长度最短，达到原材料利用率最大，同时在布管过程中实时将各管布管操作完成后的钢管加工数据和各管相贯线轨迹位态调整数据反馈回数据管理模块；

显示模块负责显示用户在布管过程需要或期望观测的数据，包括各管相贯线轨迹数据的二维显示、各管相贯线轨迹位态调整数据、手动布管过程中当前操作管与邻管邻边最小间距、设定的布管各项参数、各管对应的布管前读入的原始NC文件路径以及布管完成后生成的新的NC文件保存路径；

所述的钢管加工数据，包括用来拟合出钢管相贯线曲线轨迹的各离散点坐标(以X、Y表示)、数控机床控制割枪运动的两联动轴在这些离散点的旋转角度、钢管半径、管壁厚度，按照数据的可变性将钢管加工数据中所有子数据项分为可变加工数据和不可变加工数据，其中，用来拟合出钢管相贯线曲线轨迹的各离散点坐标(以X、Y表示)、数控机床控制割枪运动的两联动轴在这些离散点的旋转角度为可变加工数据(由于可变加工数据正好构成钢管相贯线的轨迹曲线，故又将可变加工数据称为相贯线轨迹数据)，原因是可以拟合出钢管相贯线曲线轨迹的各离散点坐标的Y与X之间的映射关系以及数控机床控制割枪运动的两联动轴在每个离散点的旋转角度与该点坐标之间的映射关系都可以通过布管操作重新组合。而钢管加工数据中除可变加工数据外的其他项都是不可变加工数据，包括：钢管半径、管壁厚度等，都属于钢管固有的特性而作为常数数据，其中钢管半径可用于拟合出钢管相贯线曲线轨迹的各离散点坐标中的Y值转换为角度值，具体为：

或

管壁厚度可用于钢管工艺坡口的计算，虽然本套料模块是一个无用数据，但还是需要将其存入数据库。

所述的布管操作完成后的钢管加工数据，与原始钢管加工数据的数据种类一致，包括可以拟合出钢管相贯线曲线轨迹的各离散点坐标(以X、Y表示)、数控机床控制割枪运动的两联动轴在这些离散点的旋转角度、钢管半径、管壁厚度等，但除了钢管半径、管壁厚度这两个数据外，其它数据均是变化了的，具体来说，是由于钢管的相贯线轨迹曲线进行了圆周向旋转和轴向平移，使得轨迹曲线上各离散点在坐标Y没有平移的前提下，其坐标X与坐标Y的原映射关系以及坐标X、坐标Y与控制割枪运动的两联动轴在该点的旋转角度的原映射关系被打乱并重新组合，并且各离散点的坐标X在原值基础上叠加了平移值。

所述布管各项参数，包括：加工引入线长度、加工间隙、自动布管方案选择以及手动布管圆周向旋转角度步长和轴向移动距离步长等，其中，自动布管方案包括：精度优先方案和速度优先方案两种。

所述相贯线轨迹数据，是指钢管加工数据中的可变加工数据，包括用来拟合出钢管相贯线曲线轨迹的各离散点坐标以及数控机床控制割枪运动的两联动轴在每个离散点的旋转角度。

所述的NC文件处理模块，包括：NC文件读取模块和NC文件生成模块，其中：

NC文件读取模块作为整个套料模块的输入源，通过用户从计算机硬盘或移动存储器上选择待布管NC文件，自动读入文件中原始钢管加工数据，并将这些数据打包成一个独立的数据对象连同NC文件路径，存入数据管理模块，为后期的布管操作做好准备；同时在读入NC文件中原始钢管加工数据时自动将可以拟合出钢管相贯线曲线轨迹的各离散点坐标中的Y坐标转换为角度值，便于后续布管算法中角度映射到同一个角度范围内；

NC文件生成模块则整个套料模块的输出模块，当钢管簇已排布完成后，原先在数据管理模块中存储的原始钢管加工数据已通过布管模块修改为布管操作完成后的钢管加工数据，该子模块将布管操作完成后的钢管加工数据从数据管理模块中取出，自动生成完整的NC文件，选择单个文件输出或选择所有文件打包输出，由用户在计算机硬盘或移动存储器上选择路径保存生成的新NC文件并由该子模块将该文件保存路径反馈回数据管理模块进行存储。

所述布管模块，包括自动布管模块和手动布管模块，其中：

自动布管模块实现自动布管，使钢管簇在保证相邻管加工间隙的前提下按序号递增的顺序以及轴向总长度最短的方案从右到左排成一行，即将待排布管相贯线不断进行以中心线为轴的圆周旋转，直到一个周期2π，找到其可向已排布管轴向移动的最大距离以及对应的圆周旋转调整角度，将待布管的该旋转查找过程称为试探性过程。根据钢管相贯线曲率是否平缓以及用户的实际要求，该自动布管模块提供两套优化方案供用户选择(用户通过参数设定模块即可选择和更换方案)。第一种为“精度优先”，即采用穷举试探法，将待排布管的试探性过程以步长1°完成(对于一个圆周周期2π＝360°，需要试探360次)，该方法能保证最优结果中旋转角度调整的误差≤1°，从而使得不管钢管相贯线是怎样的形状，是否光滑，曲率是否平缓，曲线优化结果始终为最优解，但由于试探次数太多，使得优化速度相对较慢，尤其当钢管数量较多时，其时间效率低的弊端就更明显了。第二种方案克服了第一种方案中时间效率低的弊端，采用分块查找算法思想，即将试探性过程分别以步长α、β……γ、1°完成(α＞β＞……＞γ＞1°)。先粗找出大步长(α、β……γ)下最优解对应的试探性旋转角度，再以该角度为中心，该试探性过程所取角度步长(α、β……γ中某个)为半径取出一个区间作为新试探性过程最优旋转角度查找区间(为能取到完整区间，前两轮大步长试探查找中查找区间两端点不纳入计算范围，即取开区间)。最后以小步长1°在半径为γ的最终锁定区间内用穷举法查找(端点作计算，即取闭区间)。在本软件模块中，兼顾到精度与时间效率，将试探性过程的步长取为15°、5°和1°，使得该过程仅需

次完成，运算时间减少了89.17％，并且在各管相贯线曲率变化较平缓的情况下，所得布管结果与穷举法几乎一样。但该方案所得优化解不能总是保证为最优解，尤其是当相邻两管中有一管相贯线曲率不平缓(例如在很小的角度范围内曲线波浪形起伏幅度较大甚至有尖点)时，该解无法保证为最优解。因此，“精度优先”和“速度优先”两套方案功能互补，但由于各自算法的特点无法取长补短集成一体，用户只能根据实际需要取其一(通过参数设定模块进行选择)。

b)手动布管模块，使用户在计算机绘图界面上进行模拟布管，为用户根据实践经验手动布管保留接口。用户通过点击左移、右移、顺时针旋转、逆时针旋转按钮手动进行各管相贯线轨迹位态调整，各管的相贯线二维展开形状在计算机绘图界面上实时显示和刷新供用户观测。该模块还实时计算待布管和相邻管相贯线的最小间隙，送入显示模块以便用户观察相临管干涉情况。

所述显示模块，从数据管理模块取得布管各项参数、布管操作完成后的钢管加工数据、各管相贯线轨迹位态调整数据以及手动布管过程中当前操作管与邻管邻边最小间距、各管对应的布管前读入的原始NC文件路径以及布管完成后生成的新的NC文件保存路径等等，尤其是布管操作完成后的钢管加工数据中的由各离散点拟和出的钢管相贯线曲线轨迹的二维显示，于计算机人机交互界面上显示，该模块包括：相贯线轨迹显示模块和数据显示模块，其中：

相贯线轨迹显示模块，该模块从数据管理模块取得各管布管操作完成后的钢管加工数据，从中分离出由各离散点拟和出的钢管相贯线曲线轨迹在计算机绘图界面上显示。包括静态轨迹显示和动态轨迹显示两个子模块。静态轨迹显示模块将各管相贯线轨迹数据以类图片形式显示；动态轨迹显示模块采用动态绘图方式模拟实际切削过程中割枪切割轨迹，采用的技术手段是使管簇相贯线显示按一定的速度推行，显示的曲线走向就是实际切割中割枪的轨迹走向，并与在当前状态下生成的NC文件相对应，以便用户更直观的观察布管效果。

数据显示模块，该模块从“数据管理模块”取得各管除布管操作完成后的钢管加工数据之外的其他用户希望观察的数据，包括：相贯线轨迹位态调整数据、布管各项参数、布管前读入的原始NC文件路径以及布管完成后生成的新的NC文件保存路径。

Claims (7)

1、一种数控相贯线切割机套料模块***，其特征在于，包括：NC文件处理模块、参数设定模块、布管模块、数据管理模块和显示模块，其中：

NC文件处理模块从计算机硬盘或移动存储器上读取待处理NC文件，从文件中读取原始钢管加工数据，将这些数据连同NC文件路径存入数据管理模块，当布管完成后，从数据管理模块取出布管操作完成后的钢管加工数据，生成NC文件存入计算机硬盘或移动存储器，并将生成的新NC文件的存储路径存入数据管理模块；

参数设定模块列出需要设定或修改的布管操作所需的布管各项参数供用户设定或修改，并将这些数据一方面送入数据管理模块，为后续的布管操作提供参数信息，另一方面送入计算机硬盘或移动存储器上的参数文件进行保存，作为下次程序运行时的默认值；

数据管理模块从参数设定模块获得布管各项参数，从NC文件处理模块获取原始钢管加工数据，并将布管各项参数和各管原始钢管加工数据送入布管模块，同时不断接收布管模块反馈的实时更新的各管布管操作完成后的钢管加工数据和各管相贯线轨迹位态调整数据存入数据库，并将数据库中的布管各项参数、布管操作完成后的钢管加工数据以及各管相贯线轨迹位态调整数据送入显示模块于计算机人机交互界面上显示；

布管模块从数据管理模块接收布管各项参数和各管原始钢管加工数据进行布管，通过对各管的相贯线轨迹位态调整，实现管簇的最优排列，使管簇轴向总长度最短，达到原材料利用率最大，同时在布管过程中实时将各管布管操作完成后的钢管加工数据和各管相贯线轨迹位态调整数据反馈回数据管理模块；

显示模块负责显示用户在布管过程需要或期望观测的数据，包括各管相贯线轨迹数据的二维显示、各管相贯线轨迹位态调整数据、手动布管过程中当前操作管与邻管邻边最小间距、设定的布管各项参数、各管对应的布管前读入的原始NC文件路径以及布管完成后生成的新的NC文件保存路径；

所述的钢管加工数据，包括用来拟合出钢管相贯线曲线轨迹的各离散点坐标、数控机床控制割枪运动的两联动轴在这些离散点的旋转角度、钢管半径、管壁厚度，其中各离散点坐标以X、Y表示；

所述的布管操作完成后的钢管加工数据，与原始钢管加工数据的数据种类一致，但其中的各离散点坐标X在原值基础上叠加了平移值；

所述布管各项参数，包括：加工引入线长度、加工间隙、自动布管方案选择以及手动布管圆周向旋转角度步长和轴向移动距离步长，其中，自动布管方案包括：精度优先方案和速度优先方案两种；

所述相贯线轨迹数据，是指钢管加工数据中的可变加工数据，包括用来拟合出钢管相贯线曲线轨迹的各离散点坐标以及数控机床控制割枪运动的两联动轴在每个离散点的旋转角度。

2、根据权利要求1所述的数控相贯线切割机套料模块***，其特征是，所述的NC文件处理模块，包括：NC文件读取模块和NC文件生成模块，其中：

NC文件读取模块作为整个套料模块的输入源，通过用户从计算机硬盘或移动存储器上选择待布管NC文件，自动读入文件中原始钢管加工数据，并将这些数据打包成一个独立的数据对象连同NC文件路径，存入数据管理模块，为后期的布管操作做好准备；同时在读入NC文件中原始钢管加工数据时自动将可以拟合出钢管相贯线曲线轨迹的各离散点坐标中的Y坐标转换为角度值，便于后续布管算法中角度映射到同一个角度范围内；

NC文件生成模块则整个套料模块的输出模块，当钢管簇已排布完成后，原先在数据管理模块中存储的原始钢管加工数据已通过布管模块修改为布管操作完成后的钢管加工数据，子模块将布管操作完成后的钢管加工数据从数据管理模块中取出，自动生成完整的NC文件，选择单个文件输出或选择所有文件打包输出，由用户在计算机硬盘或移动存储器上选择路径保存生成的新NC文件并由子模块将文件保存路径反馈回数据管理模块进行存储。

3、根据权利要求2所述的数控相贯线切割机套料模块***，其特征是，所述NC文件生成模块，其选择单个文件输出是指将每根钢管布管操作完成后的钢管加工数据封装在一个单独的NC文件中。

4、根据权利要求2所述的数控相贯线切割机套料模块***，其特征是，所述NC文件生成模块，其选择所有文件打包输出是指将所有钢管布管操作完成后的钢管加工数据封装在同一个NC文件中，实现实际切割时连续性加工。

5、根据权利要求1所述的数控相贯线切割机套料模块***，其特征是，所述布管模块，其调整相贯线轨迹位态，包括相贯线轨迹曲线绕钢管中心线的圆周向旋转调整和沿钢管中心线的轴向移动调整，对于同一根钢管的多根相贯线，位态调整是同步的，即同步圆周向旋转调整、同步轴向移动调整。

6、根据权利要求1或5所述的数控相贯线切割机套料模块***，其特征是，所述的布管模块，包括两个子模块：自动布管模块、手动布管模块，其中：

自动布管模块从数据管理模块取得布管所需的原始相关数据，使钢管簇在保证相邻管加工间隙的前提下按序号递增的顺序以及轴向总长度最短的优化要求从右到左排成一行，并将布管操作完成后的相关数据反馈回数据管理模块实现数据更新，根据钢管相贯线曲率是否平缓以及用户的实际要求，自动布管模块提供精度优先和速度优先两套优化方案供用户选择，前者保证优化结果准确度，后者保证优化快速性，两套方案功能互补，但由于各自算法的特点无法取长补短集成一体，用户只能根据实际需要取其一；

手动布管模块，实现用户在计算机人机交互界面上进行手动模拟布管，即由该模块从数据管理模块取得原始钢管加工数据和布管各项参数，用户选中某根待布管后，通过点击左移、右移、顺时针旋转、逆时针旋转按钮对该管进行相贯线轨迹位态调整，每一次调整都看成一次暂时性的布管完成，每一次调整后该模块都把该管的布管操作完成后的钢管加工数据和每根钢管的相贯线轨迹位态调整数据实时反馈回数据管理模块实现数据更新。

7、根据权利要求1所述的数控相贯线切割机套料模块***，其特征是，所述的显示模块，包括：数据显示模块和相贯线轨迹显示模块组成，其中：

数据显示模块，其显示的数据包括：各管相贯线轨迹位态调整数据、各管对应的布管前读入的原始NC文件路径、布管完成后生成的新的NC文件保存路径以及布管各项参数；

相贯线轨迹显示模块包括静态轨迹显示和动态轨迹显示两个子模块，静态轨迹显示模块将各管相贯线轨迹数据以类图片形式显示；动态轨迹显示模块采用动态绘图方式模拟实际切削过程中割枪切割轨迹，使管簇相贯线显示按一定的速度推行，显示的曲线走向就是实际切割中割枪的轨迹走向，并与在当前状态下生成的NC文件相对应，以便用户更直观的观察布管效果。

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