型材切割角度的计算方法、终端以及存储介质与流程

1.本发明涉及型材切割技术领域，尤其涉及一种型材切割角度的计算方法、终端以及存储介质。


背景技术：

2.型材是一种常用的结构件，在船舶及钢壳沉管等结构的制作过程中，由型材构成的结构比较多，且不同区域所用型材长短及规格往往不一样，而在钢结构的制造过程中，型材通常按照一定长度成批次定制来料，然后再根据产品的要求进行切割。
3.为了确保对型材的准确切割，需要准确计算出型材的切割角度。然而，现有技术中，在对型材端部以非垂直于质心轴线方向切割形成斜切面时，仅能获取切割的角度值，却无法获取角度相对方位，因而导致在实际应用中需要用户再另外根据图纸标识方位信息来确定角度相对方位，速度慢、效率低，且容易出现方位理解错误，加工失败的问题，不利于在生产制造过程中便捷调整相关角度参数和实现对型材的精确加工。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明提出一种型材切割角度的计算方法、终端以及存储介质，获取型材端部的切割面，根据切割面计算质心点、外法向量以及质心轴向量，并利用该质心点、外法向量以及质心轴向量获取切割型材的切割角、旋转方向以及旋转角，从而实现了切割角以及旋转角的获取，便于快速确定切割时型材与刀具的相对方位，提升了型材切割效率，不容易出现加工失误，便于在生产制造过程中便捷调整相关角度参数，实现了对型材的精确加工。
5.为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案为：一种型材切割角度的计算方法，所述型材切割角度的计算方法包括：s101：获取型材端部的切割面，计算切割面的质心点、外法向量，通过质心点获取质心轴向量；s102：根据质心点、外法向量以及质心轴向量计算型材端部的切割角，获取切割角对应的旋转方向、旋转角，其中，所述根据质心点、外法向量以及质心轴向量计算型材端部的切割角的步骤具体包括：通过公式计算型材i端的切割角，其中，z为质心轴向量，为型材i端的外法向量，为型材i端的切割角，，*为乘号，表示向量-z与向量的数量积；并通过公式计算型材ii端的切割角，其中，为型材ii端的外法向量，为型材ii端的切割角，，x为叉乘符号，-zxn1表示向量-z与向量的叉乘。
6.进一步地，所述获取型材端部的切割面的步骤具体包括：获取型材的结构信息，根据所述结构信息确定型材的切割面。
7.进一步地，所述计算切割面的质心点、外法向量的步骤具体包括：获取所述型材的密度信息，根据所述密度信息计算所述切割面的质心点，将经过所述质心点且指向所述型材外部的切割面法向量确定为外法向量。
8.进一步地，所述通过质心点获取质心轴向量的步骤具体包括：将由型材一端的质心点指向型材另一端的质心点的向量确定为质心轴向量。
9.进一步地，所述获取切割角对应的旋转方向的步骤具体包括：通过公式计算型材i端的切割角对应的旋转方向，并通过公式计算型材ii端的切割角对应的旋转方向，x为叉乘符号。
10.进一步地，通过公式α计算旋转角，其中，表示质心轴向量与外法向量的叉乘，表示的模，表示向量与向量的点积，表示向量的行列式，表示的数乘。
11.进一步地，所述获取切割角对应的旋转方向、旋转角的步骤之后还包括：输出所述切割角、旋转角以及旋转方向，根据所述切割角、旋转角以及旋转方向切割型材。
12.基于相同的发明构思，本发明还提出一种智能终端，所述智能终端包括处理器、存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器与所述存储器通信连接，所述处理器通过所述计算机程序执行如上所述的型材切割角度的计算方法。
13.基于相同的发明构思，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序数据，所述程序数据被用于执行如上所述的型材切割角度的计算方法。
14.相比现有技术，本发明的有益效果在于：获取型材端部的切割面，根据切割面计算质心点、外法向量以及质心轴向量，并利用该质心点、外法向量以及质心轴向量获取切割型材的切割角、旋转方向以及旋转角，从而实现了切割角以及旋转角的获取，便于快速确定切割时型材与刀具的相对方位，提升了型材切割效率，不容易出现加工失误，便于在生产制造过程中便捷调整相关角度参数，实现了对型材的精确加工。
附图说明
15.图1为本发明型材切割角度的计算方法一实施例的流程图；图2为本发明型材切割角度的计算方法中型材的外法向量和质心轴向量一实施例的示意图；图3为本发明型材切割角度的计算方法中型材i端切割面样式一实施例的示意图；图4为本发明型材切割角度的计算方法中型材i端切割面样式另一实施例的示意图；图5为本发明型材切割角度的计算方法中型材ii端切割面样式一实施例的示意
图；图6为本发明型材切割角度的计算方法中型材ii端切割面样式另一实施例的示意图；图7为本发明型材切割角度的计算方法中型材切割旋转切割角度一实施例的示意图；图8为本发明型材切割角度的计算方法中型材切割旋转切割角度另一实施例的示意图；图9为本发明智能终端一实施例的结构图；图10为本发明计算机可读存储介质一实施例的结构图。
具体实施方式
16.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，通常在此处附图中描述和示出的各本公开实施例在不冲突的前提下，可相互组合，其中的结构部件或功能模块可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
17.在本技术公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数生式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数生式，除非上下文清楚地表示其它含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
18.请参阅图1-图8，其中，图1为本发明型材切割角度的计算方法一实施例的流程图；图2为本发明型材切割角度的计算方法中型材的外法向量和质心轴向量一实施例的示意图；图3为本发明型材切割角度的计算方法中型材i端切割面样式一实施例的示意图；图4为本发明型材切割角度的计算方法中型材i端切割面样式另一实施例的示意图；图5为本发明型材切割角度的计算方法中型材ii端切割面样式一实施例的示意图；图6为本发明型材切割角度的计算方法中型材ii端切割面样式另一实施例的示意图；图7为本发明型材切割角度的计算方法中型材切割旋转切割角度一实施例的示意图；图8为本发明型材切割角度的计算方法中型材切割旋转切割角度另一实施例的示意图。结合图1-图8对本发明型材切割角度的计算方法进行说明。
19.在本实施例中，执行型材切割角度的计算方法的设备为智能终端，该智能终端可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、服务器以及其他能够加载三维模型和进行切割角度计算的设备。
20.在本实施例中，智能终端执行的型材切割角度的计算方法包括：s101：获取型材端部的切割面，计算切割面的质心点、外法向量，通过质心点获取质心轴向量。
表示向量-z与向量的叉乘。
28.获取切割角对应的旋转方向的步骤具体包括：通过公式计算型材i端的切割角对应的旋转方向，并通过公式计算型材ii端的切割角对应的旋转方向，x为叉乘符号。
29.在一个实施例中，型材包括i端、ii端，如附图3-6所示，i端切割角为，ii端切割角为，ii端切割面与i端切割面相对于质心轴的旋转角度为α。结合工程实际可知切割面相对于零切面（过型材端面质心点且垂直于型材轴线的平面）有逆向旋转和顺向旋转两种切割形式，附图3、附图4。同时，ii端切割面与i端切割面相对于质心轴的旋转方向也有逆向旋转和顺向旋转之分，如附图5、附图6。
30.以下i端的切割角的求解过程为例进行说明相关几何求解过程。
31.1）针对i端附图3形式非零度切割并通过几何角度换算可得如下数学关系：可知此时，切割刀具相对于零切面顺时针旋转可得到相应切割面。
32.针对i端附图4形式非零度切割并通过几何角度换算也可得如下数学关系：由附图4可知此时，切割刀具相对于零切面逆时针旋转可得到相应切割面。并且，一般情况下规定逆时针旋转得到角记为正角，顺时针旋转得到角度记为负角。为通过角的正负值来表示角度的方向，现通过向量叉乘构造同时垂直于向量向量。由向量叉乘的相关性质可知：的行列式大于0时，向量逆时针旋转小于180
°
的角度可得到向量；小于0时，向量顺时针旋转大于0度且小于180
°
的角度可得到向量。因此，基于该性质构造获取旋转方向判断函数：当＞0时，表明切割刀具相对于零切面逆时针旋转切割型材；当＜0时，表明切割刀具相对于零切面逆时顺时针旋转切割型材。
33.结合工程实际并通过空间几何视角分析可知当沿刀具平面的观察视向相反时，切割方向的顺逆将会发生互换。因此为避免在型材初始放置方式的不一致而导致对求解结果的错误理解，现假设型材i端的切割面始终为刀具相对于零切面逆时针旋转切割而成，那么切割角就将始终为正值，综合上述计算及分析过程可得切割角的求解公式如下：(0＜＜90
°
)基于的方向假设，并且采取以与相同的观察视向，则可求得切割角相对于零切
面的求解公式如下：*arccos(0＜||＜90
°
)在本实施例中，在获取切割角以及切割刀具的旋转方向后，可计算切割面的旋转角。其中，通过公式α=计算旋转角，其中，表示质心轴向量与外法向量的叉乘，表示的模，表示向量与向量的点积，表示向量的行列式，表示的数乘。
34.具体的，通过对切割旋转过程分析该旋转角的几何意义为将ii端切割面旋转α后，其外法向量与i端切割面的外法向量共平面。进一步分析可知，该旋转角度α等效为向量和向量构成的平面r1与向量和向量z构成的平面r2之间的二面角。为求解该二面角的角度，可以通过计算平面r1的法向量与平面r2的法向量之间的夹角来实现。假设沿质心轴且由i端看向ii端，结合工程实际可知ii端切割面相对于i端切割面也有逆向旋转和顺向旋转两种相对旋转形式。以下逆时针和顺时针两种相对旋转切割过程说明旋转角度α的相关几何求解过程。
35.针对图7形式的逆时针旋转切割并通过几何角度换算可得如下数学关系：针对图8形式的逆时针旋转切割并通过几何角度换算也可容易求得相同的数学关系。
36.因此，参照上述切割角度求解过程中求解切割刀具旋转方向的方法定义旋转角度方向函数：fα=，当fα＞0时，表明切割过程需要逆时针旋转型材（由i端看向ii端）；当fα＜0时，表明切割过程需要顺时针旋转型材（由i端看向ii端）。综合上述计算及分析过程可得旋转角度α的求解公式如下：α=(|α|＜180
°
)。其中，表示向量z与向量的叉乘，表示质心轴向量与外法向量的叉乘，表示的模，表示向量与向量的点积，表示向量的行列式，表示的数乘，即普通的乘法运算。
37.进一步地，获取切割角对应的旋转方向、旋转角的步骤之后还包括：输出切割角、旋转角以及旋转方向，根据切割角、旋转角以及旋转方向切割型材。
38.在一个具体的实施例中，将求解的切割角、旋转角等切割型材所需的数据输出至切割清单统计表中，利用该切割清单统计表中的数据执行对型材的切割。
39.基于相同的发明构思，本发明还提出一种智能终端，请参阅图9，图9为本发明智能终端一实施例的结构图，结合图9对本发明的智能终端进行具体说明。
40.在本实施例中，智能终端包括处理器、存储器，存储器存储有计算机程序，处理器与存储器通信连接，处理器通过计算机程序执行如权上述实施例所述的型材切割角度的计算方法。
41.在一些实施例中，存储器可能包括但不限于高速随机存取存储器、非易失性存储器。例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np）等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，简称fpga）或者其他可编程功能器件、分立门或者晶体管功能器件、分立硬件组件。
42.基于相同的发明构思，本发明还提出一种计算机可读存储介质，请参阅图10，图10为本发明计算机可读存储介质一实施例的结构图，结合图10对本发明的计算机可读存储介质进行说明。
43.在本实施例中，计算机可读存储介质存储有程序数据，该程序数据被用于执行如上述实施例所述的型材切割角度的计算方法。
44.其中，计算机可读存储介质可包括，但不限于，软盘、光盘、cd-rom(紧致盘-只读存储器）、磁光盘、rom(只读存储器）、ram(随机存取存储器）、eprom(可擦除可编程只读存储器）、eeprom(电可擦除可编程只读存储器）、磁卡或光卡、闪存或适于存储机器可执行指令的其他类型的介质/机器可读介质。该计算机可读存储介质可以是未接入计算机设备的产品，也可以是已接入计算机设备使用的部件。
45.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
46.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。