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槽孔个数计算类 (SlotHoleCalculator)

概述

SlotHoleCalculator 是一个专门用于计算PCB槽孔钻孔数量的工具类，计算结果与CAM350软件保持一致。该类支持线段槽孔和弧段槽孔的钻孔数量计算，并提供从钻带G85命令解析槽孔参数的功能。

主要特性

• ✅ 与CAM350一致：使用标准凸位高度值0.0127mm，确保计算结果与CAM350软件完全一致
• ✅ 支持多种槽孔类型：支持线段槽孔和弧段槽孔
• ✅ G85命令解析：直接从钻带文件中的G85命令解析槽孔参数
• ✅ 钻孔位置计算：可选功能，计算每个钻孔的具体坐标位置
• ✅ 完整的单元测试：基于实际测试数据验证计算准确性
• ✅ 易于集成：设计为静态工具类，提供清晰的API接口

核心算法

槽孔钻孔数量计算基于以下原理：

1. 凸位高度值：CAM350标准为0.0127mm
2. 孔中心距计算：holeCenterDistance = √(r² - (r-t)²) × 2
   • r：孔半径
   • t：凸位高度值
3. 孔数计算：holeCount = Floor(-slotLength / holeCenterDistance) + 1

快速开始

1. 基本使用

using DrillTools;

// 创建线段槽孔
var slot = new LineSlot(
    new Point2D(-69.659, 16.450), // 起点
    new Point2D(-94.159, 16.450), // 终点
    1.601                         // 孔径
);

// 计算孔数
int holeCount = SlotHoleCalculator.CalculateLineSlotHoleCount(slot);
Console.WriteLine($"槽孔需要 {holeCount} 个钻孔"); // 输出: 槽孔需要 88 个钻孔

2. 从G85命令解析

// G85命令字符串（来自钻带文件）
string g85Command = "X-069659Y016450G85X-094159Y016450";
double width = 1.601;

// 解析G85命令
var slot = SlotHoleCalculator.ParseLineSlotFromG85(g85Command, width);

// 计算孔数
int holeCount = SlotHoleCalculator.CalculateLineSlotHoleCount(slot);
Console.WriteLine($"G85槽孔需要 {holeCount} 个钻孔"); // 输出: G85槽孔需要 88 个钻孔

3. 计算钻孔位置

// 计算钻孔位置
var positions = SlotHoleCalculator.CalculateLineSlotHolePositions(slot);

Console.WriteLine($"钻孔位置列表:");
for (int i = 0; i < positions.Count; i++)
{
    Console.WriteLine($"  孔 {i + 1}: ({positions[i].X:F3}, {positions[i].Y:F3})");
}

API 参考

数据结构

Point2D

二维点结构，表示坐标位置。

public struct Point2D
{
    public double X { get; set; }
    public double Y { get; set; }
    
    public Point2D(double x, double y);
    public static Point2D ParseFromDrillString(string drillString);
}

LineSlot

线段槽孔结构，包含起点、终点和宽度。

public struct LineSlot
{
    public Point2D StartPoint { get; set; }
    public Point2D EndPoint { get; set; }
    public double Width { get; set; }
    public double Length { get; }
    
    public LineSlot(Point2D startPoint, Point2D endPoint, double width);
}

ArcSlot

弧段槽孔结构，包含起点、终点、圆心、宽度和方向。

public struct ArcSlot
{
    public Point2D StartPoint { get; set; }
    public Point2D EndPoint { get; set; }
    public Point2D CenterPoint { get; set; }
    public double Width { get; set; }
    public bool CounterClockwise { get; set; }
    public double Radius { get; }
    
    public ArcSlot(Point2D startPoint, Point2D endPoint, Point2D centerPoint, double width, bool counterClockwise = false);
}

主要方法

线段槽孔计算

// 计算线段槽孔的钻孔数量
public static int CalculateLineSlotHoleCount(LineSlot slot, double tolerance = 0.0127)

// 计算线段槽孔的钻孔位置
public static List<Point2D> CalculateLineSlotHolePositions(LineSlot slot, double tolerance = 0.0127)

弧段槽孔计算

// 计算弧段槽孔的钻孔数量
public static int CalculateArcSlotHoleCount(ArcSlot slot, double tolerance = 0.0127)

// 计算弧段槽孔的钻孔位置
public static List<Point2D> CalculateArcSlotHolePositions(ArcSlot slot, double tolerance = 0.0127)

G85命令解析

// 从钻带G85命令解析线段槽孔
public static LineSlot ParseLineSlotFromG85(string g85Command, double width)

集成示例

钻带处理集成

using DrillTools.Integration;

// 处理钻带数据
string drillTapeContent = File.ReadAllText("drill_file.drl");
var result = DrillTapeProcessor.ProcessDrillTape(drillTapeContent);

// 生成报告
string report = DrillTapeProcessor.GenerateReport(result);
Console.WriteLine(report);

批量计算示例

// 不同孔径的槽孔
var diameters = new[] { 1.601, 1.701, 1.801, 1.901, 2.001 };
var expectedCounts = new[] { 88, 85, 83, 81, 79 };

for (int i = 0; i < diameters.Length; i++)
{
    var slot = new LineSlot(
        new Point2D(-69.659, 16.450),
        new Point2D(-94.159, 16.450),
        diameters[i]
    );
    
    int actualCount = SlotHoleCalculator.CalculateLineSlotHoleCount(slot);
    Console.WriteLine($"孔径 {diameters[i]}mm: {actualCount} 个孔 (预期: {expectedCounts[i]})");
}

测试验证

单元测试

项目包含完整的单元测试，验证计算结果的准确性：

dotnet test

测试数据

基于参考资料中的实际测试数据，验证以下场景：

• ✅ 线段槽孔孔数计算（13种不同孔径）
• ✅ G85命令解析
• ✅ 钻孔位置计算
• ✅ 弧段槽孔计算
• ✅ 边界条件测试
• ✅ 自定义凸位高度值

注意事项

1. 坐标单位：所有坐标单位为毫米（mm），钻带坐标需要除以1000转换
2. 凸位高度值：默认使用CAM350标准的0.0127mm，可通过参数自定义
3. 计算精度：计算结果与CAM350软件保持一致，精度误差小于1%
4. 异常处理：包含完善的异常处理机制，无效输入会抛出相应的异常

文件结构

DrillTools/
├── SlotHoleCalculator.cs           # 主要的槽孔计算类
├── SlotHoleCalculatorTests.cs      # 单元测试
├── SlotHoleCalculatorExamples.cs    # 使用示例
├── DrillTapeProcessor.cs           # 集成示例
└── README_SlotHoleCalculator.md    # 本文档

版本历史

• v1.0.0 (2025-11-12)
  • 初始版本
  • 支持线段槽孔和弧段槽孔计算
  • 支持G85命令解析
  • 完整的单元测试和示例

许可证

本项目采用MIT许可证。

贡献

欢迎提交Issue和Pull Request来改进这个工具。

参考资料

1. PCB SLOT槽孔数量计算方法,同CAM350孔数一致 实现方法
2. PCB genesis Slot槽转钻孔(不用G85命令)实现方法
3. CAM350 NC Tool Table Report数据