申请/专利权人：天津大学

申请日：2021-07-28

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN113608496B

主分类号：G05B19/19

分类号：G05B19/19

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2021.11.23#实质审查的生效;2021.11.05#公开

摘要：本发明公开了一种空间路径G2转接光顺方法，采用刀尖点位置轨迹线和刀轴矢量表示加工刀具路径,分别建立刀尖点路径G2转接光顺模型和刀轴方向路径转接光顺模型；设刀尖点路径由若干段线段连接构成，采用旋转矩阵表示刀尖点路径中相邻两线段之间的空间位置关系，建立刀尖点空间位置路径转接光顺模型；设光顺后的刀尖点空间位置路径由插入的光顺曲线和余留位置路径组成，使在参数插补过程中，刀轴位移方向通过曲线参数跟随刀尖点位置运动，利用五次B样条曲线对余留位置曲线进行余留直线段或余留圆弧段的重新参数化。本发明还公开实现上述方法步骤的设备及计算机可读存储介质。本发明综合考虑三类线段空间位置相接形式，可实现误差解析控制。

主权项：1.一种空间路径G2转接光顺方法，其特征在于，采用刀尖点位置轨迹线和刀轴矢量表示加工刀具路径,分别建立刀尖点路径G2转接光顺模型和刀轴方向路径转接光顺模型；设刀尖点路径由若干段线段连接构成，采用旋转矩阵表示刀尖点路径中相邻两线段之间的空间位置关系，建立刀尖点空间位置路径转接光顺模型；设光顺后的刀尖点空间位置路径由插入的光顺曲线和余留位置路径组成，使在参数插补过程中，刀轴位移方向通过曲线参数跟随刀尖点位置运动，利用五次B样条曲线对余留位置曲线进行余留直线段或余留圆弧段的重新参数化；包括如下步骤：步骤1，建立刀尖点路径G2转接光顺模型；分别对直线段转接光顺控制点及圆弧段转接光顺控制点进行求解以及误差的解析控制；步骤2，设置刀尖点空间位置路径转接光顺误差，分别进行空间直线段与直线段转接光顺、空间直线段与圆弧段转接光顺、空间圆弧段与圆弧段转接光顺；步骤3，将刀轴方向路径定义在单位球表面上，将转接段圆心角定义成特征参数，依照空间圆弧段与圆弧段转接光顺方法，进行刀轴方向路径转接误差与特征参数的求解；步骤4，给定一系列离散刀位点，使刀轴位移方向通过曲线参数跟随刀尖点位置运动，利用五次B样条曲线对余留位置曲线进行余留直线段或余留圆弧段的重新参数化，实现刀轴角速度、角加速度在跨段处连续；在刀尖点路径与刀轴方向路径两者转接光顺及参数同步之后，结合设置的约束条件，进行速度规划，生成实际加工所需要的插补点；步骤2中，转接点处的空间位置误差定义成原始位置路径段到光顺路径段的豪斯道夫距离；步骤2包括如下分步骤：步骤2.1，定义空间转接光顺误差为：εp,i＝||Pi-Piu||式中，εp,i为空间转接光顺误差，其等于原始位置路径段到光顺路径段的豪斯道夫距离；Pi为原始位置路径的拐角点；Piu为三次B样条曲线路径点；步骤2.2，对空间直线段与直线段进行转接光顺；步骤2.3，对空间直线段与圆弧段进行转接光顺；空间直线段与圆弧段进行转接光顺时，将转接段长度和圆心角定义成特征参数；用姿态矩阵Ri描述直线段和圆弧段的相对位置关系，表示为：ms,i＝Rime,i其中me,i为控制点d4,i处的单位切矢量，ms,i为点Pi到点Pi+1的单位方向矢量；d4,i为样条曲线Piu和圆弧段曲线的连接点；根据转接光顺误差的定义表达式建立如下特征参数之间的关系表达式： 式中，ri+1为圆弧段路径半径长度；ls,i为直线段转接长度；cs,i为直线段转接比例系数；θe,i为圆弧段转接路径所对应的圆心角大小；以误差变化规律分析为基础，对于特征参数进行求解；步骤2.4：对空间圆弧段与圆弧段进行转接光顺；空间圆弧段与圆弧段转接光顺时，将转接段长度与圆心角定义成特征参数，采用三个姿态角定义姿态矩阵Ti，[ts,i,bs,i,ns,i]＝Ti[te,i,be,i,ne,i]；bs,i＝ns,i×ts,i；be,i＝ne,i×te,i；式中，ts,i为圆弧段Pi-1Pi在点Pi处的切矢量；ns,i为圆弧段Pi-1Pi点Pi到圆心角的单位方向矢量；te,i为圆弧段PiPi+1在点Pi处的切矢量；ne,i为圆弧段PiPi+1点Pi到圆心角的单位方向矢量；根据转接光顺误差的定义表达式建立特征参数{θs,i,θe,i∈0,π2]}与光顺误差εp,i之间的关系表达式，同时以误差变化规律分析为基础，对于特征参数进行解析求解。

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百度查询： 天津大学 空间路径G²转接光顺方法、设备及计算机可读存储介质

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