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专利号: 2018106955071
申请人: 烟台大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种指令点纠正平滑处理方法,其特征在于具体步骤如下:(1)圆弧纠正对拟合区域中的指令点进行纠正,并将刀具路径上的指令点划分拟合区域,(11)圆弧纠正具体如下:

由刀具路径获得经过3个连续指令点Pi-1、Pi、Pi+1的圆弧及圆弧的半径R和圆心坐标O,然后,圆心坐标不变,半径R减少一个加工方要求的最大轮廓误差值E得到新圆弧,以及新圆弧与3个连续指令点对应的刀具路径的交点Q2i、Q2i+1,该交点为纠正后的指令点,删除指令点Pi,处理后的刀具路径上的新指令点为Pi-1、Q2i、Q2i+1、Pi+1,获得的新指令点使得拟合区域的指令点更加平滑;

(12)刀具路径上的指令点划分拟合区域,

将步骤(11)圆弧纠正后获得的新指令点序列上的指令点依次重新命名为Pi(i=

0....n),其中n为刀具路径经过圆弧纠正后的指令点个数,然后,判断新指令点序列的拟合区域,具体如下:刀具路径上存在三个连续指令点Pi-1、Pi、Pi+1,θi为Pi-1Pi与PiPi+1之间的夹角,R为经过Pi-1,Pi和Pi+1三个指点的圆弧的半径,O为该圆弧的圆心,线段Pi-1Pi的长度为li-1,线段PiPi+1的长度为li, 为∠Pi-1OPi的一半,为∠PiOPi+1的一半,圆O上的弦线Pi-1Pi对应的弦高为δi-1,弦线PiPi+1对应的弦高为δi,弦高δi-1与δi表示加工过程中的误差,其表达式如下所示:其中,

E为加工方要求的最大加工轮廓误差,

如果δi-1与δi的值小于E,

则指令点Pi-1,Pi和Pi+1为拟合区域中的指令点;

(2)对刀具路径上拟合区域的指令点进行进一步的纠正,具体步骤如下:(21)对连续区域分段分段,如下步骤:Pi-1、Pi和Pi+1为刀具路径的AB段上的三个连续指令点,向量Pi-1Pi与向量PiPi+1叉积的方向向量定义为P,P称之为刀具路径AB的方向向量;Qi-1、Qi和Qi+1为刀具路径的BC段上的三个连续指令点,向量Qi-1Qi与向量QiQi+1叉积的方向向量定义为Q,Q称之为刀具路径段BC的方向向量,向量P与向量Q之间的夹角为π,

则Pi-1、Pi、Pi+1和Qi-1、Qi、Qi+1在同一个方向段上,否则Pi-1、Pi、Pi+1和Qi-1、Qi、Qi+1分别在两个不同的方向段上,方向段划分的具体步骤如下:

Mi、Mi+1、Mi+2和Mi+3为刀具路径上拟合区域中的任意四个连续指令点,M1为连续刀具路径的第一个指令点,则连续刀具路径段分段过程的步骤如下:

1)令i=1,

2)计算向量a=MiMi+1×Mi+1Mi+2,b=Mi+1Mi+2×Mi+2Mi+3,

3)如果arccos(a b)=π,则Mi+2为相邻方向段的分割指令点,令i=i+2,如果i<n-3返回步骤2),开始新一轮的分段过程,如果i≥n-3,则结束分段过程;

4)如果arccos(a b)<π,则Mi+2不是相邻方向段的分割指令点,如果i<n-3,先令i=i+

1,其中,n为连续刀具路径上的指令点个数,然后,返回步骤2),开始新一轮的分段过程,如果i≥n-3,则结束分段过程;

(22)对指令点拟合,具体步骤如下:

Mi(i=1...n)为一个方向段内的指令点,C(u)为拟合产生的曲线,其表达式如下:C(u)=Au3+Bu2+Cu+D u∈[0,1]  (3)系数A、B、C和D的计算步骤如下:

1)根据M1、M2、M3和M4计算M1点处的切向量C(0)',A:向心参数化对点M1、M2、M3和M4进行参数化,即:其中,ui为指令点Pi处的参数值,li-1和lj-1分别为线段 和 的长度,B:假设过点M1、M2、M3和M4的三次样条曲线为C1(u),表达式如下所示:C1(u)=A1u3+B1u2+C1u+d1  (5)其中,A1、B1、C1和d1的值如下所示:

C:则M1点处的切向量表的值为:C(0)'=C1,

2)按照1)的相同步骤求出点Mn处的切向量C(1)';

3)则系数A、B、C和D的表达式如下:

(23)根据系统允许的加工误差E和拟合曲线的参数u,计算修正后的指令点,方向段内的指令点Mmid经过三次样条拟合纠正后的指令点为M'mid,M'mid的计算步骤如下所示:

A向心参数化计算方向段内指令点的参数,其中,定义Mmid处的参数为smid,B计算向量MmidC(umid)与C'(umid)间的夹角α,如果α=π/2,

M'mid=Mmid,纠正后的指令点M'mid的计算过程结束,执行步骤E,C如果α<π/2,

确定修正后指令点对应参数所在的区间[s'mid_left,s'mid_left],其中,s'mid_left=smid,s′mid_right=1,如果α>π/2,确定修正后指令点对应参数所在的区间[s'mid_left,s'mid_left],其中,s′mid_left=0,s′mid_right=smidD然后在区间[s'mid_left,s'mid_left]上,对步骤B和步骤C递归计算M'mid的位置,直到参数u使α=π/2成立,此时参数u对应的点即为M'mid,E如果|MmidM'mid|<E成立,则M'mid为Mmid修正后的指令点,否则指令点Mmid不可修正,E为加工方要求的最大加工轮廓误差;

(3)NURBS曲线对拟合区域的指令点进行平滑处理,NURBS曲线控制点的具体步骤如下:经过三次样条纠正后的指令点为M′i,i∈[0,....,sum],sum+1为纠正后指令点的个数,令P0=M'0,Pn=M′sum,其中,P0表示第一个控制,Pn表示第二个控制点,对M′i向心参数化,对M′i进行NURBS曲线拟合,拟合曲线剩余的控制点(P1...Pn-1)如下所示:T -1

P=(N1N1) R  (7)

其中, 为基函数,

P=[P1 P(n-1)]T,

获得的控制点(P0...Pn)即唯一确定指令点平滑后的NURBS曲线,保证刀具路径斜率和曲率连续。