CN103381611A - 一种基于裁床的裁切刀位控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于裁床的裁切刀位控制方法，包括以下步骤：（1）已知裁切曲线轨迹C(t)，按误差δ对其进行分段曲线拟合，得到m条直线(l₁,l₂,...,l_m)，n个圆弧(r₁,r₂,...,r_n)，拟合得到的曲线：对于

，存在0＜δ＜Δ，0＜|P(t)-C(t)|＜δ,于是得到待拟合的实际直刀要走的曲线轨迹的计算公式；（2）所述圆弧曲线轨迹包括以下两类：a.第一类轨迹为相对于切掉方向的凸弧；b.第二类轨迹为相对于切掉方向的凹弧，采用等误差逼近法处理第一类轨迹，采用等步长逼近法与等误差逼近法相结合处理第二类轨迹，保证切割刀位在加工轮廓的同一侧。本发明提供一种精度较高、切割效率较高的基于裁床的裁切刀位控制方法。

Description

一种基于裁床的裁切刀位控制方法

技术领域

本发明属于运动控制技术领域，尤其是一种基于裁床的裁切刀位控制方法。

背景技术

当前，国内裁床行业发展快速，对于需要高精度和硬度不高的材料进行加工而言，裁床是最理想的。裁床适合于有机材料板、掩膜胶片、泡沫板、油性板等介质上。现有的裁床裁切刀位控制方法存在的不足：精度较低、切割效率较低。

发明内容

为了克服现有的裁床裁切刀位控制方法存在精度较低、切割效率较低的不足，本发明提供一种精度较高、切割效率较高的基于裁床的裁切刀位控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于裁床的裁切刀位控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

（1）已知裁切曲线轨迹C(t)，按误差δ对其进行分段曲线轨迹拟合，得到m条直线(l₁,l₂,...,l_m)，n个圆弧(r₁,r₂,...,r_n)，拟合得到的曲线轨迹如下：对于

存在0＜δ＜Δ，0＜|P(t)-C(t)|＜δ,于是得到，

P(t)＝P₁L₁+P₂L₂+...+P_mL_m+P_m+1R_m+1+...+P_m+nR_m+n

其中，P(t)是待拟合的实际直刀要走的曲线轨迹；Δ为裁切过程中允许的最大误差，P_iL_i表示每段曲线轨迹拟合得到的轨迹结果，同时还要满足m+n最小；

（2）所述圆弧曲线轨迹包括以下两类：a.第一类轨迹为相对于切掉方向的凸弧；b.第二类轨迹为相对于切掉方向的凹弧，采用等误差逼近法处理第一类轨迹，采用等步长逼近法与等误差逼近法相结合处理第二类轨迹，保证切割刀位在加工轮廓的同一侧。

进一步，所述步骤（2）中，采用等误差逼近法处理第一类轨迹的具体过程为：

第一步、已知裁切曲线轨迹C(t)的起始点参数为t₀，在点C(t₀)上以刀具基点O构造一条长为刀具宽度s的初始直线l₀，其方向为C(t₀)点的切线方向；

第二步，设定拟合步长为t_q，则下一点的参数为t_i+m＝t_i+m*t_q，在曲线下一点C(t_i+m)上以刀具基点O构造一条长为刀具宽度s的直线l_i+m，其方向为C(t_i+m)点的切线方向；

第三步，若l_i与l_i+m存在交点p_i+m，且p_i+m到曲线C(t)的距离h满足h＜δ，则记录点t_i+m，再返回第二步，继续下一点的计算；若l_i与l_i+m不存在交点，或者l_i与l_i+m存在交点p_i+m，但p_i+m到曲线C(t)的距离h满足h＞δ，则以t_i+m-1为新的参数，返回第二步；

进一步，所述步骤（2）中，采用等步长逼近法与等误差逼近法相结合处理第二类轨迹的具体过程如下：

第一步，已知裁切曲线轨迹C(t)的起始点参数为t₀，在曲线C(t₀)上构造一条直线l₀，刀具一个端点与起点重合，长为刀具宽度s，刀具的另一个端点也在曲线上C(t₀)；

第二步，设定拟合步长为t_q，则下一点的参数为t_i+m＝t_i+m*t_q，在曲线下一点C(t_i+m)，计算该点到l_i的距离h，若h＜δ，则记录点t_i+m，继续下一点的计算，按第二步继续循环；若h＞δ，则转到第三步；

第三步，以当前点C(t_i)为圆弧起点，以当前C(t)的曲率半径方向为圆心方向，进行刀具的圆弧轨迹拟合；

第四步，设定拟合弧度为α_p，则下一个拟合点的参数为α_n＝n*α_p，对应的基点参数t_i+n＝t_i+n*t_q，为将刀具转过α_i+n角度，计算得到l_i与l_i+n的交点p_i+n，计算该点到C(t)的距离h，若h＜δ，则记录点t_i+n，转到第二步，继续下一点的计算；若h＞δ，则将α_n改为α_n-1＝(n-1)*α_p，重新计算，直到n＝0，转到第二步。

本发明的有益效表现在：在裁床的裁切过程中，可以保证切割刀位在加工轮廓的同一侧，可以防止过切问题的出现，还可以提高切割效率。

附图说明

图1为直刀截面图。

图2为材料加工轨迹图。

图3为实际裁切轨迹示图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参照图1～图3，一种基于裁床的裁切刀位控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

（1）已知裁切曲线轨迹C(t)，按误差δ对其进行分段曲线拟合，得到m条直线(l₁,l₂,...,l_m)，n个圆弧(r₁,r₂,...,r_n)，拟合得到的曲线：

对于，存在0＜δ＜Δ，0＜|P(t)-C(t)|＜δ,于是得到，

P(t)＝P₁L₁+P₂L₂+...+P_mL_m+P_m+1R_m+1+...+P_m+nR_m+n

其中，P(t)是待拟合的实际直刀要走的曲线轨迹；Δ为裁切过程中允许的最大误差；P_iL_i表示每段曲线轨迹拟合得到的轨迹结果，同时还要满足m+n最小；

其中，P₁L₁表示第1条直线轨迹拟合得到的轨迹结果，P₂L₂表示第2条直线轨迹拟合得到的轨迹结果，P_mL_m表示第m条直线轨迹拟合得到的轨迹结果；P_m+1R_m+1表示第m+1条曲线轨迹拟合得到的轨迹结果，P_m+nR_m+n表示第m+n条曲线轨迹拟合得到的轨迹结果。

（2）图1为直刀截面图，O点为直刀基点，也就是轴心点，直刀可以绕着轴心转动。图2为材料加工轨迹图，其中A为相对于切掉方向的凸弧的第一类轨迹为，B为相对于切掉方向的凹弧的第二类轨迹。

（3）所述步骤（2）中第一类轨迹采用等误差逼近法，具体过程如下：

第一步，给定曲线的起始点参数为t₀，在点C(t₀)上以刀具基点O构造一条长为刀具宽度s的初始直线l₀，其方向为C(t₀)点的切线方向；

第二步，设定拟合步长为t_q，则下一点的参数为t_i+m＝t_i+m*t_q，在曲线下一点C(t_i+m)上以刀具基点O构造一条长为刀具宽度s的直线l_i+m，其方向为C(t_i+m)点的切线方向；

第三步，若l_i与l_i+m存在交点p_i+m，且p_i+m到曲线C(t)的距离h满足h＜δ，则记录点t_i+m，再返回第二步，继续下一点的计算；若l_i与l_i+m不存在交点，或者l_i与l_i+m存在交点p_i+m，但p_i+m到曲线C(t)的距离h满足h＞δ，则以t_i+m-1为新的参数，返回第二步；

（4）所述步骤（2）中第二类轨迹采用等步长逼近法与等误差逼近法相结合，具体过程如下：

第一步，给定曲线的起始点参数为t₀，在曲线C(t₀)上构造一条直线l₀，刀具一个端点与起点重合，长为刀具宽度s，刀具的另一个端点也在曲线上C(t₀)；

第二步，设定拟合步长为t_q，则下一点的参数为t_i+m＝t_i+m*t_q，在曲线下一点C(t_i+m)，计算该点到l_i的距离h，若h＜δ，则记录点t_i+m，继续下一点的计算，按第二步继续循环；若h＞δ，则转到第三步；

第三步，以当前点C(t_i)为圆弧起点，以当前C(t)的曲率半径方向为圆心方向，进行刀具的圆弧轨迹拟合；

第四步，设定拟合弧度为α_p，则下一个拟合点的参数为α_n＝n*α_p，对应的基点参数t_i+n＝t_i+n*t_q，为将刀具转过α_i+n角度，计算得到l_i与l_i+n的交点p_i+n，计算该点到C(t)的距离h，若h＜δ，则记录点t_i+n，转到第二步，继续下一点的计算；若h＞δ，则将α_n改为α_n-1＝(n-1)*α_p，重新计算，直到n＝0，转到第二步。

Claims (3)

1.一种基于裁床的裁切刀位控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤： 

（1）已知裁切曲线轨迹C(t)，按误差δ对其进行分段曲线拟合，得到m条直线(l₁,l₂,...,l_m)，n个圆弧(r₁,r₂,...,r_n)，拟合得到的曲线轨迹如下： 

对于，存在0＜δ＜Δ，0＜|P(t)-C(t)|＜δ,于是得到， 

P(t)＝P₁L₁+P₂L₂+...+P_mL_m+P_m+1R_m+1+...+P_m+nR_m+n

其中，P(t)是待拟合的实际直刀要走的曲线轨迹，Δ为裁切过程中允许的最大误差，P_iL_i表示每段曲线轨迹拟合得到的轨迹结果，同时还要满足m+n最小； 

（2）所述圆弧曲线轨迹包括以下两类：a.第一类轨迹为相对于切掉方向的凸弧；b.第二类轨迹为相对于切掉方向的凹弧，采用等误差逼近法处理第一类轨迹，采用等步长逼近法与等误差逼近法相结合处理第二类轨迹，保证切割刀位在加工轮廓的同一侧。 

2.如权利要求1所述的一种基于裁床的裁切刀位控制方法，其特征在于：所述步骤（2）中，采用等误差逼近法处理第一类轨迹的具体过程为： 

第一步、已知裁切曲线轨迹C(t)的起始点参数为t₀，在点C(t₀)上以刀具基点O构造一条长为刀具宽度s的初始直线l₀，其方向为C(t₀)点的切线方向； 

第二步，设定拟合步长为t_q，则下一点的参数为t_i+m＝t_i+m*t_q，在曲线下一点C(t_i+m)上以刀具基点O构造一条长为刀具宽度s的直线l_i+m，其方向为C(t_i+m)点的切线方向； 

第三步，若l_i与l_i+m存在交点p_i+m，且p_i+m到曲线C(t)的距离h满足h＜δ，则记录点t_i+m，再返回第二步，继续下一点的计算；若l_i与l_i+m不存在交点，或者l_i与l_i+m存在交点p_i+m，但p_i+m到曲线C(t)的距离h满足h＞δ，则以t_i+m-1为新的参数，返回第二步。 

3.如权利要求1所述的一种基于裁床的裁切刀位控制方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述步骤（2）中，采用等步长逼近法与等误差逼近法相结合处理第二类轨迹的具体过程如下： 

第一步，已知裁切曲线轨迹C(t)的起始点参数为t₀，在曲线C(t₀)上构造一条直线l₀，刀具一个端点与起点重合，长为刀具宽度s，刀具的另一个端点也在曲线上C(t₀)； 

第二步，设定拟合步长为t_q，则下一点的参数为t_i+m＝t_i+m*t_q，在曲线下一点C(t_i+m)，计算该点到l_i的距离h，若h＜δ，则记录点t_i+m，继续下一点的计算，按第二步继续循环；若h＞δ，则转到第三步； 

第三步，以当前点C(t_i)为圆弧起点，以当前C(t)的曲率半径方向为圆心方向，进行刀具的圆弧轨迹拟合； 

第四步，设定拟合弧度为α_p，则下一个拟合点的参数为α_n＝n*α_p，对应的基点参数t_i+n＝t_i+n*t_q，为将刀具转过α_i+n角度，计算得到l_i与l_i+n的交点p_i+n，计算该点到C(t)的距离h，若h＜δ，则记录点t_i+n，转到第二步，继续下一点的计算；若h＞δ，则将α_n改为α_n-1＝(n-1)*α_p，重新计算，直到n＝0，转到第二步。 

Images