CN111588494A - 一种基于弯制点密度的正畸弓丝变角度划分方法 - Google Patents

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CN111588494A CN202010483942.5A CN202010483942A CN111588494A CN 111588494 A CN111588494 A CN 111588494A CN 202010483942 A CN202010483942 A CN 202010483942A CN 111588494 A CN111588494 A CN 111588494A
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Abstract

本发明公开了一种基于弯制点密度的正畸弓丝变角度划分方法,它涉及正畸弓丝弯制领域,根据患者的个性化正畸弓丝曲线,基于正畸弓丝曲线成形控制点信息集,成形控制点的机器人运动信息集,当患者正畸弓丝曲线上各弯制点的单位角距比均小于单位角距比上限值时,结合机器人弯制正畸弓丝的特点,设定变角度域弯制点密度上限值,得出一种基于弯制点密度的正畸弓丝变角度划分方法,划分并排列变角度域,最终得到各弯制点的弯制顺序。本发明通过对划分变角度域的弯制点密集程度进行定量约束,保证了变角度域划分的合理性,提高了规划效率。

Description

一种基于弯制点密度的正畸弓丝变角度划分方法
技术领域
本发明专利涉及一种基于弯制点密度的正畸弓丝变角度划分方法,属于正畸弓丝弯制技术领域。
背景技术
目前错颌畸形是一种在人群中发病率较高的口腔疾病,错颌畸形不仅影响患者颌骨及面部软组织的发育、口腔的健康和功能、容貌外观和发音功能,甚至可能导致呼吸困难和胃肠功能的紊乱等严重后果,在现代口腔医学中固定矫治是一种常用且有效的正畸治疗手段,而正畸弓丝的弯制精度是固定矫治技术治疗的关键,随着数字化技术的不断发展,正畸矫治器中弓丝的加工正在向数字化发展,弯制点顺序的高效规划是实现弓丝数字化加工,提高机器人弯制正畸弓丝效率以及保证弯制精度的前提。
在个性化弓丝弯制点顺序规划时,个性化正畸弓丝上存在各弯制点的弯制复杂程度相对较低,即各弯制点的单位角距比都相对较小的情况,当弓丝曲线上各弯制点的单位角距比值均小于根据机器人弯制正畸弓丝而设定的单位角距比上限值时,由于其弯制点分布的特殊性,在对这类个性化正畸弓丝进行变角度域划分时,现有的正畸弓丝成形控制点弯制顺序规划计算量相对较大,规划期间耗时相对较大,目前正畸弓丝弯制技术领域缺少对此类个性化正畸弓丝弯制点顺序规划的方法,无法对此类个性化正畸弓丝实现高效数字化弯制。
发明内容
针对上述问题,本发明提出一种基于弯制点密度的正畸弓丝变角度划分方法,解决目前正畸弓丝弯制技术领域缺少对此类个性化正畸弓丝弯制点顺序规划的方法的问题,在弯制顺序规划过程中提出合理的划分依据,对所划分区域的弯制点密集程度定量约束,进而实现高效的正畸弓丝数字化弯制。
本发明为解决上述问题所采取的方案为:一种基于弯制点密度的正畸弓丝变角度划分方法,其特征在于:所述方法的具体实现过程为:
步骤一、变角度域划分数据导入:
根据患者有i个成形控制点的个性化正畸弓丝曲线,输入个性化正畸弓丝曲线成形控制点信息集M={m1,m2,m3,...,mi},mi=(ui,vi,wi)'为每个个性化正畸弓丝曲线成形控制点的坐标,每一个正畸弓丝曲线成形控制点mi均对应一个成形控制点机器人运动信息单元ni,输入的成形控制点的机器人运动信息集为N={n1,n2,n3,...,ni},ni表示机器人在弯制该点时的成形控制点坐标及弯制角度,ni=(ui,vi,wi,αi)',ui、vi、wi为该成形控制点mi的坐标,αi为机器人作用在成形控制点mi上的弯制角度,将正畸弓丝曲线成形控制点信息集M、成形控制点的机器人运动信息集N,单位角距比上限值Emax输入到正畸弓丝弯制系统中,并且根据机器人弯制正畸弓丝的特点设定变角度域弯制点密度阀值ρmax
Figure BDA0002518249690000011
Figure BDA0002518249690000021
个性化正畸弓丝曲线两端点坐标为ms(us,vs,ws),me(ue,ve,we),将弓丝曲线左端点ms设定为成形控制点m0,将弓丝曲线右端点me设定为成形控制点mi+1,以弓丝曲线左右端点的中点
Figure BDA0002518249690000022
定义为圆心O,将成形控制点mk作为划分变角度域的起点,k的初始值为k=0,0≤k≤i,成形控制点mk与圆心O之间的连线定义为划分半径Rk
步骤二、正畸弓丝曲线坐标转换及划分变量定义:
将个性化正畸弓丝成形控制点信息集中各成形控制点的坐标mi=(ui,vi,wi)'中的wi赋值为0,即令wi=0,获得正畸弓丝转换曲线M′;
Figure BDA0002518249690000023
针对变角度划分方法而言,定义变角度域bk的弯制点密度
Figure BDA0002518249690000024
其中
Figure BDA0002518249690000025
表示在变角度域bk内划分的弯制点个数,
Figure BDA0002518249690000026
的初始值为
Figure BDA0002518249690000027
表示变角度域bk内划分半径Rk与划分半径
Figure BDA0002518249690000028
之间形成的角度值,
Figure BDA0002518249690000029
为在变角度域bk内最大的划分半径,初始化
Figure BDA00025182496900000210
个性化正畸弓丝上任意一弯制点mx的单位角距比
Figure BDA00025182496900000211
为弯制点mx的弯制角度αx与其弯制距离
Figure BDA00025182496900000212
的比值,即
Figure BDA00025182496900000213
其中
Figure BDA00025182496900000214
表示弯制点mx与弯制点mx+1之间的弧长,1≤x≤i,计算个性化正畸弓丝上各弯制点的单位角距比
Figure BDA00025182496900000215
当各弯制点的单位角距比
Figure BDA00025182496900000216
均小于单位角距比上限值Emax时,跳转至步骤三;
步骤三、寻找变角度域内的最大半径
Figure BDA00025182496900000217
Rk+j表示从成形控制点mk到成形控制点
Figure BDA00025182496900000218
之间的第j个成形控制点对应的划分半径值,j的初始值为j=1,
Figure BDA00025182496900000219
a)判断
Figure BDA00025182496900000220
是否成立;
如果
Figure BDA00025182496900000221
成立,判断
Figure BDA00025182496900000222
是否成立;
如果
Figure BDA0002518249690000031
成立,则将Rk+j的值赋予
Figure BDA0002518249690000032
Figure BDA0002518249690000033
j=j+1,返回步骤三a;
如果
Figure BDA0002518249690000034
不成立,
Figure BDA0002518249690000035
的值保持不变,即
Figure BDA0002518249690000036
j=j+1,返回步骤三a;
b)如果
Figure BDA0002518249690000037
不成立,跳转至步骤四;
步骤四、计算变角度域弯制点密度:
Figure BDA0002518249690000038
与Rk之间的角度记为
Figure BDA0002518249690000039
利用公式
Figure BDA00025182496900000310
计算变角度域bk的弯制点密度;
判断
Figure BDA00025182496900000311
是否成立;
如果
Figure BDA00025182496900000312
成立,说明已划分至弓丝曲线的右端点,将弯制点mk和弯制点
Figure BDA00025182496900000313
之间的变角度域定义为变角度域区间bk,变角度域区间bk的弯制点密度为
Figure BDA00025182496900000314
跳转至步骤五,统计已划分的弯制点数目q;
如果
Figure BDA00025182496900000315
不成立,说明未划分至弓丝曲线的右端点,并且判断
Figure BDA00025182496900000316
是否成立;
如果
Figure BDA00025182496900000317
成立,则可以继续增加该变角度域内弯制点的个数,即令
Figure BDA00025182496900000318
跳转至步骤三;
如果
Figure BDA00025182496900000319
不成立,说明该变角度域内不能再增加弯制点,跳转至步骤五;
步骤五、定义变角度域区间:
将弯制点mk和弯制点
Figure BDA00025182496900000320
之间的变角度域定义为变角度域区间bk,并且变角度域区间bk内从弯制点mk到弯制点
Figure BDA00025182496900000321
包括弯制点
Figure BDA00025182496900000322
但是不包括弯制点mk的所有弯制点已划分,统计已划分的弯制点数目q,变角度域区间bk的弯制点密度为
Figure BDA00025182496900000323
跳转至步骤六;
步骤六、判断是否继续进行变角度域划分:
判断q=i是否成立;
如果q=i不成立,则继续进行变角度域划分,由于当前弯制点不符合弯制要求,故从当前弯制点的上一个弯制点继续开始变角度划分,即以
Figure BDA00025182496900000324
为划分变角度域的起点,令
Figure BDA00025182496900000325
跳转至步骤二;
如果q=i成立,说明所有的弯制点均已被划分,跳转至步骤七;
步骤七、获得最终弯制点弯制顺序:
输出变角度域区间信息集B={b1,b2,...,bg},每个变角度域区间(b1,b2,...,bg)所对应的角度值分别为(θ1,θ2,...,θg),并且θ12+...+θg=π,比较每个变角度域区间(b1,b2,...,bg)的弯制点密度
Figure BDA00025182496900000326
得到
Figure BDA00025182496900000327
则以弯制点密度
Figure BDA00025182496900000328
为指标将g个变角度域区间降序排列,得到降序变角度域区间信息集C={c2,c4,...,cg},在任何一个变角度域区间内,以各弯制点的单位角距比
Figure BDA00025182496900000329
为指标对弯制点进行降序排列,将弯制点角距比降序排列顺序定义为该变角度域区间内的弯制点弯制顺序,得到个性化正畸弓丝曲线成形控制点坐标降序矩阵M1{m4,m6,...,ms}和机器人运动降序信息集N1{n4,n6,...,ns},其中ms表示变角度域区间bg中的弯制点,输出最终弯制点弯制顺序M1{m4,m6,...,ms}、N1{n4,n6,...,ns},程序结束。
本发明的有益效果为:
1、本发明在对正畸弓丝进行变角度划分时,提出了单位角距比的概念,通过各弯制点弯制角度与弯制弧长的比值对正畸弓丝曲线上各个弯制点的弯制复杂程度进行量化描述,并且根据机器人弯制正畸弓丝的特点设定了单位角距比上限值Emax,从而限定了此时正畸弓丝曲线上各弯制点的弯制复杂程度,方便下一步利用弯制点密度值对正畸弓丝曲线进行变角度域划分。
2、同本发明人同日申报的发明专利《一种变角度划分的正畸弓丝弯制顺序规划方法》相比,本专利先对正畸弓丝曲线上各弯制点的弯制复杂程度进行判断,即判断正畸弓丝曲线上各弯制点的单位角距比均满足划分要求后,再对其进行变角度划分,此时划分时只需计算变角度域弯制点密度,从而减少了循环次数,降低计算规模,提高了划分效率。
3、本发明在根据变角度域弯制点密度
Figure BDA0002518249690000041
对各变角度区间进行降序排列之后,在各个变角度区间内部,使用每个弯制点的单位角距比的降序排列作为该区间内弯制点的排列顺序,最后可以输出合理的弯制顺序,保证了正畸弓丝弯制规划的完整性。
4、同本发明人已经授权的授权公告号为CN107714203B的发明专利《一种等角度划分的正畸弓丝弯制顺序规划方法》相比,本方法是在平面变角度划分的基础上,针对具有特定属性的一类弓丝,充分考虑此类正畸弓丝曲线上弯制点分布信息个性化特点,即患者个性化正畸弓丝上弯制点的单位角距比都相对较小,各弯制点的单位角距比均小于规定的单位角距比上限值,提出了基于变角度域弯制点密度的概念,用于划分此类正畸弓丝曲线的划分方法,使得划分过程并非以一种无依据的均匀化标准进行划分,而是为了使划分的变角度域符合弯制点分布密集程度的上限要求,不断改变划分变角度域的角度值,生成了一系列满足变角度域弯制点密度要求的变角度域区间,提高了正畸弓丝成形控制点弯制顺序规划方法的合理性,有效避免了弯制机器人产生空程无效动作、弯制过程相互干涉动作和弯制运动复杂动作,充分发挥弯制机器人优势的最大化,明显提高了弯制效率。
5、同本发明人同日申报的发明专利《一种基于弯制点角距比和的正畸弓丝变角度划分方法》相比,虽然两方法都适用于具有特殊属性的一类个性化正畸弓丝曲线,但对于《一种基于弯制点角距比和的正畸弓丝变角度划分方法》中提及的方法所侧重的前提是每个弯制点的单位弯制点密度都满足设定要求,进而仅以变角度域弯制点角距比和
Figure BDA0002518249690000042
作为划分变角度域的依据,本方法所侧重的前提是弯制点的单位角距比满足设定要求,进而仅以变角度域弯制点密度
Figure BDA0002518249690000043
作为划分变角度域的依据,两种方法在进行正畸弓丝弯制顺序规划时应用情况不同,因此本方法的提出与另种方法互相补偿,进而完善了正畸弓丝弯制顺序规划的系列方法。
附图说明
为了易于说明,本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为一种基于弯制点密度的正畸弓丝变角度划分方法的流程图;
图2为变角度域弯制点密度计算示意图;
图3为基于弯制点密度变角度划分个性化正畸弓丝曲线示意图;
图4为个性化正畸弓丝成形控制点分布示意图;
图5为变角度划分个性化正畸弓丝曲线完成后规划弯制点弯制顺序示意图;
具体实施方式
为使本发明专利的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明专利,但是应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明专利的范围,此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明专利的概念。
实施例1:如图1、图2、图3、图4、图5所示,本具体实施方式采用以下技术方案:一种基于弯制点密度的正畸弓丝变角度划分方法,所述方法的具体实现过程为:
步骤一、变角度域划分数据导入:
根据患者有i个成形控制点的个性化正畸弓丝曲线,输入个性化正畸弓丝曲线成形控制点信息集M={m1,m2,m3,...,mi},mi=(ui,vi,wi)'为每个个性化正畸弓丝曲线成形控制点的坐标,每一个正畸弓丝曲线成形控制点mi均对应一个成形控制点机器人运动信息单元ni,输入的成形控制点的机器人运动信息集为N={n1,n2,n3,...,ni},ni表示机器人在弯制该点时的成形控制点坐标及弯制角度,ni=(ui,vi,wi,αi)',ui、vi、wi为该成形控制点mi的坐标,αi为机器人作用在成形控制点mi上的弯制角度,将正畸弓丝曲线成形控制点信息集M、成形控制点的机器人运动信息集N,单位角距比上限值Emax输入到正畸弓丝弯制系统中,并且根据机器人弯制正畸弓丝的特点设定变角度域弯制点密度阀值ρmax
Figure BDA0002518249690000051
Figure BDA0002518249690000052
个性化正畸弓丝曲线两端点坐标为ms(us,vs,ws),me(ue,ve,we),将弓丝曲线左端点ms设定为成形控制点m0,将弓丝曲线右端点me设定为成形控制点mi+1,以弓丝曲线左右端点的中点
Figure BDA0002518249690000053
定义为圆心O,将成形控制点mk作为划分变角度域的起点,k的初始值为k=0,0≤k≤i,成形控制点mk与圆心O之间的连线定义为划分半径Rk
步骤二、正畸弓丝曲线坐标转换及划分变量定义:
将个性化正畸弓丝成形控制点信息集中各成形控制点的坐标mi=(ui,vi,wi)'中的wi赋值为0,即令wi=0,获得正畸弓丝转换曲线M′;
Figure BDA0002518249690000061
针对变角度划分方法而言,定义变角度域bk的弯制点密度
Figure BDA0002518249690000062
其中
Figure BDA0002518249690000063
表示在变角度域bk内划分的弯制点个数,
Figure BDA0002518249690000064
的初始值为
Figure BDA0002518249690000065
表示变角度域bk内划分半径Rk与划分半径
Figure BDA0002518249690000066
之间形成的角度值,
Figure BDA0002518249690000067
为在变角度域bk内最大的划分半径,初始化
Figure BDA0002518249690000068
个性化正畸弓丝上任意一弯制点mx的单位角距比
Figure BDA0002518249690000069
为弯制点mx的弯制角度αx与其弯制距离
Figure BDA00025182496900000610
的比值,即
Figure BDA00025182496900000611
其中
Figure BDA00025182496900000612
表示弯制点mx与弯制点mx+1之间的弧长,1≤x≤i,计算个性化正畸弓丝上各弯制点的单位角距比
Figure BDA00025182496900000613
当各弯制点的单位角距比
Figure BDA00025182496900000614
均小于单位角距比上限值Emax时,跳转至步骤三;
步骤三、寻找变角度域内的最大半径
Figure BDA00025182496900000615
Rk+j表示从成形控制点mk到成形控制点
Figure BDA00025182496900000616
之间的第j个成形控制点对应的划分半径值,j的初始值为j=1,
Figure BDA00025182496900000617
a)判断
Figure BDA00025182496900000618
是否成立;
如果
Figure BDA00025182496900000619
成立,判断
Figure BDA00025182496900000620
是否成立;
如果
Figure BDA00025182496900000621
成立,则将Rk+j的值赋予
Figure BDA00025182496900000622
Figure BDA00025182496900000623
j=j+1,返回步骤三a;
如果
Figure BDA00025182496900000624
不成立,
Figure BDA00025182496900000625
的值保持不变,即
Figure BDA00025182496900000626
j=j+1,返回步骤三a;
b)如果
Figure BDA00025182496900000627
不成立,跳转至步骤四;
步骤四、计算变角度域弯制点密度:
Figure BDA00025182496900000628
与Rk之间的角度记为
Figure BDA00025182496900000629
利用公式
Figure BDA00025182496900000630
计算变角度域bk的弯制点密度;
判断
Figure BDA00025182496900000631
是否成立;
如果
Figure BDA00025182496900000632
成立,说明已划分至弓丝曲线的右端点,将弯制点mk和弯制点
Figure BDA00025182496900000633
之间的变角度域定义为变角度域区间bk,变角度域区间bk的弯制点密度为
Figure BDA00025182496900000634
跳转至步骤五,统计已划分的弯制点数目q;
如果
Figure BDA00025182496900000635
不成立,说明未划分至弓丝曲线的右端点,并且判断
Figure BDA00025182496900000636
是否成立;
如果
Figure BDA0002518249690000071
成立,则可以继续增加该变角度域内弯制点的个数,即令
Figure BDA0002518249690000072
跳转至步骤三;
如果
Figure BDA0002518249690000073
不成立,说明该变角度域内不能再增加弯制点,跳转至步骤五;
步骤五、定义变角度域区间:
将弯制点mk和弯制点
Figure BDA0002518249690000074
之间的变角度域定义为变角度域区间bk,并且变角度域区间bk内从弯制点mk到弯制点
Figure BDA0002518249690000075
包括弯制点
Figure BDA0002518249690000076
但是不包括弯制点mk的所有弯制点已划分,统计已划分的弯制点数目q,变角度域区间bk的弯制点密度为
Figure BDA0002518249690000077
跳转至步骤六;
步骤六、判断是否继续进行变角度域划分:
判断q=i是否成立;
如果q=i不成立,则继续进行变角度域划分,由于当前弯制点不符合弯制要求,故从当前弯制点的上一个弯制点继续开始变角度划分,即以
Figure BDA0002518249690000078
为划分变角度域的起点,令
Figure BDA0002518249690000079
跳转至步骤一;
如果q=i成立,说明所有的弯制点均已被划分,跳转至步骤七;
步骤七、获得最终弯制点弯制顺序:
输出变角度域区间信息集B={b1,b2,...,bg},每个变角度域区间(b1,b2,...,bg)所对应的角度值分别为(θ1,θ2,...,θg),并且θ12+...+θg=π,比较每个变角度域区间(b1,b2,...,bg)的弯制点密度
Figure BDA00025182496900000710
得到
Figure BDA00025182496900000711
则以弯制点密度
Figure BDA00025182496900000712
为指标将g个变角度域区间降序排列,得到降序变角度域区间信息集C={c2,c4,...,cg},在任何一个变角度域区间内,以各弯制点的单位角距比
Figure BDA00025182496900000713
为指标对弯制点进行降序排列,将弯制点角距比降序排列顺序定义为该变角度域区间内的弯制点弯制顺序,得到个性化正畸弓丝曲线成形控制点坐标降序矩阵M1{m4,m6,...,ms}和机器人运动降序信息集N1{n4,n6,...,ns},其中ms表示变角度域区间bg中的弯制点,输出最终弯制点弯制顺序M1{m4,m6,...,ms}、N1{n4,n6,...,ns},程序结束。
实施例2:如图2、图3、图4、图5所示,在一条包含i=22个弯制点(正畸弓丝的左右端点不参与弓丝弯制)的个性化正畸弓丝曲线进行基于弯制点密度变角度划分的弯制顺序规划过程中,假设最终得到的弯制变角度域区间的个数为n=8,根据在步骤七中变角度域区间信息集B={b1,b2,...,bg},得到各变角度域区间的弯制点个数为
Figure BDA00025182496900000714
每个弯制变角度域区间(b1,b2,...,bg)的弯制点密度为
Figure BDA00025182496900000715
比较各变角度域区间的弯制点密度,存在
Figure BDA00025182496900000716
以各变角度域区间的弯制点密度
Figure BDA00025182496900000717
为指标将8个变角度域区间降序排列,从而得到降序变角度域区间信息集为C1={c7,c5,c3,c4,c1,c8,c2,c6},规定在任何一个变角度域区间内,以各弯制点的单位角距比
Figure BDA00025182496900000718
为指标对弯制点进行降序排列,将弯制点单位角距比降序排列顺序定义为该变角度域区间内的弯制点弯制顺序,则各变角度域区间的弯制点顺序为b7=(m17,m16,m18),b5=(m11,m12),b3=(m6,m7),b4=(m9,m8,m10),b1=(m1,m3,m4,m2),b8=(m20,m19,m22,m21),b2=(m5),b6=(m14,m13,m15),结合变角度域区间排列顺序,进而得到正畸弓丝曲线成形控制点坐标矩阵M1={m17,m16,m18,m11,m12,m6,m7,m9,m8,m10,m1,m3,m4,m2,m20,m19,m22,m21,m5,m14,m13,m15}和机器人弯制信息集N1={n17,n16,n18,n11,n12,n6,n7,n9,n8,n10,n1,n3,n4,n2,n20,n19,n22,n21,n5,n14,n13,n15},输出最终弯制点弯制顺序M1={m17,m16,m18,m11,m12,m6,m7,m9,m8,m10,m1,m3,m4,m2,m20,m19,m22,m21,m5,m14,m13,m15}、N1={n17,n16,n18,n11,n12,n6,n7,n9,n8,n10,n1,n3,n4,n2,n20,n19,n22,n21,n5,n14,n13,n15}程序结束。

Claims (1)

1.一种基于弯制点密度的正畸弓丝变角度划分方法,其特征在于:所述方法的具体实现过程为:
步骤一、变角度域划分数据导入:
根据患者有i个成形控制点的个性化正畸弓丝曲线,输入个性化正畸弓丝曲线成形控制点信息集M={m1,m2,m3,...,mi},mi=(ui,vi,wi)'为每个个性化正畸弓丝曲线成形控制点的坐标,每一个正畸弓丝曲线成形控制点mi均对应一个成形控制点机器人运动信息单元ni,输入的成形控制点的机器人运动信息集为N={n1,n2,n3,...,ni},ni表示机器人在弯制该点时的成形控制点坐标及弯制角度,ni=(ui,vi,wi,αi)',ui、vi、wi为该成形控制点mi的坐标,αi为机器人作用在成形控制点mi上的弯制角度,将正畸弓丝曲线成形控制点信息集M、成形控制点的机器人运动信息集N,单位角距比上限值Emax输入到正畸弓丝弯制系统中,并且根据机器人弯制正畸弓丝的特点设定变角度域弯制点密度阀值ρmax
Figure FDA0002518249680000011
Figure FDA0002518249680000012
个性化正畸弓丝曲线两端点坐标为ms(us,vs,ws),me(ue,ve,we),将弓丝曲线左端点ms设定为成形控制点m0,将弓丝曲线右端点me设定为成形控制点mi+1,以弓丝曲线左右端点的中点
Figure FDA0002518249680000013
定义为圆心O,将成形控制点mk作为划分变角度域的起点,k的初始值为k=0,0≤k≤i,成形控制点mk与圆心O之间的连线定义为划分半径Rk
步骤二、正畸弓丝曲线坐标转换及划分变量定义:
将个性化正畸弓丝成形控制点信息集中各成形控制点的坐标mi=(ui,vi,wi)'中的wi赋值为0,即令wi=0,获得正畸弓丝转换曲线M′;
Figure FDA0002518249680000014
针对变角度划分方法而言,定义变角度域bk的弯制点密度
Figure FDA0002518249680000015
其中
Figure FDA0002518249680000016
表示在变角度域bk内划分的弯制点个数,
Figure FDA0002518249680000017
的初始值为
Figure FDA0002518249680000018
Figure FDA0002518249680000019
表示变角度域bk内划分半径Rk与划分半径
Figure FDA00025182496800000110
之间形成的角度值,
Figure FDA00025182496800000111
为在变角度域bk内最大的划分半径,初始化
Figure FDA00025182496800000112
个性化正畸弓丝上任意一弯制点mx的单位角距比
Figure FDA0002518249680000021
为弯制点mx的弯制角度αx与其弯制距离
Figure FDA0002518249680000022
的比值,即
Figure FDA0002518249680000023
其中
Figure FDA0002518249680000024
表示弯制点mx与弯制点mx+1之间的弧长,1≤x≤i,计算个性化正畸弓丝上各弯制点的单位角距比
Figure FDA0002518249680000025
当各弯制点的单位角距比
Figure FDA0002518249680000026
均小于单位角距比上限值Emax时,跳转至步骤三;
步骤三、寻找变角度域内的最大半径
Figure FDA0002518249680000027
Rk+j表示从成形控制点mk到成形控制点
Figure FDA0002518249680000028
之间的第j个成形控制点对应的划分半径值,j的初始值为j=1,
Figure FDA0002518249680000029
a)判断
Figure FDA00025182496800000210
是否成立;
如果
Figure FDA00025182496800000211
成立,判断
Figure FDA00025182496800000212
是否成立;
如果
Figure FDA00025182496800000213
成立,则将Rk+j的值赋予
Figure FDA00025182496800000214
Figure FDA00025182496800000215
j=j+1,返回步骤三a;
如果
Figure FDA00025182496800000216
不成立,
Figure FDA00025182496800000217
的值保持不变,即
Figure FDA00025182496800000218
j=j+1,返回步骤三a;
b)如果
Figure FDA00025182496800000219
不成立,跳转至步骤四;
步骤四、计算变角度域弯制点密度:
Figure FDA00025182496800000220
与Rk之间的角度记为
Figure FDA00025182496800000221
利用公式
Figure FDA00025182496800000222
计算变角度域bk的弯制点密度;
判断
Figure FDA00025182496800000223
是否成立;
如果
Figure FDA00025182496800000224
成立,说明已划分至弓丝曲线的右端点,将弯制点mk和弯制点
Figure FDA00025182496800000225
之间的变角度域定义为变角度域区间bk,变角度域区间bk的弯制点密度为
Figure FDA00025182496800000226
跳转至步骤五,统计已划分的弯制点数目q;
如果
Figure FDA00025182496800000227
不成立,说明未划分至弓丝曲线的右端点,并且判断
Figure FDA00025182496800000228
是否成立;
如果
Figure FDA00025182496800000229
成立,则可以继续增加该变角度域内弯制点的个数,即令
Figure FDA00025182496800000230
跳转至步骤三;
如果
Figure FDA00025182496800000231
不成立,说明该变角度域内不能再增加弯制点,跳转至步骤五;
步骤五、定义变角度域区间:
将弯制点mk和弯制点
Figure FDA00025182496800000232
之间的变角度域定义为变角度域区间bk,并且变角度域区间bk内从弯制点mk到弯制点
Figure FDA00025182496800000233
包括弯制点
Figure FDA00025182496800000234
但是不包括弯制点mk的所有弯制点已划分,统计已划分的弯制点数目q,变角度域区间bk的弯制点密度为
Figure FDA00025182496800000235
跳转至步骤六;
步骤六、判断是否继续进行变角度域划分:
判断q=i是否成立;
如果q=i不成立,则继续进行变角度域划分,由于当前弯制点不符合弯制要求,故从当前弯制点的上一个弯制点继续开始变角度划分,即以
Figure FDA0002518249680000031
为划分变角度域的起点,令
Figure FDA0002518249680000032
跳转至步骤二;
如果q=i成立,说明所有的弯制点均已被划分,跳转至步骤七;
步骤七、获得最终弯制点弯制顺序:
输出变角度域区间信息集B={b1,b2,...,bg},每个变角度域区间(b1,b2,...,bg)所对应的角度值分别为(θ1,θ2,...,θg),并且θ12+...+θg=π,比较每个变角度域区间(b1,b2,...,bg)的弯制点密度
Figure FDA0002518249680000036
得到
Figure FDA0002518249680000033
则以弯制点密度
Figure FDA0002518249680000034
为指标将g个变角度域区间降序排列,得到降序变角度域区间信息集C={c2,c4,...,cg},在任何一个变角度域区间内,以各弯制点的单位角距比
Figure FDA0002518249680000035
为指标对弯制点进行降序排列,将弯制点角距比降序排列顺序定义为该变角度域区间内的弯制点弯制顺序,进而得到个性化正畸弓丝曲线成形控制点坐标降序矩阵M1{m4,m6,...,ms}和机器人运动降序信息集N1{n4,n6,...,ns},其中ms表示变角度域区间bg中的弯制点,输出最终弯制点弯制顺序M1{m4,m6,...,ms}、N1{n4,n6,...,ns},程序结束。
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