CN113778019B - 机床奇异点问题规避方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供的机床奇异点问题规避方法、装置、电子设备及存储介质，包括：导入刀位点序列；根据各旋转轴角度及其变化计算各刀位点的刀轴矢量方向变化，根据各旋转轴定位精度和第二旋转轴角度计算当前观察点的动态刀矢分辨率；若当前观察点的刀轴矢量方向变化大于或者等于当前观察点的动态刀矢分辨率，则计算下一个刀位点的刀轴矢量方向变化和动态刀矢分辨率，直至最后一个刀位点；若当前观察点的刀轴矢量方向变化小于当前观察点的动态刀矢分辨率，则为机床的第一旋转轴坐标值和第二旋转轴坐标值增加反向补偿，计算下一个刀位点的刀轴矢量方向变化和动态刀矢分辨率，直至最后一个刀位点。本公开通过对加工过程中的旋转轴角度进行控制来规避奇异点。

Description

机床奇异点问题规避方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本发明属于五轴数控加工技术领域，特别涉及一种机床奇异点问题规避方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

在五轴加工中，刀轴矢量方向与机床的第一旋转轴、第二旋转轴转角之间存在映射关系，一般而言，刀轴矢量方向与机床的第一旋转轴、第二旋转轴转角存在有限映射，而当机床的第二旋转轴转角为0时，刀轴矢量方向的解收敛到机床坐标系Z轴，利用刀轴矢量方向逆解第一旋转轴、第二旋转轴转角时会出现无穷解现象，该点即奇异点，在该点处无论机床的第一旋转轴如何旋转，刀轴矢量方向均不会变化；当机床的第二旋转轴转角很小时，刀轴矢量方向在机床Z轴附近，此时刀轴矢量方向出现很小的波动，都会造成机床第一旋转轴较大的旋转。

奇异点问题会导致五轴加工过程中第一旋转轴出现摆动的现象，特别是在上表面铣削加工中，第一旋转轴出现的摆动是不必要的，甚至可能影响加工效果；还会导致第一旋转轴的快速旋转，从而在工件表面形成波纹，甚至损伤机床零部件。

现有的一种在路径规划阶段消除五轴奇异问题的方法(中国发明专利，201410074815.4)，将刀轴矢量方向的运动轨迹投影到一个二维欧式空间(C空间)中，在该空间中刀轴矢量方向可用笛卡尔坐标来唯一表征，以该空间的坐标原点为圆心，以固定半径做圆，该圆形内的区域即为奇异区域；刀轴矢量方向的轨迹在该空间中为一条曲线，该曲线经过奇异区域时，对空间中的轨迹曲线进行平移，从而避开奇异区域。该方法改动了奇异点附近的大段程序，刀轴矢量方向偏移较大，可能造成较大的轮廓误差，且只适用于球头刀。

WAN M等人提出了通过引入几何约束避免五轴机床的奇异性的方法(WAN M,LIUY,XING W-J,et al.Singularity avoidance for five-axis machine tools throughintroducing geometrical constraints[J].International Journal of Machine Toolsand Manufacture,2018,127(1-13).)，在机床奇异点附近定义奇异锥，通过对刀轴矢量方向的运动轨迹进行拟合，若曲线经过奇异锥内部，则对奇异锥附近的刀轴矢量方向运动轨迹的曲线参数进行修正，使其绕过奇异锥对应的区域，从而达到奇异点问题规避的目的。但该方法需要对刀轴矢量方向运动进行曲线拟合，从而导致较大的运算量。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本公开第一方面实施例提供了一种机床奇异点问题规避方法，通过对加工过程中的旋转轴角度进行控制，以改变刀轴矢量方向在奇异点附近的运动，从而规避奇异点问题，提升了机床运动学表现和零件加工效果。本公开第一方面实施例提供的方法包括：

步骤一：导入刀位点序列，将刀位点序列中的第二个刀位点设为当前观察点；

步骤二：根据第一旋转轴角度、第二旋转轴角度、第一旋转轴角度变化和第二旋转轴角度变化计算当前观察点的刀轴矢量方向变化，所述刀轴矢量方向变化用于表征相邻刀位点处刀轴矢量方向在空间中的夹角；根据第一旋转轴定位精度、第二旋转轴定位精度和第二旋转轴角度计算当前观察点的动态刀矢分辨率，所述动态刀矢分辨率用于表征第一旋转轴和第二旋转轴从当前观察点运动时能够移动的最小距离；

步骤三：若所述当前观察点的刀轴矢量方向变化大于或者等于所述当前观察点的动态刀矢分辨率，且所述当前观察点不是刀位点序列中的最后一个刀位点，则将刀位点序列中的下一个刀位点设为当前观察点，并返回步骤二，直至所述当前观察点为刀位点序列中的最后一个刀位点；若当前观察点的刀轴矢量方向变化小于当前观察点的动态刀矢分辨率，则为机床的第一旋转轴坐标值和第二旋转轴坐标值增加反向补偿，补偿值为机床相应旋转轴的角度变化，然后判断当前观察点是否为刀位点序列中的最后一个刀位点，若不是，则将刀位点序列中的下一个点设为当前观察点，并返回步骤二，直至当前观察点是否为刀位点序列中的最后一个刀位点。

本公开第一方面实施例提供的机床奇异点问题规避方法，具有以下特点及有益效果：

通过本公开提供的机床奇异点规避方法，可以准确、高效的规避五轴加工中的奇异点问题，主要的优势在于：不改变原刀轴矢量方向，避免造成不必要的轮廓误差；运算简单，不需要进行曲线的拟合或者插值，显著提高运算效率，运算时间极短，对于复杂加工能够实现高效优化。

在一些实施例中，所述当前观察点的刀轴矢量方向变化根据下式计算得到：

δ_i＝sinθ_2，isinθ_1，isin(θ_2，i+Δθ_2，i)sin(θ_1，i+Δθ_1，i)

+sinθ_2，icosθ_1，isin(θ_2，i+Δθ_2，i)cos(θ_1，i+Δθ_1，i)+cosθ_2，icos(θ_2，i+Δθ_2，i)

Δθ_2，i＝θ_2，i-θ_2，i-1

Δθ_1，i＝θ_1，i-θ_1，i-1

式中，δ_i为当前观察点的刀轴矢量方向变化；θ_1，i-1为第一旋转轴在上一个观察点处的角度，θ_1，i为第一旋转轴在当前观察点处的角度，Δθ_1，i为第一旋转轴在当前观察点处的角度变化；θ_2，i-1为第二旋转轴在上一个观察点处的角度，θ_2，i为第二旋转轴在当前观察点处的角度，Δθ_2，i为第二旋转轴在当前观察点处的角度变化。

在一些实施例中，所述动态刀矢分辨率用根据下式计算得到：

其中，δ_min，i为当前观察点的动态刀矢分辨率；T_i为当前观察点的刀轴矢量方向量；T_i+1为下一个观察点的刀轴矢量方向；ε₁为第一旋转轴的定位精度，ε₂为第二旋转轴的定位精度。

本公开第二方面实施例提供的机床奇异点问题规避装置，包括：

数据接收模块，用于接收导入的刀位点序列，并将刀位点序列中的第二个刀位点设为当前观察点；

第一计算模块，用于根据第一旋转轴角度、第二旋转轴角度、第一旋转轴角度变化和第二旋转轴角度变化计算当前观察点的刀轴矢量方向变化，所述刀轴矢量方向变化用于表征相邻刀位点处刀轴矢量方向在空间中的夹角；根据第一旋转轴定位精度、第二旋转轴定位精度和第二旋转轴角度计算当前观察点的动态刀矢分辨率，所述动态刀矢分辨率用于表征第一旋转轴和第二旋转轴从当前观察点运动时能够移动的最小距离；

第二计算模块，用于判断当前观察点的刀轴矢量方向变化与当前观察点的动态刀矢分辨率的大小关系，若当前观察点的刀轴矢量方向变化大于或者等于当前观察点的动态刀矢分辨率，则将刀位点序列中的下一个刀位点设为当前观察点，并利用第一计算模块计算其刀轴矢量方向变化和动态刀矢分辨率，直至当前观察点为刀位点序列中的最后一个刀位点；若当前观察点的刀轴矢量方向变化小于当前观察点的动态刀矢分辨率，则为机床的第一旋转轴坐标值和第二旋转轴坐标值增加反向补偿，补偿值为机床相应旋转轴的角度变化，然后将刀位点序列中的下一个点设为当前观察点，判断当前观察点是否为刀位点序列中的最后一个点，并利用第一计算模块计算其刀轴矢量方向变化和动态刀矢分辨率，直至当前观察点为刀位点序列中的最后一个刀位点。

本公开第三方面实施例提供的电子设备，包括：

至少一个处理器，以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行上述机床奇异点问题规避方法。

本公开第四方面实施例提供的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述机床奇异点问题规避方法。

附图说明

图1为本公开第一方面实施例提出的机床奇异点问题规避方法的流程图。

图2的(a)h和(b)分别为利用本公开第一方面实施例提供的方法处理异常刀位点序列和正常刀位点序列得到的结果。

图3为本公开第二方面实施例提供的机床奇异点问题规避装置的结构示意图。

图4为本公开第三方面实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要定义的在本发明精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

本公开第一方面实施例提供的一种机床奇异点问题规避方法，其整体流程参见图1，包括以下步骤：

步骤一：导入刀位点序列，将刀位点序列中的第二个刀位点设为当前观察点；由于后续计算刀轴矢量方向变化时，是基于观察点和其上一个刀位点的刀轴矢量方向，故算法开始时将观察点设为第二个刀位点；

步骤二：根据第一旋转轴角度、第二旋转轴角度、第一旋转轴角度变化和第二旋转轴角度变化计算当前观察点的刀轴矢量方向变化，刀轴矢量方向变化用于表征相邻刀位点处刀轴矢量方向在空间中的夹角；根据第一旋转轴定位精度、第二旋转轴定位精度和第二旋转轴角度计算当前观察点的动态刀矢分辨率，动态刀矢分辨率用于表征第一旋转轴和第二旋转轴从当前观察点运动时能够移动的最小距离；

步骤三：若当前观察点的刀轴矢量方向变化大于或者等于当前观察点的动态刀矢分辨率，且当前观察点不是刀位点序列中的最后一个刀位点，则将刀位点序列中的下一个刀位点设为当前观察点，并返回步骤二，直至所述当前观察点为刀位点序列中的最后一个刀位点；若当前观察点的刀轴矢量方向变化小于当前观察点的动态刀矢分辨率，则为机床的第一旋转轴坐标值和第二旋转轴坐标值增加反向补偿，补偿值为机床相应旋转轴的角度变化，然后判断当前观察点是否为刀位点序列中的最后一个刀位点，若不是，则将刀位点序列中的下一个点设为当前观察点，并返回步骤二，直至当前观察点是否为刀位点序列中的最后一个刀位点。

下面对本公开第一方面实施例提供的机床奇异点问题规避方法的原理进行说明：

机床各运动轴的定位精度决定了各轴在运动时能够最小移动的距离，即运动分辨率，而刀轴矢量方向由机床旋转轴的角度所唯一确定，因此机床对于刀轴矢量方向的变化也存在一定的精度，将其定义为刀矢分辨率，而与机床平动轴坐标分辨率不同的是，由于机床旋转轴和刀轴矢量方向存在非线性的映射关系，刀矢分辨率在不同的角度处的值也是不同的，其值随机床第二旋转轴的角度转变呈动态变化，因此在加工中的每个位置，刀轴矢量方向都存在动态的分辨率，将其定义为动态刀矢分辨率，动态刀矢分辨率由第一旋转轴定位精度、第二旋转轴定位精度和第二旋转轴角度唯一确定，将在下文中给出具体的计算公式。

在一些实施例中，当前观察点的刀轴矢量方向变化根据下式计算得到：

δ_i＝sinθ_2，isinθ_1，isin(θ_2，i+Δθ_2，i)sin(θ_1，i+Δθ_1，i)+sinθ_2，icosθ_1，isin(θ_2，i+Δθ_2，i)cos(θ_1，i+Δθ_1，i)+cosθ_2，icos(θ_2，i+Δθ_2，i)

Δθ_2，i＝θ_2，i-θ_2，i-1

Δθ_1，i＝θ_1，i-θ_1，i-1

式中，δ_i为当前观察点的刀轴矢量方向变化，脚标i对应刀位点序列中刀位点的序号；θ_1，i-1为第一旋转轴在上一个观察点处的角度，θ_1，i为第一旋转轴在当前观察点处的角度，Δθ_1，i为第一旋转轴在当前观察点处的角度变化；θ_2，i-1为第二旋转轴在上一个观察点处的角度，θ_2，i为第二旋转轴在当前观察点处的角度，Δθ_2，i为第二旋转轴在当前观察点处的角度变化。

在一些实施例中，当前观察点的动态刀矢分辨率根据下式计算得到：

其中，δ_min，i为当前观察点的动态刀矢分辨率；T_i为当前观察点的刀轴矢量方向，T_i＝(T_x，i，T_y，i，T_z，i)，T_x，i，T_y，i，T_z，i分别为当前观察点的刀轴矢量方向分量；T_i+1为下一个观察点的刀轴矢量方向，T_i+1＝(T_x，i+1，T_y，i+1，T_z，i+1)，T_x，i+1，T_y，i+1，T_z，i+1分别为下一个观察点的刀轴矢量方向分量；ε₁为第一旋转轴的定位精度，ε₂为第二旋转轴的定位精度。当前观察点的刀轴矢量方向T_i和下一个观察点的刀轴矢量方向T_i+1的表达式分别为：

下面以AC摇篮式机床为例，对本公开第一方面提供的机床奇异点问题规避方法，进行详细说明。基于此理论可以提出如如下所示的算法。

步骤一：导入刀位点数据，将刀位点序列中的第二个刀位点设为当前观察点；

步骤二：根据A轴角度、C轴角度、A轴角度变化和C轴角度变化计算当前观察点的刀矢角度变化；根据A轴定位精度、C轴定位精度和A轴角度计算当前观察点的动态刀矢分辨率；其中：

当前观察点的刀矢角度变化δ_i的计算公式为：

δ_i＝sinθ_A，isinθ_C，isin(θ_A，i+Δθ_A，i)sin(θ_C，i+Δθ_C，i)+sinθ_A，icosθ_C，isin(θ_A，i+Δθ_C，i)cos(θ_C，i+Δθ_C，i)+cosθ_A，icos(θ_A，i+Δθ_A，i)

Δθ_A，i＝θ_A，i-θ_A，i-1

Δθ_C，i＝θ_C，i-θ_C，i-1

式中，δ_i为当前观察点的刀轴矢量方向变化；θ_C，i-1为C轴在上一个观察点处的角度，θ_C，i为C轴在当前观察点处的角度，θ_C，i为C轴在当前观察点处的角度变化；θ_A，i-1为A轴在上一个观察点处的角度，θ_A，i为A轴在当前观察点处的角度，Δθ_A，i为A轴在当前观察点处的角度变化。

当前观察点的动态刀矢分辨率根据下式计算得到：

式中，δ_min，i为当前观察点的动态刀矢分辨率；T_i为当前观察点的刀轴矢量方向，T_i+1为下一个观察点的刀轴矢量方向；ε_C为C轴的定位精度，ε_A为A轴的定位精度。

可以看出，刀矢分辨率仅与A轴定位精度、C轴定位精度以及A轴当前角度有关。当刀轴矢量方向变化小于刀矢分辨率时，机床不能识别此刀轴矢量方向变化，因此此时的A、C轴角度变化是不必要的。

步骤三：若当前观察点的刀轴矢量方向变化大于或者等于当前观察点的动态刀矢分辨率，且当前观察点不是刀位点序列中的最后一个刀位点，则将刀位点序列中的下一个点设为当前观察点，并返回步骤二；若当前观察点的刀轴矢量方向变化小于当前观察点的动态刀矢分辨率，则为机床的第一旋转轴坐标值和第二旋转轴坐标值增加反向补偿，补偿值为机床相应旋转轴的角度变化，即Δθ_C，i及Δθ_A，i，然后判断当前观察点是否为刀位点序列中的最后一个点，若是，则本方法结束，若否，则将刀位点序列中的下一个点设为当前观察点，并返回步骤二。

将异常刀位点序列(出现奇异点问题的刀位点序列)和正常刀位点序列在本公开方法下运行，如图2中(a)和(b)所示，通过对比可以发现，对于异常刀位点序列，C轴振动完全消除；而对于正常刀位点序列，本公开方法对其原本的信息不做修改，示例方法运行时间约0.2s。因此可以看出，本公开方法对于奇异点问题识别十分准确且高效。

刀轴矢量方向刀轴矢量方向刀轴矢量方向本公开第二方面实施例提供的一种机床奇异点问题规避装置，其结构参见图3，包括：

数据接收模块，用于接收导入的刀位点序列，并将刀位点序列中的第二个刀位点设为当前观察点；

第一计算模块，用于根据第一旋转轴角度、第二旋转轴角度、第一旋转轴角度变化和第二旋转轴角度变化计算当前观察点的刀轴矢量方向变化，刀轴矢量方向变化用于表征相邻刀位点处刀轴矢量方向在空间中的夹角；根据第一旋转轴定位精度、第二旋转轴定位精度和第二旋转轴角度计算当前观察点的动态刀矢分辨率，动态刀矢分辨率用于表征第一旋转轴和第二旋转轴从当前观察点运动时能够移动的最小距离；

第二计算模块，用于判断当前观察点的刀轴矢量方向变化与当前观察点的动态刀矢分辨率的大小关系，若当前观察点的刀轴矢量方向变化大于或者等于当前观察点的动态刀矢分辨率，则将刀位点序列中的下一个刀位点设为当前观察点，并利用第一计算模块计算其刀轴矢量方向变化和动态刀矢分辨率，直至当前观察点为刀位点序列中的最后一个刀位点；若当前观察点的刀轴矢量方向变化小于当前观察点的动态刀矢分辨率，则为机床的第一旋转轴坐标值和第二旋转轴坐标值增加反向补偿，补偿值为机床相应旋转轴的角度变化，然后将刀位点序列中的下一个点设为当前观察点，判断当前观察点是否为刀位点序列中的最后一个点，并利用第一计算模块计算其刀轴矢量方向变化和动态刀矢分辨率，直至当前观察点为刀位点序列中的最后一个刀位点。

为了实现上述实施例，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，用于执行上述实施例的机床奇异点问题规避方法。

下面参考图4，其示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备900的结构示意图。其中，需要说明的是，该电子设备900中包括人工地震动合成系统，其中，本公开实施例中的电子设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机、服务器等等的固定终端。图4示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，电子设备900可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)901，其可以根据存储在只读存储器(ROM)902中的程序或者从存储装置908加载到随机访问存储器(RAM)903中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 903中，还存储有电子设备900操作所需的各种程序和数据。处理装置901、ROM 902以及RAM 903通过总线904彼此相连。输入/输出(I/O)接口905也连接至总线904。

通常，以下装置可以连接至I/O接口905：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风等的输入装置906；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置907；包括例如磁带、硬盘等的存储装置908；以及通信装置909。通信装置909可以允许电子设备900与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图4示出了具有各种装置的电子设备900，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图中所示方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置909从网络上被下载和安装，或者从存储装置908被安装，或者从ROM 902被安装。在该计算机程序被处理装置901执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。

需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。

上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备执行：

步骤一：导入刀位点序列，将刀位点序列中的第二个刀位点设为当前观察点；

步骤三：根据第一旋转轴角度、第二旋转轴角度、第一旋转轴角度变化和第二旋转轴角度变化计算当前观察点的刀轴矢量方向变化，刀轴矢量方向变化用于表征相邻刀位点处刀轴矢量方向在空间中的夹角；根据第一旋转轴定位精度、第二旋转轴定位精度和第二旋转轴角度计算当前观察点的动态刀矢分辨率，动态刀矢分辨率用于表征第一旋转轴和第二旋转轴从当前观察点运动时能够移动的最小距离；

步骤三：若当前观察点的刀轴矢量方向变化大于或者等于当前观察点的动态刀矢分辨率，且当前观察点不是刀位点序列中的最后一个刀位点，则将刀位点序列中的下一个刀位点设为当前观察点，并返回步骤二；若当前观察点的刀轴矢量方向变化小于当前观察点的动态刀矢分辨率，则为机床的第一旋转轴坐标值和第二旋转轴坐标值增加反向补偿，补偿值为机床相应旋转轴的角度变化，然后判断当前观察点是否为刀位点序列中的最后一个刀位点，若是，刀轴矢量方向则本方法结束，若否，则将刀位点序列中的下一个点设为当前观察点，并返回步骤二。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++、python，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤，可以通过程序来指令相关的硬件完成，所开发的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种机床奇异点问题规避方法，其特征在于，包括：

步骤一：导入刀位点序列，将刀位点序列中的第二个刀位点设为当前观察点；

步骤二：根据第一旋转轴角度、第二旋转轴角度、第一旋转轴角度变化和第二旋转轴角度变化计算当前观察点的刀轴矢量方向变化，所述刀轴矢量方向变化用于表征相邻刀位点处刀轴矢量方向在空间中的夹角；根据第一旋转轴定位精度、第二旋转轴定位精度和第二旋转轴角度计算当前观察点的动态刀矢分辨率，所述动态刀矢分辨率用于表征第一旋转轴和第二旋转轴从当前观察点运动时能够移动的最小距离；

步骤三：若所述当前观察点的刀轴矢量方向变化大于或者等于所述当前观察点的动态刀矢分辨率，且所述当前观察点不是刀位点序列中的最后一个刀位点，则将刀位点序列中的下一个刀位点设为当前观察点，并返回步骤二，直至所述当前观察点为刀位点序列中的最后一个刀位点；若当前观察点的刀轴矢量方向变化小于当前观察点的动态刀矢分辨率，则为机床的第一旋转轴坐标值和第二旋转轴坐标值增加反向补偿，补偿值为机床相应旋转轴的角度变化，然后判断当前观察点是否为刀位点序列中的最后一个刀位点，若不是，则将刀位点序列中的下一个点设为当前观察点，并返回步骤二，直至当前观察点是否为刀位点序列中的最后一个刀位点；

所述当前观察点的刀轴矢量方向变化根据下式计算得到：

δ_i＝sinθ_2，isinθ_1，isin(θ_2，i+Δθ_2，i)sin(θ_1，i+Δθ_1，i)+sinθ_2，icosθ_1，isin(θ_2，i+Δθ2_，i)cos(θ_1，i+Δθ_1，i)+cosθ_2，icos(θ_2，i+Δθ_2，i)

Δθ_2，i＝θ_2，i-θ_2，i-1

Δθ_1，i＝θ_1，i-θ_1，i-1

式中，δ_i为当前观察点的刀轴矢量方向变化；θ_1，i-1为第一旋转轴在上一个观察点处的角度，θ_1，i为第一旋转轴在当前观察点处的角度，Δθ_1，i为第一旋转轴在当前观察点处的角度变化；θ_2，i-1为第二旋转轴在上一个观察点处的角度，θ_2，i为第二旋转轴在当前观察点处的角度，Δθ_2，i为第二旋转轴在当前观察点处的角度变化；

所述动态刀矢分辨率用根据下式计算得到：

其中，δ_min，i为当前观察点的动态刀矢分辨率；T_i为当前观察点的刀轴矢量方向量；T_i+1为下一个观察点的刀轴矢量方向；ε₁为第一旋转轴的定位精度，ε₂为第二旋转轴的定位精度。

2.一种根据权利要求1所述方法的机床奇异点问题规避装置，其特征在于，包括：

数据接收模块，用于接收导入的刀位点序列，并将刀位点序列中的第二个刀位点设为当前观察点；

第一计算模块，用于根据第一旋转轴角度、第二旋转轴角度、第一旋转轴角度变化和第二旋转轴角度变化计算当前观察点的刀轴矢量方向变化，所述刀轴矢量方向变化用于表征相邻刀位点处刀轴矢量方向在空间中的夹角；根据第一旋转轴定位精度、第二旋转轴定位精度和第二旋转轴角度计算当前观察点的动态刀矢分辨率，所述动态刀矢分辨率用于表征第一旋转轴和第二旋转轴从当前观察点运动时能够移动的最小距离；

第二计算模块，用于判断当前观察点的刀轴矢量方向变化与当前观察点的动态刀矢分辨率的大小关系，若当前观察点的刀轴矢量方向变化大于或者等于当前观察点的动态刀矢分辨率，则将刀位点序列中的下一个刀位点设为当前观察点，并利用第一计算模块计算其刀轴矢量方向变化和动态刀矢分辨率，直至当前观察点为刀位点序列中的最后一个刀位点；若当前观察点的刀轴矢量方向变化小于当前观察点的动态刀矢分辨率，则为机床的第一旋转轴坐标值和第二旋转轴坐标值增加反向补偿，补偿值为机床相应旋转轴的角度变化，然后将刀位点序列中的下一个点设为当前观察点，判断当前观察点是否为刀位点序列中的最后一个点，并利用第一计算模块计算其刀轴矢量方向变化和动态刀矢分辨率，直至当前观察点为刀位点序列中的最后一个刀位点。

3.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器，以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行上述权利要求1所述的机床奇异点问题规避方法。

4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1所述的机床奇异点问题规避方法。

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