CN117359090A - 加工轨迹拐角光顺方法、装置、加工设备及可读存储介质 - Google Patents
加工轨迹拐角光顺方法、装置、加工设备及可读存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117359090A CN117359090A CN202311256478.6A CN202311256478A CN117359090A CN 117359090 A CN117359090 A CN 117359090A CN 202311256478 A CN202311256478 A CN 202311256478A CN 117359090 A CN117359090 A CN 117359090A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fairing
- linear
- path
- track
- determining
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 30
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 20
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 20
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 12
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 22
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
本申请涉及加工轨迹拐角光顺方法、装置、加工设备及可读存储介质,其中方法包括:获取相邻刀尖线性轨迹的第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值,以及相邻刀轴线性轨迹的第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值;基于第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值,确定刀尖线性轨迹的第一光顺路径,并根据第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值,确定刀轴线性轨迹的第二光顺路径;根据刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定第一光顺路径和第二光顺路径的参数同步结果。该方法保证刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹同步协调的同时,实现光顺路径所有轨迹点处的曲率变化较平缓,改善机床异常振动问题,可提高线性刀具轨迹的激光加工精度。
Description
技术领域
本申请涉及激光加工领域,特别是涉及一种加工轨迹拐角光顺方法、装置、加工设备及可读存储介质。
背景技术
随着激光加工技术不断发展以及激光需求持续丰富,对激光加工精度要求越来越高。在激光加工过程中,加工轨迹规划作为激光加工控制的核心,直接影响着激光加工精度。
在实际加工过程中,常采用连续线段逼近复杂曲面的方式生成由离散刀位点构成的五轴线性刀具轨迹,而生成的五轴线性刀具轨迹是一阶不连续的,导致刀具加工运动时,其速度和加速度会在线性轨迹的拐角处发生明显突变,进而严重影响激光加工精度。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种加工轨迹拐角光顺方法、装置、加工设备及可读存储介质。
一种加工轨迹拐角光顺方法,应用于包括刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹的线性刀具轨迹,包括:
获取相邻所述刀尖线性轨迹的第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值,以及相邻所述刀轴线性轨迹的第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值;
基于所述第一几何拐角信息和所述第一光顺误差约束值,确定所述刀尖线性轨迹的第一光顺路径,并根据所述第二几何拐角信息和所述第二光顺误差约束值,确定所述刀轴线性轨迹的第二光顺路径;
根据所述刀尖线性轨迹和所述刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定所述第一光顺路径和所述第二光顺路径的参数同步结果。
在其中一个实施例中,所述根据所述刀尖线性轨迹和所述刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定所述第一光顺路径和所述第二光顺路径的参数同步结果,包括:
根据所述刀尖线性轨迹和所述刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定旋转刀轴矢量;
基于所述旋转刀轴矢量,确定所述第一光顺路径和所述第二光顺路径的参数同步变换关系。
在其中一个实施例中,所述根据所述刀尖线性轨迹和所述刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定旋转刀轴矢量,包括:
根据所述刀尖线性轨迹上刀尖点和所述刀轴线性轨迹上刀轴点两者的距离关系,确定弧线光顺轨迹对应的第一旋转刀轴矢量;
基于所述第一旋转刀轴矢量,确定所述第一光顺路径和所述第二光顺路径两者中各自弧线光顺轨迹的参数同步变换关系。
在其中一个实施例中,所述根据所述刀尖线性轨迹和所述刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定旋转刀轴矢量,包括:
根据所述刀尖线性轨迹和所述刀轴线性轨迹的起始刀轴矢量、结束刀轴矢量的位置关系,确定线性光顺轨迹对应的第二旋转刀轴矢量;
基于所述第二旋转刀轴矢量,确定所述第一光顺路径和所述第二光顺路径两者中各自线性光顺轨迹的参数同步变换关系。
在其中一个实施例中,所述获取相邻所述刀尖线性轨迹的第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值,具体为:获相邻所述刀尖线性轨迹的第一拐角角度和第一光顺误差极大值;
所述基于所述第一几何拐角信息和所述第一光顺误差约束值,确定所述刀尖线性轨迹的第一光顺路径,包括:
基于所述第一拐角角度和所述第一光顺误差极大值,确定第一轨迹曲率极大值和第一光顺直线长度目标值;
根据所述第一轨迹曲率极大值和所述第一光顺直线长度目标值,确定所述第一光顺路径。
在其中一个实施例中,所述基于所述第一拐角角度和所述第一光顺误差极大值,确定第一光顺直线长度目标值,包括:
将所述第一拐角角度和第一光顺误差极大值输入光顺直线长度模型,确定与所述第一拐角角度对应的第一光顺直线长度参考值;
以相邻所述刀尖线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据所述第一光顺直线长度参考值,确定所述第一光顺直线长度目标值。
在其中一个实施例中,所述以相邻所述刀尖线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据所述第一光顺直线长度参考值,确定所述第一光顺直线长度目标值,包括:
比较所述第一光顺直线长度参考值和所述刀尖线性轨迹的长度约束值的大小关系,并选取两者中的较小值作为所述第一光顺直线长度目标值。
在其中一个实施例中,所述获取相邻所述刀轴线性轨迹的第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值,具体为:获相邻所述刀轴线性轨迹的第二拐角角度和第二光顺误差极大值;
所述基于所述第二几何拐角信息和所述第二光顺误差约束值,确定所述刀轴线性轨迹的第二光顺路径,包括:
基于所述第二拐角角度和所述第二光顺误差极大值,确定第二轨迹曲率极大值和第二光顺直线长度目标值;
根据所述第二轨迹曲率极大值和所述第二光顺直线长度目标值,确定所述第二光顺路径。
在其中一个实施例中,所述基于所述第二拐角角度和所述第二光顺误差极大值,确定第二光顺直线长度目标值,包括:
将所述第二拐角角度和第二光顺误差极大值输入光顺直线长度模型,确定与所述第二拐角角度对应的第二光顺直线长度参考值;
以相邻所述刀轴线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据所述第二光顺直线长度参考值,确定所述第二光顺直线长度目标值。
在其中一个实施例中,所述以相邻所述刀轴线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据所述第二光顺直线长度参考值,确定所述第二光顺直线长度目标值,包括:
比较所述第二光顺直线长度参考值和所述刀轴线性轨迹的长度约束值的大小关系,并选取两者中的较小值作为所述第二光顺直线长度目标值。
一种加工轨迹拐角光顺装置,应用于包括刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹的线性刀具轨迹,包括:
参数获取模块,用于获取相邻所述刀尖线性轨迹的第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值,以及相邻所述刀轴线性轨迹的第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值;
路径确定模块,与所述参数获取模块连接,用于基于所述第一几何拐角信息和所述第一光顺误差约束值,确定所述刀尖线性轨迹的第一光顺路径,并根据所述第二几何拐角信息和所述第二光顺误差约束值,确定所述刀轴线性轨迹的第二光顺路径;
参数同步模块,与所述路径确定模块连接,用于根据所述刀尖线性轨迹和所述刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定所述第一光顺路径和所述第二光顺路径的参数同步结果。
一种加工设备,包括存储器及处理器,所述存储器中储存有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器执行如上述的方法。
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法。
一种计算机程序产品,当计算机程序产品在终端设备上运行时,使得终端设备执行上述任一项所述的方法。
本申请所提供实施例存在的有益效果包括:
该加工轨迹拐角光顺方法,在满足第一拐角光顺误差约束值的情况下,根据相邻刀尖线性轨迹构成的第一几何拐角,确定不同第一几何拐角对应的刀尖线性轨迹的第一光顺路径(如贝塞尔光顺曲线);并在满足第二拐角光顺误差约束值的情况下,根据相邻刀轴线性轨迹构成的第二几何拐角,确定不同第二几何拐角对应的刀轴线性轨迹的第二光顺路径(如贝塞尔光顺曲线);且通过刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相对位置关系,确定路径参数同步结果;得出的第一光顺路径和第二光顺路径可跟随几何拐角变化而调整,以适应不同几何拐角变化时对拐角处进给速度的需求和实际可准许情况的变化,可在保证刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹同步协调的同时,实现光顺路径所有轨迹点处的曲率变化较平缓,避免轨迹曲率短时间内产生跃迁,能够保证拐角处的速度和加速度的连续性,改善机床异常振动问题,可提高线性刀具轨迹的激光加工精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个实施例中加工轨迹拐角光顺方法的流程示意图;
图2为一个实施例中步骤104的具体流程示意图;
图3为一个实施例中五轴线性刀具轨迹的拐角光顺示意图;
图4为一个实施例中步骤104的具体流程示意图;
图5为一个实施例中步骤106的具体流程示意图;
图6为一个实施例中五轴线性刀具轨迹的拐角光顺示意图;
图7为一个实施例中五轴线性刀具轨迹同步示意图;
图8为一个实施例中加工轨迹拐角光顺装置的结构示意框图;
图9为一个实施例中路径确定模块40的具体结构示意框图;
图10为一个实施例中路径确定模块40的具体结构示意框图;
图11为一个实施例中参数同步模块60的具体结构示意框图;
图12为一个实施例中加工设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
图1,为一个实施例中加工轨迹拐角光顺方法的流程示意图。
在本实施例中,如图1所示,该加工轨迹拐角光顺方法应用于包括刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹的线性刀具轨迹,加工轨迹拐角光顺方法包括步骤102至步骤106。
步骤102,获取相邻刀尖线性轨迹的第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值,以及相邻刀轴线性轨迹的第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值。
加工轨迹可以是激光加工初始规划轨迹或机加工初始规划轨迹。线性刀具轨迹可以是五轴线性刀具运动规划轨迹。刀尖线性轨迹可以是五轴线性刀具轨迹中刀尖运动对应的加工轨迹。刀轴线性轨迹可以是五轴线性刀具轨迹中刀轴运动对应的加工轨迹。相邻刀尖线性轨迹可以是至少共有一个端点的多个刀尖线性轨迹。相邻刀轴线性轨迹可以是至少共有一个端点的多个刀轴线性轨迹。第一几何拐角信息可以是第一拐角角度,即相邻刀尖线性轨迹构成拐角的角度大小。第二几何拐角信息可以是第二拐角角度,即相邻刀轴线性轨迹构成的角度大小。第一光顺误差约束值可以是相邻刀尖线性轨迹构成拐角对应的光顺最大容差,可选地,第一光顺误差约束值可以是第一光顺路径中光顺曲线所准许的轮廓误差极值。第二光顺误差约束值可以是相邻刀轴线性轨迹构成拐角对应的光顺最大容差,可选地,第二光顺误差约束值可以是第二光顺路径中光顺曲线所准许的轮廓误差极值。
获取相邻刀尖线性轨迹的第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值的情形包括:通过轨迹分析模块对相邻刀尖线性轨迹构成拐角进行分析,并对第一光顺路径中光顺曲线所准许的轮廓误差极值进行设定。
获取相邻刀轴线性轨迹的第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值的情形包括:通过轨迹分析模块对相邻刀轴线性轨迹构成拐角进行分析,并对第二光顺路径中光顺曲线所准许的轮廓误差极值进行设定。
步骤104,基于第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值,确定刀尖线性轨迹的第一光顺路径,并根据第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值,确定刀轴线性轨迹的第二光顺路径。
第一光顺路径可以是相邻刀尖线性轨迹间构造出的光顺曲线和光顺直线所决定的加工路径。第二光顺路径可以是相邻刀轴线性轨迹间构造出的光顺曲线和光顺直线所决定的加工路径。可选地,第一光顺路径和第二光顺路径均可以是由多段三次贝塞尔曲线构造出的光顺曲线和衔接光顺曲线的光顺直线所决定的加工路径。其中,光顺曲线可以是单段或多段拟合曲线构造出的光顺加工路径。光顺直线可以是与光顺曲线衔接并约束光顺曲线的辅助直线段。
步骤106,根据刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定第一光顺路径和第二光顺路径的参数同步结果。
相对位置信息可以是刀尖线性轨迹上刀尖点和刀轴线性轨迹上刀轴点两者的距离关系,也可以是刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹的起始刀轴矢量、结束刀轴矢量的位置关系。参数同步结果可以是第一光顺路径和第二光顺路径两者中各自线性光顺轨迹的参数同步变换关系。可选地,参数同步结果可以是第一光顺路径和第二光顺路径两者的刀轴矢量同步转换关系。
当相邻刀尖线性轨迹构成的第一拐角角度变化时,通过轨迹分析模块对相邻刀尖线性轨迹构成拐角进行分析,并对第一光顺路径中光顺曲线所准许的轮廓误差极值进行设定;当相邻刀轴线性轨迹构成的二拐角角度变化时,通过轨迹分析模块对相邻刀轴线性轨迹构成拐角进行分析,并对第二光顺路径中光顺曲线所准许的轮廓误差极值进行设定;然后根据第一拐角角度和第一光顺误差约束值,构造与当前第一拐角角度适应的第一光顺路径,且根据第二拐角角度和第二光顺误差约束值,构造与当前第二拐角角度适应的第二光顺路径;最后再根据刀尖线性轨迹上刀尖点和刀轴线性轨迹上刀轴点两者的距离关系,以及刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹的起始刀轴矢量、结束刀轴矢量的位置关系,确定第一光顺路径和第二光顺路径两者中各自线性光顺轨迹的参数同步变换关系,以使刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹运动同步协调。
本实施例中提供的加工轨迹拐角光顺方法,在满足第一拐角光顺误差约束值的情况下,根据相邻刀尖线性轨迹构成的第一几何拐角,确定不同第一几何拐角对应的刀尖线性轨迹的第一光顺路径(如贝塞尔光顺曲线);并在满足第二拐角光顺误差约束值的情况下,根据相邻刀轴线性轨迹构成的第二几何拐角,确定不同第二几何拐角对应的刀轴线性轨迹的第二光顺路径(如贝塞尔光顺曲线);且通过刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相对位置关系,确定路径参数同步结果;得出的第一光顺路径和第二光顺路径可跟随几何拐角变化而调整,以适应不同几何拐角变化时对拐角处进给速度的需求和实际可准许情况的变化,可在保证刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹同步协调的同时,实现光顺路径所有轨迹点处的曲率变化较平缓,避免轨迹曲率短时间内产生跃迁,能够保证拐角处的速度和加速度的连续性,改善机床异常振动问题,可提高线性刀具轨迹的激光加工精度。
图2,为一个实施例中步骤104的具体流程示意图。
在本实施例中,如图2所示,该步骤104包括分步骤202至分步骤204。
分步骤202,基于第一拐角角度和第一光顺误差极大值,确定第一轨迹曲率极大值和第一光顺直线长度目标值。
第一轨迹曲率极大值可以是刀尖线性轨迹和第一光顺路径上各点所准许的曲率最大值,具体可以应用于限制曲率最大值的场景。第一光顺直线长度目标值可以是光顺路径构造中光顺直线所需要规划的具体长度信息。
需要说明的是,第一轨迹曲率极大值和第一光顺直线长度目标值均会随着相邻刀尖线性轨迹构成第一拐角角度的不同,适应调整各自取值范围,可满足不同几何拐角变化时对拐角处速度的需求和实际可准许情况的变化。
基于第一拐角角度和第一光顺误差极大值,确定第一轨迹曲率极大值和第一光顺直线长度目标值的情形包括:将第一拐角角度和第一光顺误差极大值输入光顺直线长度模型,确定与第一拐角角度对应的第一光顺直线长度参考值;以相邻刀尖线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据第一光顺直线长度参考值,确定第一光顺直线长度目标值。
光顺直线长度模型可以是第一光顺路径和第二光顺路径中的光顺直线长度的计算模型。光顺直线长度参考值由第一拐角角度、第一光顺误差极大值和光顺直线长度模型确定的光顺直线长度值。相邻刀尖线性轨迹的长度约束值可以是相邻刀尖线性轨迹长度的一半。
其中,以相邻刀尖线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据第一光顺直线长度参考值,确定第一光顺直线长度目标值的情形包括:比较第一光顺直线长度参考值和刀尖线性轨迹的长度约束值的大小关系,并选取两者中的较小值作为第一光顺直线长度目标值。
分步骤204,根据第一轨迹曲率极大值和第一光顺直线长度目标值,确定第一光顺路径。
根据第一轨迹曲率极大值和第一光顺直线长度目标值,确定第一光顺路径的情形包括:以第一轨迹曲率极大值为约束条件,根据第一光顺直线长度目标值,确定第一光顺路径中构造光顺曲线所需的多个控制点信息,再根据多个控制点信息构造对应的光顺曲线。
举例地,下面以五轴线性刀具运动规划轨迹的拐角光顺方法进行详细说明。
首先获取五轴线性刀具轨迹包含的刀尖线性轨迹坐标{Ai=(xai,yai,zai),i=1,...,m}和刀轴矢量{Oi=(xoi,yoi,zoi),i=1,...,m}。因此,刀尖线性轨迹坐标Ai在刀轴矢量Oi下,对应工件坐标系下的刀轴线性轨迹坐标Bi可表示为:
Bi=Ai+H·Oi
式中,H=||Bi-Ai||表示五轴线性刀具长度。
为了分别实现刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹的各自构成拐角的曲率连续,选择由3个控制点约束的双三次贝塞尔曲线进行表示:
式中,参数曲线Pi(u)和Qi(v)分别表示刀尖线性轨迹的第一光顺路径和刀轴线性轨迹的第二光顺路径中光顺曲线,如图3所示。
其次,确定使得第一光顺误差约束值εi,1和第二光顺误差约束值εi,2均能够满足系统设定的拐角光顺最大误差值εmax,则:
max(εi,1,εi,2)≤εmax
以刀尖线性轨迹光顺为例,令满足设定刀尖拐角光顺的最大误差εi,1=εmax,构造相邻刀尖线性轨迹的构成拐角曲率连续光顺曲线。具体地,以3个控制点约束的贝塞尔曲线进行刀尖线性轨迹拐角光顺时,基于第一拐角角度和第一光顺误差极大值,确定第一轨迹曲率极大值和第一光顺直线长度目标值,具体步骤如下:
设第一光顺直线长度di,1=||Pi,3Ai||=||Pi,1Ai||和第一轨迹曲率极大值ki,1,在第一光顺直线长度di,1下,刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线(即第一光顺路径中的光顺曲线)Pi(u)的3个控制点坐标可以表示为:
式中,Ti,1和Ti+1,1分别表示线性轨迹Ai-1Ai和AiAi+1的单位向量。
将上述3个控制点代入刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线Pi(u)中,可知:
Pi(u)=Ai-di,1(1-u)3Ti,1+di,1u3Ti+1,1
根据轨迹曲率计算公式可知,刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线Pi(u)的轨迹曲率值k(u)如下:
对轨迹曲率值k(u)求导:
令g(u)=(C′(u)·C′(u))(C′(u)×C″′(u))-3(C′(u)×C″(u))(C′(u)·C″(u)),并将刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线Pi(u)的控制点分别代入g(u),则g(u)的表达式为:
将u=0,0.5,1分别代入上式中,可知g(0)≥0,g(0.5)=0,g(1)≤0,而k′(u)的分母部分始终为大于0的值,所以刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线Pi(u)的最大轨迹曲率在u=0.5处,其最大曲率值ki,1:
将u=0.5代入刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线Pi(u)中,可知:
由刀尖线性轨迹的第一光顺误差极大值εi,1=||Pi(0.5)-Ai||,可得:
已知相邻刀尖线性轨迹构成第一拐角角度和第一光顺误差极大值εi,1的条件下,可确定刀尖线性轨迹的第一光顺直线长度参考值di,1和第一轨迹曲率极大值ki,1如下:
为了确保连续相邻刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线不至于相交或重叠,需要对第一光顺直线长度参考值di,1进行几何光顺约束,使得其不超过相邻刀尖线性轨迹的长度约束值,即相邻刀尖线性轨迹长度li,1=||Ai-1Ai||和li+1,1=||AiAi+1||的一半,具体如下:
di,1≤min(0.5li,1,0.5li+1,1)
若第一光顺直线长度参考值di,1不满足上式,则调整第一拐角角度∠Ai-1AiAi+1的第一光顺误差极大值εi,1和第一轨迹曲率极大值ki,1,重新计算第一光顺直线长度参考值di,1,直至满足上述条件,并比较第一光顺直线长度参考值di,1和刀尖线性轨迹的长度约束值(即li,1=||Ai-1Ai||的长度一半和li+1,1=||AiAi+1||的长度一半)的大小关系,并选取两者中的较小值作为第一光顺直线长度目标值。
最后,根据确定的第一光顺直线长度目标值,计算出刀尖线性轨迹的第一光顺路径中光顺曲线的控制点,进而得出刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线Pi(u)。
本实施例中提供的加工轨迹拐角光顺方法,在满足第一拐角光顺误差约束值的情况下,根据相邻刀尖线性轨迹构成的第一几何拐角,确定不同第一几何拐角对应的刀尖线性轨迹的第一光顺路径(如贝塞尔光顺曲线);得出的第一光顺路径可跟随几何拐角变化而调整,以适应不同几何拐角变化时对拐角处进给速度的需求和实际可准许情况的变化,实现第一光顺路径所有轨迹点处的曲率变化较平缓,有效提高拐角处的平顺程度,此外可确保连续相邻刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线不至于相交或重叠,此外可确保连续相邻刀轴线性轨迹的拐角光顺曲线不至于相交或重叠,充分考虑实际加工轨迹的约束条件,保证光顺路径构造的实用性和可行性。
图4,为一个实施例中步骤104的具体流程示意图。
在本实施例中,如图4所示,该步骤104还包括分步骤402至分步骤404。
分步骤402,基于第二拐角角度和第二光顺误差极大值,确定第二轨迹曲率极大值和第二光顺直线长度目标值。
将第二拐角角度和第二光顺误差极大值输入光顺直线长度模型,确定与第二拐角角度对应的第二光顺直线长度参考值;以相邻刀轴线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据第二光顺直线长度参考值,确定第二光顺直线长度目标值。
第二轨迹曲率极大值可以是刀轴线性轨迹和第二光顺路径上各点所准许的曲率最大值,具体可以应用于限制曲率最大值的场景。第二光顺直线长度目标值可以是光顺路径构造中光顺直线所需要规划的具体长度信息。
需要说明的是,第二轨迹曲率极大值和第二光顺直线长度目标值均会随着相邻刀轴线性轨迹构成第二拐角角度的不同,适应调整各自取值范围,可满足不同几何拐角变化时对拐角处速度的需求和实际可准许情况的变化。
基于第二拐角角度和第二光顺误差极大值,确定第二轨迹曲率极大值和第二光顺直线长度目标值的情形包括:将第二拐角角度和第二光顺误差极大值输入光顺直线长度模型,确定与第二拐角角度对应的第二光顺直线长度参考值;以相邻刀轴线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据第二光顺直线长度参考值,确定第二光顺直线长度目标值。
其中,以相邻刀轴线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据第二光顺直线长度参考值,确定第二光顺直线长度目标值的情形包括:比较第二光顺直线长度参考值和刀轴线性轨迹的长度约束值的大小关系,并选取两者中的较小值作为第二光顺直线长度目标值。
分步骤404,根据第二轨迹曲率极大值和第二光顺直线长度目标值,确定第二光顺路径。
根据第二轨迹曲率极大值和第二光顺直线长度目标值,确定第二光顺路径的情形包括:以第二轨迹曲率极大值为约束条件,根据第二光顺直线长度目标值,确定第二光顺路径中构造光顺曲线所需的多个控制点信息,再根据多个控制点信息构造对应的光顺曲线。
以刀轴线性轨迹为例,基于第二拐角角度和第二光顺误差极大值εi,2,确定第二轨迹曲率极大值和第二光顺直线长度目标值,具体如下:
已知第二拐角角度,且刀轴点与刀具中心的距离是恒定值H,即以刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线的初始刀位点(Pi,1,Qi,1)为例,应满足如下方程:
||Qi,1-Pi,1||=H
对方程右边展开:
为了使得上式成立,则有
所以第二光顺误差极大值εi,2为:
已知第二光顺误差极大值εi,2后,则可得出刀轴线性轨迹的第二光顺直线长度参考值di,2和第二光顺误差极大值ki,2:
同理,第二光顺直线长度参考值di,2需要满足几何约束,使得其不超过相邻刀轴线性轨迹的长度约束值,即相邻刀轴线性轨迹长度li,2=||Bi-1Bi||和li+1,2=||BiBi+1的一半,具体如下:
di,2≤min(0.5li,2,li+1,2)
若第二光顺直线长度参考值di,2不满足上式,则调整第二拐角角度的第二光顺误差极大值εi,1和第二轨迹曲率极大值ki,1,重新计算第二光顺直线长度参考值di,2,直至满足上述条件,并比较第二光顺直线长度参考值di,2和刀轴线性轨迹的长度约束值(即li,2=||Bi-1Bi||的长度一半和li+1,2=||BiBi+1||的长度一半)的大小关系,并选取两者中的较小值作为第二光顺直线长度目标值。
最后,根据确定的第二光顺直线长度目标值,计算出刀轴线性轨迹的第二光顺路径中光顺曲线的控制点,进而得出刀轴线性轨迹的拐角光顺曲线Qi(v)。
本实施例中提供的加工轨迹拐角光顺方法,在满足第二拐角光顺误差约束值的情况下,根据相邻刀轴线性轨迹构成的第二几何拐角,确定不同第二几何拐角对应的刀轴线性轨迹的第二光顺路径(如贝塞尔光顺曲线);得出的第二光顺路径可跟随几何拐角变化而调整,以适应不同几何拐角变化时对拐角处进给速度的需求和实际可准许情况的变化,实现第二光顺路径所有轨迹点处的曲率变化较平缓,有效提高拐角处的平顺程度,此外可确保连续相邻刀轴线性轨迹的拐角光顺曲线不至于相交或重叠,充分考虑实际加工轨迹的约束条件,保证光顺路径构造的实用性和可行性。
图5,为一个实施例中步骤106的具体流程示意图。
在本实施例中,如图5所示,该步骤106包括分步骤502至分步骤504。
分步骤502,根据刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定旋转刀轴矢量。
分步骤504,基于旋转刀轴矢量,确定第一光顺路径和第二光顺路径的参数同步变换关系。
旋转刀轴矢量可以是刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者中各自弧线光顺轨迹和线性光顺轨迹参数同步变换参量。可选地,旋转刀轴矢量包括第一旋转刀轴矢量和第二旋转刀轴矢量。其中,第一旋转刀轴矢量可以是刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者中各自弧线光顺轨迹参数同步变换参量。第二旋转刀轴矢量可以是刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者中各自线性光顺轨迹参数同步变换参量。
根据刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定旋转刀轴矢量的情形包括:根据刀尖线性轨迹上刀尖点和刀轴线性轨迹上刀轴点两者的距离关系,确定弧线光顺轨迹对应的第一旋转刀轴矢量;基于第一旋转刀轴矢量,确定刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者中各自弧线光顺轨迹的参数同步变换关系。
距离关系包括刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者各自弧线光顺轨迹平行并列,以及刀尖线性轨迹上刀尖点和刀轴线性轨迹上刀轴点两者的距离始终保持固定值。参数同步变换关系可以是刀尖线性轨迹上刀尖点和刀轴线性轨迹上刀轴点两者同步运动关系。
根据刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定旋转刀轴矢量的情形还包括:根据刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹的起始刀轴矢量、结束刀轴矢量的位置关系,确定线性光顺轨迹对应的第二旋转刀轴矢量;基于第二旋转刀轴矢量,确定刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者中各自线性光顺轨迹的参数同步变换关系。
位置关系可以是线性光顺轨迹的起始刀轴矢量和结束刀轴矢量两者的夹角、起始刀轴矢量和线性光顺轨迹上任一位置(非起始点和结束点)的刀轴矢量两者的夹角以及结束刀轴矢量和线性光顺轨迹上任一位置(非起始点和结束点)的刀轴矢量两者的夹角。
举例地,由于刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线Pi(u)和刀轴线性轨迹的拐角光顺曲线Qi(v)是平行并列的,则任意时刻刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线Pi(u)的参数u∈[0,1]时,刀轴线性轨迹的拐角光顺曲线Qi(v)上必存在相应参数v∈[0,1]。同时,刀具线性轨迹沿着拐角光顺曲线插补时,刀轴长度始终保持固定值,即刀尖线性轨迹上刀尖点和刀轴线性轨迹上刀轴点两者的距离为H。基于刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,构建刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者中各自弧线光顺轨迹(即拐角光顺曲线Pi(u)和拐角光顺曲线Qi(v))参数同步的具体方法如下:
||Qi(v)-Pi(u)||=H
当已知刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线Pi(u)中参数u后,上述式子可以化简为求解刀轴线性轨迹的拐角光顺曲线Qi(v)的参数v的方程,即:
进而可以求解刀尖线性轨迹上刀尖点对应的第一旋转刀轴矢量Oi,基于第一旋转刀轴矢量Oi,确定刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者中各自弧线光顺轨迹的参数同步变换关系:
即可实现刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线Pi(u)和刀轴线性轨迹的拐角光顺曲线Qi(v)的参数同步。
继续地,根据刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,构建刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者中各自线性光顺轨迹(如图6中刀具线性轨迹(Pi,3,Qi,3)和(Pi+1,1,Qi+1,1))参数同步的具体方法如下:
首先,如图7所示,根据线性比例的方法,取刀尖线性轨迹上任意一点Ai,n的位置:
Ai,n=(1-tn)Pi,3+tnPi+1,1,t∈[0,1]
假设θi为刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹的起始刀轴矢量Pi,3Qi,3、结束刀轴矢量Pi+1,1Qi+1,1的夹角,其计算结果如下:
由线性同步可计算出,Ai,n处的刀轴矢量Ai,nQri,n平移到刀尖线性轨迹上结束刀尖点Pi+1,1后的刀轴矢量Pi+1,1Q′ri,n,与起始刀轴矢量Pi,3Qi,3也平移到刀尖线性轨迹上结束刀尖点Pi+1,1后的刀轴矢量Pi+1,1Q′i,3的夹角θi,n,即:
进而根据旋转公式得出Ai,n处对应的刀轴矢量Ori,n:
然后对Ori,n进行单元化,使轴矢量Ori,n的模长为1。
最后基于第二旋转刀轴矢量Ori,n,确定刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者中各自线性光顺轨迹的参数同步变换关系,进而通过平移轨迹和旋转轨迹的线性同步实现五轴线性刀具轨迹的同步插补。
根据上述内容可知,刀尖线性轨迹的拐角光顺曲线和刀轴线性轨迹的拐角光顺曲线构建后,虽然可以获得曲率连续的刀具拐角光顺轨迹,但在五轴线性刀具轨迹规划时,刀具插补运动不仅要在刀尖线性轨迹的速度平滑变化,同时刀轴点轨迹的刀轴旋转运动也要平滑变化。利用刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,使得刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹的各自弧线光顺轨迹和线性光顺轨迹的参数同步,进而实现刀具平移轨迹与刀具旋转轨迹的同步,使得刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹实现同步插补,可在保证刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹同步协调的同时,实现光顺路径所有轨迹点处的曲率变化较平缓。
应该理解的是,虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的提示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头提示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,上述中的至少一部子步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。需要说明的是,上述不同的实施例之间可以进行相互组合。
图8,为一个实施例中加工轨迹拐角光顺装置的结构示意框图。
在本实施例中,如图8所示,该加工轨迹拐角光顺装置应用于包括刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹的线性刀具轨迹,加工轨迹拐角光顺装置包括参数获取模块20、路径确定模块40及参数同步模块60。
参数获取模块20,用于获取相邻刀尖线性轨迹的第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值,以及相邻刀轴线性轨迹的第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值。
路径确定模块40,与参数获取模块20连接,用于基于第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值,确定刀尖线性轨迹的第一光顺路径,并根据第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值,确定刀轴线性轨迹的第二光顺路径。
参数同步模块60,与路径确定模块40连接,用于根据刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定第一光顺路径和第二光顺路径的参数同步结果。
在本实施例中各模块用于执行图1中对应的实施例中各步骤,具体参阅图1以及图1对应的实施例中的相关描述,此处不再赘述。
本实施例中提供的加工轨迹拐角光顺装置,通过参数获取模块20,获取相邻刀尖线性轨迹的第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值,以及相邻刀轴线性轨迹的第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值;与参数获取模块20连接的路径确定模块40,基于第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值,确定刀尖线性轨迹的第一光顺路径,并根据第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值,确定刀轴线性轨迹的第二光顺路径;与路径确定模块40连接的参数同步模块60,根据刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定第一光顺路径和第二光顺路径的参数同步结果。
根据上述内容可知,在满足第一拐角光顺误差约束值的情况下,根据相邻刀尖线性轨迹构成的第一几何拐角,确定不同第一几何拐角对应的刀尖线性轨迹的第一光顺路径(如贝塞尔光顺曲线);并在满足第二拐角光顺误差约束值的情况下,根据相邻刀轴线性轨迹构成的第二几何拐角,确定不同第二几何拐角对应的刀轴线性轨迹的第二光顺路径(如贝塞尔光顺曲线);且通过刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相位位置关系,确定路径参数同步结果;得出的第一光顺路径和第二光顺路径可跟随几何拐角变化而调整,以适应不同几何拐角变化时对拐角处进给速度的需求和实际可准许情况的变化,可在保证刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹同步协调的同时,实现光顺路径所有轨迹点处的曲率变化较平缓,避免轨迹曲率短时间内产生跃迁,能够保证拐角处的速度和加速度的连续性,改善机床异常振动问题,可提高线性刀具轨迹的激光加工精度。
图9,为一个实施例中路径确定模块40的具体结构示意框图。
在本实施例中,如图9所示,该路径确定模块40包括第一数值确定单元420和第一路径确定单元440。
第一数值确定单元420,用于基于第一拐角角度和第一光顺误差极大值,确定第一轨迹曲率极大值和第一光顺直线长度目标值。
第一路径确定单元440,与第一数值确定单元420连接,用于根据第一轨迹曲率极大值和第一光顺直线长度目标值,确定第一光顺路径。
在本实施例中各单元用于执行图2中对应的实施例中各步骤,具体参阅图2以及图2对应的实施例中的相关描述,此处不再赘述。
图10,为一个实施例中路径确定模块40的具体结构示意框图。
在本实施例中,如图10所示,该路径确定模块40还包括第二数值确定单元460和第二路径确定单元480。
第二数值确定单元460,用于基于第二拐角角度和第二光顺误差极大值,确定第二轨迹曲率极大值和第二光顺直线长度目标值。
第二路径确定单元480,与第二数值确定单元460连接,用于根据第二轨迹曲率极大值和第二光顺直线长度目标值,确定第二光顺路径。
在本实施例中各单元用于执行图4中对应的实施例中各步骤,具体参阅图4以及图4对应的实施例中的相关描述,此处不再赘述。
图11,为一个实施例中参数同步模块60的具体结构示意框图。
在本实施例中,如图11所示,该参数同步模块60包括刀轴矢量确定单元620和参数变换单元640。
刀轴矢量确定单元620,用于根据刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定旋转刀轴矢量。
参数变换单元640,与刀轴矢量确定单元620,用于基于旋转刀轴矢量,确定第一光顺路径和第二光顺路径的参数同步变换关系。
在本实施例中各模块用于执行图5中对应的实施例中各步骤,具体参阅图5以及图5对应的实施例中的相关描述,此处不再赘述。
在一个实施例中,第一数值确定单元420还用于将第一拐角角度和第一光顺误差极大值输入光顺直线长度模型,确定与第一拐角角度对应的第一光顺直线长度参考值;以相邻刀尖线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据第一光顺直线长度参考值,确定第一光顺直线长度目标值。
在一个实施例中,第一路径确定单元440还用于以第一轨迹曲率极大值为约束条件,根据第一光顺直线长度目标值,确定第一光顺路径中构造光顺曲线所需的多个控制点信息,再根据多个控制点信息构造对应的光顺曲线。
在一个实施例中,第二数值确定单元460还用于将第二拐角角度和第二光顺误差极大值输入光顺直线长度模型,确定与第二拐角角度对应的第二光顺直线长度参考值;以相邻刀轴线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据第二光顺直线长度参考值,确定第二光顺直线长度目标值。
在一个实施例中,第二路径确定单元480还用于以第二轨迹曲率极大值为约束条件,根据第二光顺直线长度目标值,确定第二光顺路径中构造光顺曲线所需的多个控制点信息,再根据多个控制点信息构造对应的光顺曲线。
在一个实施例中,刀轴矢量确定单元620还用于根据刀尖线性轨迹上刀尖点和刀轴线性轨迹上刀轴点两者的距离关系,确定弧线光顺轨迹对应的第一旋转刀轴矢量;基于第一旋转刀轴矢量,确定刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者中各自弧线光顺轨迹的参数同步变换关系。
在一个实施例中,刀轴矢量确定单元620还用于根据刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹的起始刀轴矢量、结束刀轴矢量的位置关系,确定线性光顺轨迹对应的第二旋转刀轴矢量;基于第二旋转刀轴矢量,确定刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者中各自线性光顺轨迹的参数同步变换关系。
上述本实施例中各单元用于执行前述对应的实施例中各步骤,具体参阅前述对应的实施例中的相关描述,此处不再赘述。
上述加工轨迹拐角光顺装置中各个模块的划分仅用于举例说明,在其他实施例中,可将加工轨迹拐角光顺装置按照需要划分为不同的模块,以完成上述加工轨迹拐角光顺装置的全部或部分功能。
关于加工轨迹拐角光顺装置的具体限定可以参见上文中对于加工轨迹拐角光顺方法的限定,在此不再赘述。上述加工轨迹拐角光顺装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于加工设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于加工设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
图12,为一个实施例中加工设备的结构示意图。
在本实施例中,如图12所示,该加工设备包括存储器A1(memory)及处理器A2(processor);还可包括显示屏A3、通信接口(Communications Interface)和总线。可选地,该加工设备可以是激光加工设备。
其中,存储器A1、处理器A2、显示屏A3和通信接口可以通过总线完成相互间的通信;显示屏A3设置为显示初始设置模式中预设的用户操作界面,同时显示屏A3还可显示工艺控制窗口;通信接口可以传输信息;存储器A1中储存有计算机程序,处理器A2可以调用存储器A1中的逻辑指令,以执行上述实施例中的方法。
此外,上述的存储器A1中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的工件销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
存储器A1作为一种计算机可读存储介质,可设置为存储软件程序、计算机可执行程序,如本申请实施例中的方法对应的程序指令或模块。处理器A2通过运行存储在存储器A1中的软件程序、指令或模块,从而执行功能应用以及数据处理,即实现上述实施例中的方法。
存储器A1包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序;存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外,存储器A1可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器。
处理器A2,可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质。一个或多个包含计算机可执行指令的非易失性计算机可读存储介质,当计算机可执行指令被一个或多个处理器执行时,使得处理器执行上述实施例中的方法。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品,当计算机程序产品在终端设备上运行时,使得终端设备执行上述实施例中的方法。
上述实施例提供的加工轨迹拐角光顺方法、装置、加工设备及可读存储介质,在满足第一拐角光顺误差约束值的情况下,根据相邻刀尖线性轨迹构成的第一几何拐角,确定不同第一几何拐角对应的刀尖线性轨迹的第一光顺路径(如贝塞尔光顺曲线);并在满足第二拐角光顺误差约束值的情况下,根据相邻刀轴线性轨迹构成的第二几何拐角,确定不同第二几何拐角对应的刀轴线性轨迹的第二光顺路径(如贝塞尔光顺曲线);且通过刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹两者的相位位置关系,确定路径参数同步结果;得出的第一光顺路径和第二光顺路径可跟随几何拐角变化而调整,以适应不同几何拐角变化时对拐角处进给速度的需求和实际可准许情况的变化,可在保证刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹同步协调的同时,实现光顺路径所有轨迹点处的曲率变化较平缓,避免轨迹曲率短时间内产生跃迁,能够保证拐角处的速度和加速度的连续性,改善机床异常振动问题,可提高线性刀具轨迹的激光加工精度,具有重要的经济价值和推广实践价值。
本申请所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM),它用作外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDR SDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (13)
1.一种加工轨迹拐角光顺方法,应用于包括刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹的线性刀具轨迹,其特征在于,包括:
获取相邻所述刀尖线性轨迹的第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值,以及相邻所述刀轴线性轨迹的第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值;
基于所述第一几何拐角信息和所述第一光顺误差约束值,确定所述刀尖线性轨迹的第一光顺路径,并根据所述第二几何拐角信息和所述第二光顺误差约束值,确定所述刀轴线性轨迹的第二光顺路径;
根据所述刀尖线性轨迹和所述刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定所述第一光顺路径和所述第二光顺路径的参数同步结果。
2.根据权利要求1所述的加工轨迹拐角光顺方法,其特征在于,所述根据所述刀尖线性轨迹和所述刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定所述第一光顺路径和所述第二光顺路径的参数同步结果,包括:
根据所述刀尖线性轨迹和所述刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定旋转刀轴矢量;
基于所述旋转刀轴矢量,确定所述第一光顺路径和所述第二光顺路径的参数同步变换关系。
3.根据权利要求2所述的加工轨迹拐角光顺方法,其特征在于,所述根据所述刀尖线性轨迹和所述刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定旋转刀轴矢量,包括:
根据所述刀尖线性轨迹上刀尖点和所述刀轴线性轨迹上刀轴点两者的距离关系,确定弧线光顺轨迹对应的第一旋转刀轴矢量;
基于所述第一旋转刀轴矢量,确定所述第一光顺路径和所述第二光顺路径两者中各自弧线光顺轨迹的参数同步变换关系。
4.根据权利要求2所述的加工轨迹拐角光顺方法,其特征在于,所述根据所述刀尖线性轨迹和所述刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定旋转刀轴矢量,包括:
根据所述刀尖线性轨迹和所述刀轴线性轨迹的起始刀轴矢量、结束刀轴矢量的位置关系,确定线性光顺轨迹对应的第二旋转刀轴矢量;
基于所述第二旋转刀轴矢量,确定所述第一光顺路径和所述第二光顺路径两者中各自线性光顺轨迹的参数同步变换关系。
5.根据权利要求1至4任一项所述的加工轨迹拐角光顺方法,其特征在于,所述获取相邻所述刀尖线性轨迹的第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值,具体为:获相邻所述刀尖线性轨迹的第一拐角角度和第一光顺误差极大值;
所述基于所述第一几何拐角信息和所述第一光顺误差约束值,确定所述刀尖线性轨迹的第一光顺路径,包括:
基于所述第一拐角角度和所述第一光顺误差极大值,确定第一轨迹曲率极大值和第一光顺直线长度目标值;
根据所述第一轨迹曲率极大值和所述第一光顺直线长度目标值,确定所述第一光顺路径。
6.根据权利要求5所述的加工轨迹拐角光顺方法,其特征在于,所述基于所述第一拐角角度和所述第一光顺误差极大值,确定第一光顺直线长度目标值,包括:
将所述第一拐角角度和第一光顺误差极大值输入光顺直线长度模型,确定与所述第一拐角角度对应的第一光顺直线长度参考值;
以相邻所述刀尖线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据所述第一光顺直线长度参考值,确定所述第一光顺直线长度目标值。
7.根据权利要求6所述的加工轨迹拐角光顺方法,其特征在于,所述以相邻所述刀尖线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据所述第一光顺直线长度参考值,确定所述第一光顺直线长度目标值,包括:
比较所述第一光顺直线长度参考值和所述刀尖线性轨迹的长度约束值的大小关系,并选取两者中的较小值作为所述第一光顺直线长度目标值。
8.根据权利要求1至4任一项所述的加工轨迹拐角光顺方法,其特征在于,所述获取相邻所述刀轴线性轨迹的第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值,具体为:获相邻所述刀轴线性轨迹的第二拐角角度和第二光顺误差极大值;
所述基于所述第二几何拐角信息和所述第二光顺误差约束值,确定所述刀轴线性轨迹的第二光顺路径,包括:
基于所述第二拐角角度和所述第二光顺误差极大值,确定第二轨迹曲率极大值和第二光顺直线长度目标值;
根据所述第二轨迹曲率极大值和所述第二光顺直线长度目标值,确定所述第二光顺路径。
9.根据权利要求8所述的加工轨迹拐角光顺方法,其特征在于,所述基于所述第二拐角角度和所述第二光顺误差极大值,确定第二光顺直线长度目标值,包括:
将所述第二拐角角度和第二光顺误差极大值输入光顺直线长度模型,确定与所述第二拐角角度对应的第二光顺直线长度参考值;
以相邻所述刀轴线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据所述第二光顺直线长度参考值,确定所述第二光顺直线长度目标值。
10.根据权利要求9所述的加工轨迹拐角光顺方法,其特征在于,所述以相邻所述刀轴线性轨迹的长度约束值为约束条件,根据所述第二光顺直线长度参考值,确定所述第二光顺直线长度目标值,包括:
比较所述第二光顺直线长度参考值和所述刀轴线性轨迹的长度约束值的大小关系,并选取两者中的较小值作为所述第二光顺直线长度目标值。
11.一种加工轨迹拐角光顺装置,应用于包括刀尖线性轨迹和刀轴线性轨迹的线性刀具轨迹,其特征在于,包括:
参数获取模块,用于获取相邻所述刀尖线性轨迹的第一几何拐角信息和第一光顺误差约束值,以及相邻所述刀轴线性轨迹的第二几何拐角信息和第二光顺误差约束值;
路径确定模块,与所述参数获取模块连接,用于基于所述第一几何拐角信息和所述第一光顺误差约束值,确定所述刀尖线性轨迹的第一光顺路径,并根据所述第二几何拐角信息和所述第二光顺误差约束值,确定所述刀轴线性轨迹的第二光顺路径;
参数同步模块,与所述路径确定模块连接,用于根据所述刀尖线性轨迹和所述刀轴线性轨迹两者的相对位置信息,确定所述第一光顺路径和所述第二光顺路径的参数同步结果。
12.一种加工设备,其特征在于,包括存储器及处理器,所述存储器中储存有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器执行如权利要求1至10中任一项所述的方法。
13.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至10中任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311256478.6A CN117359090A (zh) | 2023-09-25 | 2023-09-25 | 加工轨迹拐角光顺方法、装置、加工设备及可读存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311256478.6A CN117359090A (zh) | 2023-09-25 | 2023-09-25 | 加工轨迹拐角光顺方法、装置、加工设备及可读存储介质 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117359090A true CN117359090A (zh) | 2024-01-09 |
Family
ID=89405048
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311256478.6A Pending CN117359090A (zh) | 2023-09-25 | 2023-09-25 | 加工轨迹拐角光顺方法、装置、加工设备及可读存储介质 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117359090A (zh) |
-
2023
- 2023-09-25 CN CN202311256478.6A patent/CN117359090A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Affouard et al. | Avoiding 5-axis singularities using tool path deformation | |
Fan et al. | A realtime curvature-smooth interpolation scheme and motion planning for CNC machining of short line segments | |
Beudaert et al. | 5-axis local corner rounding of linear tool path discontinuities | |
Liu et al. | Development and implementation of a NURBS interpolator with smooth feedrate scheduling for CNC machine tools | |
JP5615377B2 (ja) | 工具経路の生成方法および生成装置 | |
CN109739179B (zh) | 插补控制方法及装置、计算机设备及可读存储介质 | |
Wang et al. | Local asymmetrical corner trajectory smoothing with bidirectional planning and adjusting algorithm for CNC machining | |
CN113359607B (zh) | 一种应用于五轴数控机的拐角过渡的轨迹确定方法 | |
CN113985817B (zh) | 一种可在线插补的机器人小线段轨迹局部光顺方法及系统 | |
CN113467384A (zh) | 一种应用于五轴数控机床的拐角过渡方法 | |
JP2875656B2 (ja) | 数値制御機械における工具軌道輪郭を求める方法 | |
Han et al. | A local smoothing interpolation method for short line segments to realize continuous motion of tool axis acceleration | |
CN111966047A (zh) | 基于三角函数加减速控制的三轴微线段直接速度过渡方法 | |
JP6242539B1 (ja) | 数値制御装置 | |
JP2020077311A (ja) | 数値制御装置、加工経路設定方法及びプログラム | |
CN114115131B (zh) | 一种应用于五轴数控机床的时间样条曲线拟合与插补方法 | |
Zhang et al. | An analytical G3 continuous corner smoothing method with adaptive constraints adjustments for five-axis machine tool | |
Jin et al. | Dual-Bezier path smoothing and interpolation for five-axis linear tool path in workpiece coordinate system | |
Farouki et al. | A real-time CNC interpolator algorithm for trimming and filling planar offset curves | |
CN117234148A (zh) | 加工轨迹处理方法、装置、加工设备及可读存储介质 | |
CN113433889B (zh) | 一种基于三段式羊角曲线的五轴机床加工的刀具轨迹规划方法 | |
CN110362039B (zh) | 一种五轴加工工件摆放姿态优化方法 | |
CN113878240A (zh) | 一种目标物的加工方法及相关设备 | |
CN117359090A (zh) | 加工轨迹拐角光顺方法、装置、加工设备及可读存储介质 | |
Jahanpour et al. | Real-time PH curve CNC interpolators for high speed cornering |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |