CN117943679A - 过渡曲线构造方法、装置、加工设备及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及过渡曲线构造方法、装置、加工设备及可读存储介质，其中方法包括：获取第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息和轨迹误差约束值；根据轨迹特征信息和轨迹误差约束值，确定曲率约束值和直线光顺长度；根据曲率约束值、直线光顺长度和过渡曲线模型，确定第二子加工轨迹的替换过渡曲线。该方法能够保证第一子加工轨迹和第三子加工轨迹衔接部分的速度和加速度的连续性，改善因较短的加工轨迹和相邻较长的加工轨迹的轨迹变化差异较大而限制进给速度和进给加速度，有效提高工件加工效率。

Description

过渡曲线构造方法、装置、加工设备及可读存储介质

技术领域

本申请涉及激光加工领域，特别是涉及一种过渡曲线构造方法、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，对激光加工效率要求越来越高。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效率。

在实际加工时，大多数的加工轨迹长度不一致，常存在两段较长的直线加工轨迹之间衔接一段较短的加工轨迹的工况，由于较短的加工轨迹和相邻较长的加工轨迹的轨迹变化差异较大，常需要降低进给速度和进给加速度缓慢加工，影响工件加工效率。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种过渡曲线构造方法、装置、加工设备及可读存储介质。

一种过渡曲线构造方法，应用于包括依次连接的第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹的加工轨迹，所述第一子加工轨迹和所述第三子加工轨迹均为线性子加工轨迹，所述过渡曲线构造方法包括：

获取所述第一子加工轨迹、所述第二子加工轨迹和所述第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息和轨迹误差约束值；

根据所述轨迹特征信息和所述轨迹误差约束值，确定曲率约束值和直线光顺长度；

根据所述曲率约束值、所述直线光顺长度和过渡曲线模型，确定所述第二子加工轨迹的替换过渡曲线。

在其中一个实施例中，所述获取所述第一子加工轨迹、所述第二子加工轨迹和所述第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息，包括：

获取所述第一子加工轨迹的第一长度值、所述第二子加工轨迹的第二长度值、所述第三子加工轨迹的第三长度值，并获取所述第一子加工轨迹和所述第三子加工轨迹的端点位置；

所述根据所述轨迹特征信息和所述轨迹误差约束值，确定曲率约束值和直线光顺长度，包括：

获取所述第一长度值、所述第二长度值和所述第三长度值的数值关系；

根据所述数值关系、所述端点位置和所述轨迹误差约束值，确定所述曲率约束值和所述直线光顺长度。

在其中一个实施例中，所述获取所述第一长度值、所述第二长度值和所述第三长度值的数值关系，具体为：

获取所述第一长度值和所述第三长度值两者的长度较小值，确定所述长度较小值和所述第二长度值的第一数值关系；

所述根据所述数值关系、所述端点位置和所述轨迹误差约束值，确定所述曲率约束值和所述直线光顺长度，包括：

当所述第一数值关系为所述长度较小值大于所述第二长度值，获取所述第二长度值和所述轨迹误差约束值的第二数值关系；

根据所述第二数值关系和所述端点位置，确定所述曲率约束值和所述直线光顺长度。

在其中一个实施例中，所述根据所述第二数值关系和所述端点位置，确定所述曲率约束值和所述直线光顺长度，包括：

当所述第二数值关系满足预设条件时，根据所述端点位置，确定拟合拐角和曲线拟合误差；

根据所述拟合拐角和所述曲线拟合误差，确定所述曲率约束值和所述直线光顺长度。

在其中一个实施例中，所述当所述第二数值关系满足预设条件时，根据所述端点位置，确定拟合拐角和曲线拟合误差，包括：

当所述第二数值关系满足预设条件时，根据所述端点位置，对所述第一子加工轨迹和所述第三子加工轨迹均沿靠近所述第二子加工轨迹的端点进行线性延长，确定线性延长后所述第一子加工轨迹和所述第三子加工轨迹的构造相交点；

根据所述构造相交点和所述第二子加工轨迹的中点位置，确定拟合拐角和曲线拟合误差。

在其中一个实施例中，所述根据所述曲率约束值、所述直线光顺长度和过渡曲线模型，确定所述第二子加工轨迹的替换过渡曲线，包括：

根据所述构造相交点和所述直线光顺长度，确定所述替换过渡曲线的控制点信息；

根据所述控制点信息、所述曲率约束值和所述过渡曲线模型，确定所述第二子加工轨迹的替换过渡曲线。

在其中一个实施例中，所述根据所述控制点信息、所述曲率约束值和所述过渡曲线模型，确定所述第二子加工轨迹的替换过渡曲线，包括：

以所述曲率约束值为约束条件，根据所述控制点信息和所述过渡曲线模型，构造起始曲率和结束曲率为零且曲率极大值居中设置的三次贝塞尔曲线。

一种过渡曲线构造装置，应用于包括依次连接的第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹的加工轨迹，所述第一子加工轨迹和所述第三子加工轨迹均为线性子加工轨迹，包括：

获取模块，用于获取所述第一子加工轨迹、所述第二子加工轨迹和所述第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息和轨迹误差约束值；

曲率光顺确定模块，与所述获取模块连接，用于根据所述轨迹特征信息和所述轨迹误差约束值，确定曲率约束值和直线光顺长度；

曲线确定模块，与所述曲率光顺确定模块连接，用于根据所述曲率约束值、所述直线光顺长度和过渡曲线模型，确定所述第二子加工轨迹的替换过渡曲线。

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：

该过渡曲线构造方法，应用于包括依次连接的第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹的加工轨迹，且第一子加工轨迹和第三子加工轨迹均为线性子加工轨迹的加工场景中，以轨迹误差约束值为约束条件，根据第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息(如长度值)，确定用于约束过渡曲线的曲率约束值和直线光顺长度，并将得出的曲率约束值和直线光顺长度代入过渡曲线模型，构造出用于替换第二子加工轨迹(即第一子加工轨迹和第三子加工轨迹衔接部分)的替换过渡曲线，且通过曲率约束值限定替换过渡曲线上各轨迹点处的曲率变化保持在一定范围内，避免轨迹曲率短时间内产生跃迁，可实现光顺曲线所有轨迹点处的曲率(包括起终点曲率)变化较平缓，此外通过限制各轨迹点处的曲率最大值，可实现第一子加工轨迹和第三子加工轨迹衔接部分进给速度在更大范围内变化，能够保证第一子加工轨迹和第三子加工轨迹衔接部分的速度和加速度的连续性，改善因较短的加工轨迹和相邻较长的加工轨迹的轨迹变化差异较大而限制进给速度和进给加速度，有效提高工件加工效率。

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为一个实施例中过渡曲线构造方法的流程示意图；

图2为一个实施例中步骤104的具体流程示意图；

图3为一个实施例中步骤106的具体流程示意图；

图4为一个实施例中替换过渡曲线构造示意图；

图5为一个实施例中过渡曲线构造装置的结构示意框图；

图6为一个实施例中曲率光顺确定模块40的具体结构示意框图；

图7为一个实施例中曲线确定模块60的具体结构示意框图；

图8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，为一个实施例中过渡曲线构造方法的流程示意图。

在本实施例中，如图1所示，该过渡曲线构造方法应用于包括依次连接的第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹的加工轨迹，第一子加工轨迹和第三子加工轨迹均为线性子加工轨迹，过渡曲线构造方法包括步骤102至步骤106。

步骤102，获取第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息和轨迹误差约束值。

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。第二子加工轨迹可以是线性子加工轨迹，也可以是非线性子加工轨迹。轨迹特征信息可以是子加工轨迹的长度信息和子加工轨迹上各点的位置。轨迹误差约束值可以是轨迹加工过程所允许的误差值。可选地，轨迹特征信息包括第一子加工轨迹的第一长度值、第二子加工轨迹的第二长度值、第三子加工轨迹的第三长度值、第一子加工轨迹端点位置、第二子加工轨迹的中点位置和第三子加工轨迹的端点位置。

需要说明的是，当第二子加工轨为非线性子加工轨迹时，第二子加工轨迹的第二长度值为第二子加工轨迹的起始点和结束点之间的直线距离，第二子加工轨迹的中点位置为第二子加工轨迹的起始点和结束点之间线段的中间位置。

获取第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息的情形包括：获取第一子加工轨迹的第一长度值、第二子加工轨迹的第二长度值、第三子加工轨迹的第三长度值，并获取第一子加工轨迹和第三子加工轨迹的端点位置。

步骤104，根据轨迹特征信息和轨迹误差约束值，确定曲率约束值和直线光顺长度。

曲率约束值可以是第二子加工轨迹的替换过渡曲线能够被第一子加工轨迹和第三子加工轨迹作为相邻子加工轨迹且得出的新加工轨迹满足曲率连续所允许的曲率值。直线光顺长度可以是第二子加工轨迹的替换过渡曲线构造过程中光顺直线所需要规划的长度值。可选地，曲率约束值包括曲率极大值，具体可以应用于限制曲率极大值的场景；曲率约束值还包括曲率极小值，具体可以应用于限制曲率极小值的场景。

根据轨迹特征信息和轨迹误差约束值，确定曲率约束值和直线光顺长度的情形包括：获取第一长度值、第二长度值和第三长度值的数值关系；根据数值关系、端点位置和轨迹误差约束值，确定曲率约束值和直线光顺长度。

其中，获取第一长度值、第二长度值和第三长度值的数值关系的情形具体为：获取第一长度值和第三长度值两者的长度较小值，确定长度较小值和第二长度值的第一数值关系。

第一数值关系可以是第一长度值和第三长度值两者的长度较小值与第二长度值的数值比较关系。可选地，第一数值关系可以是第一长度值和第三长度值两者的长度较小值大于第二长度值，也可以是第一长度值和第三长度值两者的长度较小值小于等于第二长度值。

步骤106，根据曲率约束值、直线光顺长度和过渡曲线模型，确定第二子加工轨迹的替换过渡曲线。

过渡曲线模型可以是第二子加工轨迹的替换过渡曲线构造过程中用于规划替换过渡曲线的计算模型。替换过渡曲线可以是替换第二子加工轨迹被第一子加工轨迹和第三子加工轨迹作为相邻子加工轨迹且得出的新加工轨迹满足曲率连续的过渡曲线。

具体地，在轨迹加工过程中，首先获取第一子加工轨迹的第一长度值、第二子加工轨迹的第二长度值、第三子加工轨迹的第三长度值，并获取第一子加工轨迹和第三子加工轨迹的端点位置；然后获取第一长度值、第二长度值和第三长度值的数值关系；根据数值关系、端点位置和轨迹误差约束值，确定曲率约束值和直线光顺长度；根据曲率约束值、直线光顺长度和过渡曲线模型，确定第二子加工轨迹的替换过渡曲线，以替换第二子加工轨迹被第一子加工轨迹和第三子加工轨迹作为相邻子加工轨迹且得出的新加工轨迹满足曲率连续。

本实施例中提供的过渡曲线构造方法，应用于包括依次连接的第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹的加工轨迹，且第一子加工轨迹和第三子加工轨迹均为线性子加工轨迹的加工场景中，以轨迹误差约束值为约束条件，根据第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息(如长度值)，确定用于约束过渡曲线的曲率约束值和直线光顺长度，并将得出的曲率约束值和直线光顺长度代入过渡曲线模型，构造出用于替换第二子加工轨迹(即第一子加工轨迹和第三子加工轨迹衔接部分)的替换过渡曲线，且通过曲率约束值限定替换过渡曲线上各轨迹点处的曲率变化保持在一定范围内，避免轨迹曲率短时间内产生跃迁，可实现光顺曲线所有轨迹点处的曲率(包括起终点曲率)变化较平缓，此外通过限制各轨迹点处的曲率最大值，可实现第一子加工轨迹和第三子加工轨迹衔接部分进给速度在更大范围内变化，能够保证第一子加工轨迹和第三子加工轨迹衔接部分的速度和加速度的连续性，改善因较短的加工轨迹和相邻较长的加工轨迹的轨迹变化差异较大而限制进给速度和进给加速度，有效提高工件加工效率。

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，当第一数值关系为长度较小值大于第二长度值，获取第二长度值和轨迹误差约束值的第二数值关系。

第二数值关系可以是第二长度值和轨迹误差约束值的数值比较关系。可选地，第二数值关系可以是第二长度值小于等于轨迹误差约束值的二倍，也可以是第二长度值大于轨迹误差约束值的二倍。

分步骤204，根据第二数值关系和端点位置，确定曲率约束值和直线光顺长度。

根据第二数值关系和端点位置，确定曲率约束值和直线光顺长度的情形包括：当第二数值关系满足预设条件时，根据端点位置，确定拟合拐角和曲线拟合误差；根据拟合拐角和曲线拟合误差，确定曲率约束值和直线光顺长度。

当第二数值关系满足预设条件时，根据端点位置，确定拟合拐角和曲线拟合误差的情形包括：当第二数值关系满足预设条件时，根据端点位置，对第一子加工轨迹和第三子加工轨迹均沿靠近第二子加工轨迹的端点进行线性延长，确定线性延长后第一子加工轨迹和第三子加工轨迹的构造相交点；根据构造相交点和第二子加工轨迹的中点位置，确定拟合拐角和曲线拟合误差。

构造相交点可以是将第一子加工轨迹和第三子加工轨迹均沿靠近第二子加工轨迹的端点进行线性延长后构造出的轨迹相交点。拟合拐角可以是将第一子加工轨迹和第三子加工轨迹均沿靠近第二子加工轨迹的端点进行线性延长后构造出的夹角角度。曲线拟合误差可以是第二子加工轨迹的替换过渡曲线构造过程中所允许的拟合误差。第二数值关系满足预设条件的情形可以是第二长度值小于等于轨迹误差约束值的二倍。可选地，曲线拟合误差可以是构造相交点和第二子加工轨迹的中点位置之间的直线距离。

根据端点位置，确定第一子加工轨迹和第三子加工轨迹的构造相交点的情形包括：获取第一子加轨迹和第三子加工轨迹靠近第二子加工轨迹的端点位置；沿着靠近第二子加工轨迹的端点位置对第一子加工轨迹和第三子加工轨迹进行线性延长，确定线性延长后第一子加工轨迹和第三子加工轨迹的轨迹相交点，即构造相交点。

根据构造相交点和第二子加工轨迹的中点位置，确定拟合拐角和曲线拟合误差的情形包括：根据构造相交点，将第一子加工轨迹和第三子加工轨迹均沿靠近第二子加工轨迹的端点进行线性延长后构造出的夹角角度作为拟合拐角，并将构造相交点和第二子加工轨迹的中点位置之间的直线距离作为曲线拟合误差。

本实施例中提供的过渡曲线构造方法，在第二子加工轨迹满足第一数值关系和第二数值关系的情况下，将第一子加工轨迹和第三子加工轨迹均沿靠近第二子加工轨迹的端点进行线性延长后构造出的轨迹相交点、拟合拐角和曲线拟合误差，并基于得出的轨迹相交点、拟合拐角和曲线拟合误差构造第二子加工轨迹的替换过渡曲线，以替换第二子加工轨迹被第一子加工轨迹和第三子加工轨迹作为相邻子加工轨迹且得出的新加工轨迹满足曲率连续，从而进一步保证第一子加工轨迹和第三子加工轨迹衔接部分的速度和加速度的连续性，改善因较短的加工轨迹和相邻较长的加工轨迹的轨迹变化差异较大而限制进给速度和进给加速度，有效提高工件加工效率。

图3，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3所示，该步骤106包括分步骤302至分步骤304。

分步骤302，根据构造相交点和直线光顺长度，确定替换过渡曲线的控制点信息。

分步骤304，根据控制点信息、曲率约束值和过渡曲线模型，确定第二子加工轨迹的替换过渡曲线。

根据控制点信息、曲率约束值和过渡曲线模型，确定第二子加工轨迹的替换过渡曲线的情形包括：以曲率约束值为约束条件，根据控制点信息和过渡曲线模型，构造起始曲率和结束曲率为零且曲率极大值居中设置的三次贝塞尔曲线。

举例地，商业软件或者编译器生成的子加工轨迹为其中，第一子加工轨迹L_i、第二子加工轨迹L_i+1以及第三子加工轨迹L_i+2为三段依次连接的子加工轨迹。

首先，根据数控编程识别出第一子加工轨迹L_i和轨迹L_i+2均为直线段的轨迹，以及L_i+1的轨迹是直线段还是圆弧；接着，分别计算第一子加工轨迹L_i的第一长度值d_i，第二子加工轨迹L_i+1的第二长度值d_i+1以及第三子加工轨迹L_i+2的第三长度值d_i+2，并判断第二长度值d_i+1和第一长度值d_i和第三长度值d_i+2两者的长度较小值min(d_i,d_i+2)的第一数值关系。若第二长度值d_i+1大于等于长度较小值min(d_i,d_i+2)，即d_i+1≥min(d_i,d_i+2)，则第一子加工轨迹L_i、第二子加工轨迹L_i+1以及第三子加工轨迹L_i+2不进行处理。若第二长度值d_i+1小于长度较小值min(d_i,d_i+2)，即d_i+1＜min(d_i,d_i+2)，说明第一子加工轨迹L_i和第三子加工轨迹L_i+2相较第二子加工轨迹L_i+1更长的特征。

然后，判断第二子加工轨迹L_i+1的第二长度值d_i+1和轨迹误差约束值ε_max的第二数值关系。若第二长度值d_i+1大于轨迹误差约束值ε_max的二倍，即d_i+1＞2*ε_max，则说明在激光加工的轨迹误差约束值ε_max内，第二子加工轨迹L_i+1不能够被以第一子加工轨迹L_i和第三子加工轨迹L_i+2为相邻轨迹构造的曲率连续的替换过渡曲线C_i给替换；若第二长度值d_i+1小于等于轨迹误差约束值ε_max的二倍，即d_i+1≤2*ε_max，则第二子加工轨迹L_i+1不能够被以第一子加工轨迹L_i和第三子加工轨迹L_i+2为相邻轨迹构造的曲率连续的替换过渡曲线C_i给替换。

其次，确定第一子加工轨迹L_i和第三子加工轨迹L_i+2是否相交。若第一子加工轨迹L_i和第三子加工轨迹L_i+2不相交，则说明第一子加工轨迹L_i和第三子加工轨迹L_i+2平行，不满足采用替换过渡曲线C_i替换第二子加工轨迹L_i+1。若第一子加工轨迹L_i和第三子加工轨迹L_i+2线性延长后相交，为求出满足激光加工的轨迹误差约束值ε_max的替换过渡曲线C_i，需要在满足上述条件的基础上，计算出第一子加工轨迹L_i和第三子加工轨迹L_i+2均沿靠近第二子加工轨迹L_i+1的端点进行线性延长后的轨迹相交点，即构造相交点P_i,c。如图4所示，假设第一子加工轨迹L_i的起点P_i(x_i,y_i)和终点P_i+1(x_i+1,y_i+1)，第三子加工轨迹L_i+2的起点P_i+2(x_i+2,y_i+2)和终点P_i+3(x_i+3,y_i+3)，则构造相交点P_i,c(x_i,c,y_i,c)计算公式如下：

式中，k_i,b_i,k_i+2,b_i+2分别为轨迹L_i和轨迹L_i+2的直线方程系数，其计算公式分别为：

为保证第一子加工轨迹L_i和第三子加工轨迹L_i+2均沿靠近第二子加工轨迹L_i+1的端点进行线性延长后得出轨迹相交点P_i,c，如图4所示，需计算线段P_i+1P_i,c，线段P_iP_i,c，线段P_i,cP_i+2以及线段P_i,cP_i+3的长度分别为d_c,1、d_c,2、d_c,3和d_c,4。然后，判断线段P_i+1P_i,c和线段P_iP_i,c的长度关系d_c,2＞d_c,1，线段P_i,cP_i+2和线段的长度关系P_i,cP_i+3d_c,4＞d_c,3，若不等式成立，则说明轨迹L_i和轨迹L_i+2相交点P_i,c。

接着，以曲率约束值为约束条件，根据控制点信息和过渡曲线模型，构造起始曲率和结束曲率为零且曲率极大值居中设置的三次贝塞尔曲线，其参数方程表达式为：

C_i(t)＝(1-t)³B_i,0+3t(1-t)B_i,1+t³B_i,2 0≤t≤1and 1≤i≤n-1

式中，B_i,0，B_i,1，B_i,2为替换过渡曲线C_i(t)的控制点。

如图4所示，假设第一子加工轨迹L_i和第三子加工轨迹L_i+2均沿靠近第二子加工轨迹L_i+1的端点进行线性延长后为相邻轨迹，在直线光顺长度d_i,c条件下构造第二子加工轨迹L_i+1的替换过渡曲线C_i(t)，则三个控制点B_i,0，B_i,1，B_i,2坐标可以表示为：

式中，T_i，1和T_i+1，1分别表示轨迹L_i和L_i+2的单位向量，方向分别由P_i指向P_i+1，由P_i+2指向P_i+3。

将上述三个控制点代入替换过渡曲线C_i(t)中，可知：

C_i(t)＝P_i,c-d_i,c(1-t)³T_i+d_i,ct³T_i+2

根据替换过渡曲线的曲率计算公式：

可知，替换过渡曲线C_i(t)的曲率k(t)：

式中α_i为第一子加工轨迹和第三子加工轨迹均沿靠近第二子加工轨迹的端点进行线性延长后构造出的拟合拐角∠P_i+1P_i,cP_i+2的补角。

接着，对替换过渡曲线的曲率k(t)求导：

令g(t)＝(C′(t)·C′(t))(C′(t)×C″′(t))-3(C′(t)×C″(t))(C′(t)·C″(t))，并将替换过渡曲线C_i(t)的控制点分别代入g(t)，则g(t)的表达式为：

将t＝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′(t)的分母部分始终为大于0的值，所以替换过渡曲线C_i(t)的最大曲率在t＝0.5处，其最大曲率值k_i,1：

将t＝0.5代入替换过渡曲线C_i(t)中，可知：

替换过渡曲线C_i(t)的最大误差ε_i,c＝||C_i(0.5)-P_i,c||，则

综上，在过渡曲线C_i(t)的曲线拟合误差ε_i,c下，对应的直线光顺长度d_i,c和曲率极大值k_i,c可表示为：

上述中，替换过渡曲线C_i(t)的曲线拟合误差ε_i,c为第一子加工轨迹L_i和第三子加工轨迹L_i+2相交点P_i,c与第二子加工轨迹L_i+1的中点位置P_m之间的长度，即|P_mP_i,c|＝ε_i,c。

本实施例中提供的过渡曲线构造方法，在构造第二子加工轨迹L_i+1的替换过渡曲线C_i(t)过程中，兼顾第二子加工轨迹L_i+1的长度较第一子加工轨迹L_i和第三子加工轨迹L_i+2足够短的条件，以及第一子加工轨迹L_i和第三子加工轨迹L_i+2均沿靠近第二子加工轨迹L_i+1的端点进行线性延长后得出轨迹相交点P_i,c，并将轨迹相交点P_i,c到第二子加工轨迹L_i+1的中点位置之间的长度作为曲线拟合误差ε_i,c等条件，然后采用局部轨迹平滑技术优化方法，构造出替换过渡曲线以替换第二子加工轨迹L_i+1被第一子加工轨迹和第三子加工轨迹作为相邻子加工轨迹且得出的新加工轨迹满足曲率连续，有效改善因第二子加工轨迹L_i+1过短而导致轨迹加工减速问题进而影响轨迹加工效率的问题。

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5，为一个实施例中过渡曲线构造装置的结构示意框图。

在本实施例中，如图5所示，该过渡曲线构造装置包括获取模块20、曲率光顺确定模块40及曲线确定模块60。

获取模块20，用于获取第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息和轨迹误差约束值。

曲率光顺确定模块40，与获取模块20连接，用于根据轨迹特征信息和轨迹误差约束值，确定曲率约束值和直线光顺长度。

曲线确定模块60，与曲率光顺确定模块40连接，用于根据曲率约束值、直线光顺长度和过渡曲线模型，确定第二子加工轨迹的替换过渡曲线。

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。

本实施例中提供的过渡曲线构造装置，通过获取模块20获取第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息和轨迹误差约束值；与获取模块20连接的曲率光顺确定模块40，根据轨迹特征信息和轨迹误差约束值，确定曲率约束值和直线光顺长度；与曲率光顺确定模块40连接的曲线确定模块60，根据曲率约束值、直线光顺长度和过渡曲线模型，确定第二子加工轨迹的替换过渡曲线。

根据上述内容可知，过渡曲线构造装置应用于包括依次连接的第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹的加工轨迹，且第一子加工轨迹和第三子加工轨迹均为线性子加工轨迹的加工场景中，以轨迹误差约束值为约束条件，根据第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息(如长度值)，确定用于约束过渡曲线的曲率约束值和直线光顺长度，并将得出的曲率约束值和直线光顺长度代入过渡曲线模型，构造出用于替换第二子加工轨迹(即第一子加工轨迹和第三子加工轨迹衔接部分)的替换过渡曲线，且通过曲率约束值限定替换过渡曲线上各轨迹点处的曲率变化保持在一定范围内，避免轨迹曲率短时间内产生跃迁，可实现光顺曲线所有轨迹点处的曲率(包括起终点曲率)变化较平缓，此外通过限制各轨迹点处的曲率最大值，可实现第一子加工轨迹和第三子加工轨迹衔接部分进给速度在更大范围内变化，能够保证第一子加工轨迹和第三子加工轨迹衔接部分的速度和加速度的连续性，改善因较短的加工轨迹和相邻较长的加工轨迹的轨迹变化差异较大而限制进给速度和进给加速度，有效提高工件加工效率。

图6，为一个实施例中曲率光顺确定模块40的具体结构示意框图。

在本实施例中，如图6所示，该曲率光顺确定模块40包括数值关系获取单元420和曲率光顺确定单元440。

数值关系获取单元420，用于当第一数值关系为长度较小值大于第二长度值，获取第二长度值和轨迹误差约束值的第二数值关系。

曲率光顺确定单元440，与数值关系获取单元420连接，用于根据第二数值关系和端点位置，确定曲率约束值和直线光顺长度。

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7，为一个实施例中曲线确定模块60的具体结构示意框图。

在本实施例中，如图7所示，该曲线确定模块60包括控制点确定单元620和替换曲线确定单元640。

控制点确定单元620，用于根据构造相交点和直线光顺长度，确定替换过渡曲线的控制点信息。

替换曲线确定单元640，与控制点确定单元620连接，用于根据控制点信息、曲率约束值和过渡曲线模型，确定第二子加工轨迹的替换过渡曲线。

在本实施例中各单元用于执行图3中对应的实施例中各步骤，具体参阅图3以及图3对应的实施例中的相关描述，此处不再赘述。

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。

上述过渡曲线构造装置中各个模块的划分仅用于举例说明，在其他实施例中，可将过渡曲线构造装置按照需要划分为不同的模块，以完成上述过渡曲线构造装置的全部或部分功能。

关于过渡曲线构造装置的具体限定可以参见上文中对于过渡曲线构造方法的限定，在此不再赘述。上述过渡曲线构造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8，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8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。

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。

上述实施例提供的过渡曲线构造方法、装置、加工设备及可读存储介质，应用于包括依次连接的第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹的加工轨迹，且第一子加工轨迹和第三子加工轨迹均为线性子加工轨迹的加工场景中，以轨迹误差约束值为约束条件，根据第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息(如长度值)，确定用于约束过渡曲线的曲率约束值和直线光顺长度，并将得出的曲率约束值和直线光顺长度代入过渡曲线模型，构造出用于替换第二子加工轨迹(即第一子加工轨迹和第三子加工轨迹衔接部分)的替换过渡曲线，且通过曲率约束值限定替换过渡曲线上各轨迹点处的曲率变化保持在一定范围内，避免轨迹曲率短时间内产生跃迁，可实现光顺曲线所有轨迹点处的曲率(包括起终点曲率)变化较平缓，此外通过限制各轨迹点处的曲率最大值，可实现第一子加工轨迹和第三子加工轨迹衔接部分进给速度在更大范围内变化，能够保证第一子加工轨迹和第三子加工轨迹衔接部分的速度和加速度的连续性，改善因较短的加工轨迹和相邻较长的加工轨迹的轨迹变化差异较大而限制进给速度和进给加速度，有效提高工件加工效率，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 (10)

1.一种过渡曲线构造方法，应用于包括依次连接的第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹的加工轨迹，所述第一子加工轨迹和所述第三子加工轨迹均为线性子加工轨迹，其特征在于，所述过渡曲线构造方法包括：

获取所述第一子加工轨迹、所述第二子加工轨迹和所述第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息和轨迹误差约束值；

根据所述轨迹特征信息和所述轨迹误差约束值，确定曲率约束值和直线光顺长度；

根据所述曲率约束值、所述直线光顺长度和过渡曲线模型，确定所述第二子加工轨迹的替换过渡曲线。

2.根据权利要求1所述的过渡曲线构造方法，其特征在于，所述获取所述第一子加工轨迹、所述第二子加工轨迹和所述第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息，包括：

获取所述第一子加工轨迹的第一长度值、所述第二子加工轨迹的第二长度值、所述第三子加工轨迹的第三长度值，并获取所述第一子加工轨迹和所述第三子加工轨迹的端点位置；

所述根据所述轨迹特征信息和所述轨迹误差约束值，确定曲率约束值和直线光顺长度，包括：

获取所述第一长度值、所述第二长度值和所述第三长度值的数值关系；

根据所述数值关系、所述端点位置和所述轨迹误差约束值，确定所述曲率约束值和所述直线光顺长度。

3.根据权利要求2所述的过渡曲线构造方法，其特征在于，所述获取所述第一长度值、所述第二长度值和所述第三长度值的数值关系，具体为：

获取所述第一长度值和所述第三长度值两者的长度较小值，确定所述长度较小值和所述第二长度值的第一数值关系；

所述根据所述数值关系、所述端点位置和所述轨迹误差约束值，确定所述曲率约束值和所述直线光顺长度，包括：

当所述第一数值关系为所述长度较小值大于所述第二长度值，获取所述第二长度值和所述轨迹误差约束值的第二数值关系；

根据所述第二数值关系和所述端点位置，确定所述曲率约束值和所述直线光顺长度。

4.根据权利要求3所述的过渡曲线构造方法，其特征在于，所述根据所述第二数值关系和所述端点位置，确定所述曲率约束值和所述直线光顺长度，包括：

当所述第二数值关系满足预设条件时，根据所述端点位置，确定拟合拐角和曲线拟合误差；

根据所述拟合拐角和所述曲线拟合误差，确定所述曲率约束值和所述直线光顺长度。

5.根据权利要求4所述的过渡曲线构造方法，其特征在于，所述当所述第二数值关系满足预设条件时，根据所述端点位置，确定拟合拐角和曲线拟合误差，包括：

当所述第二数值关系满足预设条件时，根据所述端点位置，对所述第一子加工轨迹和所述第三子加工轨迹均沿靠近所述第二子加工轨迹的端点进行线性延长，确定线性延长后所述第一子加工轨迹和所述第三子加工轨迹的构造相交点；

根据所述构造相交点和所述第二子加工轨迹的中点位置，确定拟合拐角和曲线拟合误差。

6.根据权利要求5所述的过渡曲线构造方法，其特征在于，所述根据所述曲率约束值、所述直线光顺长度和过渡曲线模型，确定所述第二子加工轨迹的替换过渡曲线，包括：

根据所述构造相交点和所述直线光顺长度，确定所述替换过渡曲线的控制点信息；

根据所述控制点信息、所述曲率约束值和所述过渡曲线模型，确定所述第二子加工轨迹的替换过渡曲线。

7.根据权利要求6所述的过渡曲线构造方法，其特征在于，所述根据所述控制点信息、所述曲率约束值和所述过渡曲线模型，确定所述第二子加工轨迹的替换过渡曲线，包括：

以所述曲率约束值为约束条件，根据所述控制点信息和所述过渡曲线模型，构造起始曲率和结束曲率为零且曲率极大值居中设置的三次贝塞尔曲线。

8.一种过渡曲线构造装置，应用于包括依次连接的第一子加工轨迹、第二子加工轨迹和第三子加工轨迹的加工轨迹，所述第一子加工轨迹和所述第三子加工轨迹均为线性子加工轨迹，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述第一子加工轨迹、所述第二子加工轨迹和所述第三子加工轨迹三者的轨迹特征信息和轨迹误差约束值；

曲率光顺确定模块，与所述获取模块连接，用于根据所述轨迹特征信息和所述轨迹误差约束值，确定曲率约束值和直线光顺长度；

曲线确定模块，与所述曲率光顺确定模块连接，用于根据所述曲率约束值、所述直线光顺长度和过渡曲线模型，确定所述第二子加工轨迹的替换过渡曲线。

9.一种加工设备，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7中任一项所述的方法。

10.一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7中任一项所述的方法。