五轴加工走刀轨迹奇异点避免方法技术

本发明专利技术公开了一种五轴加工走刀轨迹奇异点避免方法，用于解决现有五轴加工走刀轨迹奇异点避免方法加工精度低的技术问题。技术方案是使用四元数表示刀轴方向与参考方向之间的变换关系，再将四元数投影到P平面，“奇异锥”在P平面内对应于一个圆心在原点的圆“奇异圆”；在二维平面中使用B样条对投影点进行插值；再次建立约束优化问题，目标函数定义为控制顶点增量的平方和，约束定义为B样条上的点到P平面原点的距离大于“奇异圆”半径，控制顶点的初值定义为插值得到的B样条控制顶点；将约束优化问题的约束用B样条控制顶点的增量线性表示，使用二次规划理论求解优化问题的最优解。本发明专利技术将一般约束优化问题转换为二次规划问题，保证了加工精度。

【技术实现步骤摘要】
五轴加工走刀轨迹奇异点避免方法
本专利技术属于数控加工领域，特别涉及一种五轴加工走刀轨迹奇异点避免方法。
技术介绍
文献1“A.Affouard,E.Duc,C.Lartigue,J.M.Langeron,P.Bourdet,Avoiding5-axissingularitiesusingtoolpathdeformation,InternationalJournalofMachineToolsandManufacture44(2004)415-425.”公开了一种适用于对偶B样条路径的五轴数控机床奇异点避免方法，提出使用“奇异锥”的概念来代替奇异点的概念，同时通过修改B样条的控制顶点避免刀轴方向进入“奇异锥”。但这种刀具路径变形无法保证刀具路径变形引起的加工误差最小。文献2“J.X.Yang,Y.Altintas,Generalizedkinematicsoffive-axisserialmachineswithnonsingulartoolpathgeneration,InternationalJournalofMachineToolsandManufacture75(2013)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五轴加工走刀轨迹奇异点避免方法，其特征在于包括以下步骤：(1)选择参考方向o

【技术特征摘要】
1.一种五轴加工走刀轨迹奇异点避免方法，其特征在于包括以下步骤：(1)选择参考方向or为机床运动链中第一个转轴坐标轴的方向，刀轴方向oi相对于参考方向的关系用四元数qu,i表示为：i＝0,1,…,N，N表示刀位点的个数，*表示四元数的共轭；四元数qu,i计算如下：(2)根据步骤(1)得到的四元数qu,i的特点，将其投影到P平面，四元数qu,i对应于P平面上的点pi，奇异锥对应于P平面上一个半径的奇异圆，α表示奇异锥的半锥角；(3)使用B样条对点集{pi}，i＝0,1,…,N，进行插值，节点矢量U＝{u0,u1,...,uN+k,uN+k+1}计算如下：B样条基函数计算如下：k表示B样条的阶数；控制顶点{Pi}，i＝0,1,…,N通过求解如下(N+1)×(N+1)的线性方程组得到：(4)考虑几何约束...

【专利技术属性】
技术研发人员：万敏，刘洋，张卫红，邢婉静，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61