一种适用于曲面的刀具加工路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于曲面的刀具加工路径规划方法，其特征在于，包括获得样本工件在规则二维平面上的平面刀具路径规划图像，将其与对应的真实刀具路径规划图像一起，构成训练样本对刀具加工路径规划模型进行训练；将平面刀具路径规划图像并将其与真实刀具路径规划图像进行相似度比较，完成刀具加工路径规划模型的训练；将待加工工件的工况条件及其对应的规则二维平面输入刀具加工路径规划模型，对应输出该待加工工件的刀具加工路径规划。本发明专利技术技术方案针对目前神经网络在刀具加工路径规划问题上准确度不高、泛化能力不强的情况，采用对神经网络进行多样本、多工况对抗训练的方式，可以有效提高神经网络在刀具加工路径规划应用的精确度。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于曲面的刀具加工路径规划方法
本专利技术属于机器刀具加工领域，具体涉及一种适用于曲面的刀具加工路径规划方法。
技术介绍
在数控加工过程中，刀具行走路径对于加工结果来说具有重要的意义，其决定了加工件表面粗糙程度、以及实现工件死角位置处理的精细程度等。针对不同的加工工件来说，其刀具行走路径设计的重要性不言而喻。具体来说，刀具加工路径即切削刀具上规定点所走过的轨迹，通常为刀具加工时在空间中的位置点，曲面加工的刀具轨迹生成是实现曲面数控加工的关键环节。在实际的工件加工过程中，刀具行走路径的设计是通过零件几何模型，根据所选用的加工机床、刀具、走刀方式以及加工余量等工艺方法进行刀位计算并生成加工运动轨迹。刀具轨迹的生成能力直接决定数控编程系统的功能及所生成加工程序的质量。高质量的数控加工程序除应保证编程精度和避免干涉外，同时应满足通用性好、加工时间短、编程效率高、代码量小等。现有技术中，对于刀具加工路径规划，一般的做法是在一个平面先构造规划路径，然后将其投影到曲面上生成刀位轨迹，然后在工件上首先对工件曲面进行参数化。具体来说，先将工件各个曲面展开，分别对其进行重新参数化，从而将曲面转化为平面。在参数化的过程，使工件弧长轮廓的比例关系不变，经过参数域的映射，将工件各面的参数域变换为标准的矩形空间。在矩形参数域中对刀具进行路径规划，然后再将规划好的路径进行逆变换生成对应曲面中的路劲规划。也就是说，此种刀具路径规划过程中，涉及到真实的曲面刀具加工路径和平面的刀具加工路径之间的映射关系，待加工的曲面首先是需要按照比例映射成为平面，然后在平面上对刀具路径进行设计，最后将获得的平面刀具路径对应映射到待加工的曲面上，用于指导刀具完成工件的加工。此种规划的难点主要在于对于每一种路径，都需要进行多次参数域变换映射，根据上述过程，至少要经历两次(曲面映射到平面以进行设计，以及平面映射到曲面以进行加工)。进一步地，该方法操作繁琐，对于不同工况条件下，如刀具进给速度，刀具运动曲线，加工零件种类等，均有不同的规划方法。所以以往的路径规划方法不易掌握，费时费力。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种适用于曲面的刀具加工路径规划方法，至少可以部分解决上述问题。本专利技术技术方案针对目前神经网络在刀具加工路径规划问题上准确度不高、泛化能力不强的情况，采用对神经网络进行多样本、多工况对抗训练的方式，可以有效提高神经网络在刀具加工路径规划应用的精确度。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种适用于曲面的刀具加工路径规划方法，其特征在于，包括S1根据工况条件，获得样本工件在规则二维平面上的平面刀具路径规划图像，将其与对应的真实刀具路径规划图像一起，构成训练样本对刀具加工路径规划模型进行训练；S2将样本工件的工况条件及其对应的二维平面输入神经网络，控制对应输出平面刀具路径规划图像并将其与真实刀具路径规划图像进行相似度比较，若符合相似度判断条件则进入步骤S3，否则进入步骤S1；S3遍历全部训练样本，完成刀具加工路径规划模型的训练；S4根据待加工工件的形状构造其三维结构模型，并通过参数域变换将所述三维结构模型的各个面展开为规则二维平面；S5将待加工工件的工况条件及其对应的规则二维平面输入刀具加工路径规划模型，对应输出该待加工工件的刀具加工路径规划。作为本专利技术技术方案的一个优选，步骤S2中所述相似度条件优选为平面刀具路径规划图像与真实刀具路径规划图像之间的相似度达到一定阈值。作为本专利技术技术方案的一个优选，规则二维平面优选为标准矩形平面。作为本专利技术技术方案的一个优选，平面刀具路径规划图像与真实刀具路径规划图像之间的参数域变换为三维结构模型到规则二维平面之间的参数域变换的逆变换。作为本专利技术技术方案的一个优选，样本工件和待加工工件在相同的参数域中完成三维模型结构到规则二维平面的转换。按照本专利技术的一个方面，提供了一种适用于曲面的刀具加工路径规划系统，其特征在于，包括样本模块，用于根据工况条件，获得样本工件在规则二维平面上的平面刀具路径规划图像，将其与对应的真实刀具路径规划图像一起，构成训练样本对刀具加工路径规划模型进行训练；训练模块，用于将样本工件的工况条件及其对应的二维平面输入神经网络，控制对应输出平面刀具路径规划图像并将其与真实刀具路径规划图像进行相似度比较，若符合相似度判断条件则进入遍历模块，否则进入样本模块；遍历模块，用于遍历全部训练样本，完成刀具加工路径规划模型的训练；模型模块，用于根据待加工工件的形状构造其三维结构模型，并通过参数域变换将所述三维结构模型的各个面展开为规则二维平面；规划模块，用于将待加工工件的工况条件及其对应的规则二维平面输入刀具加工路径规划模型，对应输出该待加工工件的刀具加工路径规划。作为本专利技术技术方案的一个优选，训练模块中所述相似度条件优选为平面刀具路径规划图像与真实刀具路径规划图像之间的相似度达到一定阈值。作为本专利技术技术方案的一个优选，规则二维平面优选为标准矩形平面。作为本专利技术技术方案的一个优选，平面刀具路径规划图像与真实刀具路径规划图像之间的参数域变换为三维结构模型到规则二维平面之间的参数域变换的逆变换。作为本专利技术技术方案的一个优选，样本工件和待加工工件在相同的参数域中完成三维模型结构到规则二维平面的转换。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：1)本专利技术技术方案，针对传统路径规划计算繁琐，操作复杂的特点，本专利技术利用改进后的神经网络模型，简化了计算流程，提升了计算速度，是路径规划更加简单与便捷。2)本专利技术技术方案，在神经网络中加入了工况条件，使得路径规划更加符合实际生产，提高了路径规划的泛化能力。3)本专利技术技术方案，利用对抗神经网络模型，消除了以往神经网络模型生成图像模糊不准确的缺点，通过生成器与判别器的对抗训练提升输出图片的精度。附图说明图1是本专利技术技术方案实施例的待加工工件的三维结构模型展开为平面的示意图；图2是本专利技术技术方案实施例中将展开的不规则平面图按照比例变换成规则平面图的示意图；图3是本专利技术技术方案实施例中参数域变换过程的一个具体实施例；图4是本专利技术技术方案实施例中参数域变化过程中的比例一致示意图；图5是本专利技术技术方案实施例中刀具加工路径规划方法的流程图；图6是本专利技术技术方案实施例中生成器在标准矩形参数域中进行刀具加工路径规划的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本专利技术进一步详细说明。本专利技术技术方案的实施例中公开了一种刀具加工路径规划方法，具体来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于曲面的刀具加工路径规划方法，其特征在于，包括/nS1根据工况条件，获得样本工件在规则二维平面上的平面刀具路径规划图像，将其与对应的真实刀具路径规划图像一起，构成训练样本对刀具加工路径规划模型进行训练；/nS2将样本工件的工况条件及其对应的二维平面输入神经网络，控制对应输出平面刀具路径规划图像并将其与真实刀具路径规划图像进行相似度比较，若符合相似度判断条件则进入步骤S3，否则进入步骤S1；/nS3遍历全部训练样本，完成刀具加工路径规划模型的训练；/nS4根据待加工工件的形状构造其三维结构模型，并通过参数域变换将所述三维结构模型的各个面展开为规则二维平面；/nS5将待加工工件的工况条件及其对应的规则二维平面输入刀具加工路径规划模型，对应输出该待加工工件的刀具加工路径规划。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于曲面的刀具加工路径规划方法，其特征在于，包括
S1根据工况条件，获得样本工件在规则二维平面上的平面刀具路径规划图像，将其与对应的真实刀具路径规划图像一起，构成训练样本对刀具加工路径规划模型进行训练；
S2将样本工件的工况条件及其对应的二维平面输入神经网络，控制对应输出平面刀具路径规划图像并将其与真实刀具路径规划图像进行相似度比较，若符合相似度判断条件则进入步骤S3，否则进入步骤S1；
S3遍历全部训练样本，完成刀具加工路径规划模型的训练；
S4根据待加工工件的形状构造其三维结构模型，并通过参数域变换将所述三维结构模型的各个面展开为规则二维平面；
S5将待加工工件的工况条件及其对应的规则二维平面输入刀具加工路径规划模型，对应输出该待加工工件的刀具加工路径规划。


2.根据权利要求1所述的一种适用于曲面的刀具加工路径规划方法，其中，步骤S2中所述相似度条件优选为平面刀具路径规划图像与真实刀具路径规划图像之间的相似度达到一定阈值。


3.根据权利要求1或2所示的一种适用于曲面的刀具加工路径规划方法，其中，所述规则二维平面优选为标准矩形平面。


4.根据权利要求1～3任一项所述的一种适用于曲面的刀具加工路径规划方法，其中，所述平面刀具路径规划图像与真实刀具路径规划图像之间的参数域变换为三维结构模型到规则二维平面之间的参数域变换的逆变换。


5.根据权利要求1～4任一项所述的一种适用于曲面的刀具加工路径规划方法，其中，所述样本工件和待加工工件在相同的参数域中完成三维模型结构到规则二维平面的转换。


6.一种适用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建中，方问潮，朱万强，黄德海，武俊雄，向单奇，陈雨，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42