一种Airthoid曲线及基于Airthoid曲线的运动规划平顺方法技术

本发明专利技术公开了一种Airthoid曲线及基于Airthoid曲线的运动规划平顺方法，包括以下步骤：步骤1：获取给定近似误差对应的光顺曲线的光顺长度；步骤2：根据直线段的长度和步骤1获取的光顺曲线的光顺长度确定实际光顺长度；步骤3：根据步骤2确定的实际光顺长度确定光顺曲线；步骤4：根据步骤3确定的光顺曲线解析计算光顺曲线的弧长和曲率极值。本发明专利技术方法基于Airthoid曲线进行加工路径光顺实现了运动速度平顺，具有光顺曲线基于弧长参数表达、C3连续、轮廓误差可控、曲率极值和弧长解析表达的优点。本发明专利技术具有高计算效率、高轮廓精度和高柔性运动能力优势，更加适用于局部光顺的在线应用。

【技术实现步骤摘要】
一种Airthoid曲线及基于Airthoid曲线的运动规划平顺方法
本专利技术属于运动规划领域，尤其涉及一种Airthoid曲线及基于Airthoid曲线的运动规划平顺方法。
技术介绍
复杂空间曲面通常采用NURBS曲线形式生成三维设计文件。考虑到大部分数控系统难以对参数曲线直接插补，计算机辅助系统通常将NURBS曲线刀具路径离散为连续小线段格式输入给数控单元进行加工。然而，小线段间存在首位衔接点处速度方向和曲率不连续，要求机床在该点处速度必须降为零。这种频繁加减速不仅降低加工效率，还会因进给系统的摩擦或间隙产出冲击和振动。因此，实现对连续小线段的局部光顺对于机床、机器人的高速高质量加工具有重要意义。文献1“BeudaertX,LavernheS,TournierC.5-axislocalcornerroundingoflineartoolpathdiscontinuities[J].InternationalJournalofMachineToolsandManufacture,2013,73:9-16.”公开了一种C2连续的局部光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Airthoid曲线，其特征在于：构建坐标系t-n,P

【技术特征摘要】
1.一种Airthoid曲线，其特征在于：构建坐标系t-n,P0为坐标原点，t为坐标原点处的切向单位向量，n为坐标原点处的法向量；
在所述坐标系下，曲线上任意点P由弧长表示为：
P(s)＝P0+CS(s)t+SS(s)n
其中，s为从点P0沿曲线到点P的弧长；Cs(s)和Ss(s)分别表示为：





2.根据权利要求1所述的一种Airthoid曲线，其特征在于：曲率对弧长的导数随着弧长变化而线性变化，曲线上的曲率表示为：
k(s)＝k0+cs2
其中，k0是曲线原点的起始曲率；c为Airthoid曲线的特征参数，表示曲线曲率变化的缓急程度；
光顺曲线上任意点处的切线角θ与弧长s的关系表示为：



其中，光顺曲线上任意点处的切线角θ为点P的切向与向量t的夹角；θ0为曲线原点处的切线角，为了实现曲线与直线的光滑过渡，在衔接点处令k0和θ0为0。


3.一种基于Airthoid曲线的运动规划平顺方法，其特征在于，基于权利要求1至2任一项所述的Airthoid曲线，包括以下步骤：
步骤1：获取给定近似误差对应的光顺曲线的光顺长度；
步骤2：根据直线段的长度和步骤1获取的光顺曲线的光顺长度确定实际光顺长度；
步骤3：根据步骤2确定的实际光顺长度确定光顺曲线；
步骤4：根据步骤3确定的光顺曲线解析计算光顺曲线的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵飞，梅雪松，黄晓勇，陶涛，盛晓超，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61