多轴轨迹奇异区域的双样条压缩的方法技术

本发明专利技术提供了一种多轴轨迹奇异区域的双样条压缩的方法，包括以下步骤：(1)计算奇异区域的边界点，将边界点映射到刀尖点与刀轴矢量上得到边界刀位点；(2)根据长直线划分方法将原始刀位点划分为若干个子区间，根据划分后位于奇异圆内的划分节点以及步骤(1)得到的边界刀位点对奇异区域初步划分压缩区间；(3)计算奇异区域内各原始刀位点的离散特征加速度并确定特征加速度阈值，根据特征加速度阈值确定断点，在初步划分的压缩区间的基础上根据断点进一步划分压缩区间；(4)根据步骤(3)划分的压缩区间将奇异区域轨迹拟合为工件系刀尖点和机床系旋转轴双样条。本发明专利技术可以高效解决奇异区域速度连续压缩过渡的问题。区域速度连续压缩过渡的问题。区域速度连续压缩过渡的问题。

【技术实现步骤摘要】
多轴轨迹奇异区域的双样条压缩的方法


[0001]本专利技术属于数控加工领域，具体涉及一种多轴轨迹奇异区域的双样条压缩的方法。

技术介绍

[0002]多轴高速高精加工是现代制造业的一个迫切需求，多轴小线段程序加工时，小线段轨迹只有G0连续，且步距过密会生成大量程序段，导致系统速度规划频繁加减速影响加工效率。通过双样条将刀尖与刀轴压缩拟合成样条曲线，可以在提高加工精度的同时，减少程序段数，系统规划的速度与加速度更加平稳。但是由于旋转轴的引入，五轴机床会在特定的位置出现极端的非线性误差，称为奇异现象。通常我们使用奇异锥来描述奇异区域，它是奇异点处的刀轴矢量偏转一个角度α形成的如图1所示的锥形空间，刀轴矢量处于该锥形空间的区域称为奇异区域。
[0003]在奇异区域内，刀轴矢量的微小变化，会导致旋转轴的位置剧烈波动。以AC双转台结构为例，在奇异区域内C轴位置会剧烈波动，其根本原因在于C＝
‑
arctan(i/j)，其中i，j为刀轴矢量的前两个分量，可以看出，C轴位置与i和j的比值有关，而在奇异区域，i、j均十分接近0，微小变化都本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多轴轨迹奇异区域的双样条压缩的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)计算奇异区域的边界点，将边界点映射到刀尖点与刀轴矢量上得到边界刀位点；(2)根据长直线划分方法将原始刀位点划分为若干个子区间，根据划分后位于奇异圆内的划分节点以及步骤(1)得到的边界刀位点对奇异区域初步划分压缩区间；(3)计算奇异区域内各原始刀位点的离散特征加速度并确定特征加速度阈值，根据特征加速度阈值确定断点，在初步划分的压缩区间的基础上根据断点进一步划分压缩区间；(4)根据步骤(3)划分的压缩区间将奇异区域轨迹拟合为工件系刀尖点和机床系旋转轴双样条。2.如权利要求1所述的多轴轨迹奇异区域的双样条压缩的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：连接相邻的在奇异圆内外两侧的点V
i
‑1(i1,j1)、V
i
(i2,j2)，得到一条线段V
i
‑1V
i
，计算它与奇异圆的交点，得到的点V
b
即为奇异区域的边界点；根据V
b
在线段V
i
‑1V
i
上的比例，线性地将边界点映射到刀尖点与刀轴矢量上，得到边界刀位点P
b
。3.如权利要求1所述的多轴轨迹奇异区域的双样条压缩的方法，其特征在于，所述步骤(2)中根据长直线划分方法将原始刀位点划分为若干个子区间，具体包括：原始刀位点为{Q0,...,Q
n
}，其中第i个刀位点Q
i
包含第i个刀尖点C
i
和第i个刀轴点O
i
，即给定长直线长度为l
max
，计算所有相邻刀尖点之间的距离l
i
＝||C
i
‑1C
i
||,1≤i≤n，若l
i
≥l
max
，则判定C
i
‑1C
i
为长直线，然后按长直线左侧、长直线自身、长直线右侧划分为三个区间，使用该方法将原始刀位点{Q0,...,Q
n
}划分为若干个子区间{Q0,...,Q
a
},{Q
a
,...,Q
b
},...,{Q
z
,...,Q
n
}。4.如权利要求1所述的多轴轨迹奇异区域的双样条压缩的方法，其特征在于，所述步骤(3)中计算奇异区域内各原始刀位点的离散特征加速度并确定特征加速度阈值具体包括：(3.1)计算离散特征加速度将每三个点拟合成一个圆，得到中间点的离散曲率值为：其中kd
i
为第i个点的离散曲率，C
i
‑1、C
i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，邹捷，王东方，胡轶杰，王传兵，刘涛，
申请(专利权)人：武汉华中数控股份有限公司，
类型：发明
国别省市：