本申请属于程序控制技术领域，具体涉及一种基于回旋线的加工轨迹优化方法、设备和存储介质，其中的方法包括：基于预先获取的工件图形信息确定待优化轨迹信息，其中，待优化轨迹中包括初始直线段和初始圆弧中与所述初始直线段相连的半个圆弧；将回旋线作为过渡曲线在初始直线段与初始圆弧相切处进行拟合，得到回旋线轨迹；对所述回旋线轨迹进行速度规划与插补，确定插补点；将所述插补点映射到工件坐标系中，得到位置点，并基于所述位置点控制数字控制系统的加工轨迹。本申请的方法通过直线切圆弧处用回旋线过渡，使得其曲率变得连续，消除激光高速切割过程中法向加速度的突变，从而保证切割平稳，消除了加工时法向加速度突变产生的加工抖纹。生的加工抖纹。生的加工抖纹。
【技术实现步骤摘要】
基于回旋线的加工轨迹优化方法、设备和存储介质
[0001]本申请属于程序控制
，具体涉及一种基于回旋线的加工轨迹优化方法。
技术介绍
[0002]随着造型复杂度的增加，很多产品设计采用曲线曲面造型，数控系统在加工过程中会发生速度的突变，因此有必要通过轨迹优化实现刀具运动的平稳性。
[0003]通常数控系统在平面激光切割加工圆弧时，会产生法向加速度，在直线与圆弧相切处会有法向加速度的突变。在激光高速切割时加速度跳变量较大会导致机床震动，加工出现抖纹，从而难以适应现代高速度、高精度的机械加工要求。
[0004]因此，如何消除激光高速切割过程中法向加速度的突变，消除由此产生的加工抖纹成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]（一）要解决的技术问题鉴于现有技术的上述缺点、不足，本申请提供一种基于回旋线的加工轨迹优化方法、设备和可读存储介质。
[0006]（二）技术方案为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：第一方面，本申请实施例提供一种基于回旋线的加工轨迹优化方法，该方法包括：基于预先获取的工件图形信息确定待优化轨迹信息，其中，待优化轨迹中包括初始直线段和初始圆弧中与所述初始直线段相连的半个圆弧；将回旋线作为过渡曲线在所述初始直线段与所述初始圆弧相切处进行拟合，得到回旋线轨迹；对所述回旋线轨迹进行速度规划与插补，确定插补点；将所述插补点映射到工件坐标系中，得到位置点，并基于所述位置点控制数字控制系统的加工轨迹。
[0007]可选地，将回旋线作为过渡曲线在所述初始直线段与所述初始圆弧相切处进行拟合，包括：基于所述初始圆弧的几何信息和给定的拟合误差计算回旋线的相关参数；基于计算得到的回旋线的相关参数，在所述初始直线段与所述初始圆弧相切处进行回旋线拟合。
[0008]可选地，基于所述初始圆弧的几何信息和给定的拟合误差计算回旋线的相关参数，包括：基于所述初始圆弧的几何信息，生成拟合小圆弧，所述拟合小圆弧与所述初始圆弧在所述初始圆弧中间二分之一处相切，所述拟合小圆弧的半径为：
其中，r为所述拟合小圆弧的半径，R为所述初始圆弧的半径，δ为给定的拟合误差，为所述初始圆弧的圆心角的二分之一；根据所述拟合小圆弧的半径以及所述给定的拟合误差，通过二分法迭代搜索得到回旋线拟合夹角，所述回旋线拟合夹角为回旋线的终点的曲率圆半径方向与y轴的夹角；基于所述拟合小圆弧半径、所述回旋线拟合夹角计算回旋线长度：基于所述回旋线长度和所述拟合小圆弧半径计算回旋线参数；基于所述回旋线参数和所述回旋线长度，通过回旋线坐标公式计算局部坐标系下回旋线与拟合小圆弧切点的坐标；基于回旋线与拟合小圆弧切点的横坐标以及纵坐标计算局部坐标系下拟合小圆弧的圆心坐标。
[0009]可选地，通过二分法迭代搜索得到回旋线拟合夹角，包括：步骤S1、通过二分法迭代搜索当前的回旋线拟合夹角，二分搜索的范围不小于，不大于初始圆弧的圆心角的二分之一；步骤S2、基于拟合小圆弧半径以及当前迭代搜索得到的角度，通过回旋线长度公式计算当前迭代的回旋线长度：其中，r为拟合小圆弧半径，β为二分法当前搜索迭代的回旋线拟合夹角；步骤S3、基于当前迭代的回旋线长度和所述拟合小圆弧半径，计算当前迭代的回旋线参数；步骤S4、基于当前迭代的回旋线参数和回旋线长度，通过所述回旋线坐标公式计算当前迭代的局部坐标系下回旋线与拟合小圆弧切点的坐标；步骤S5、基于回旋线与圆弧切点的纵坐标，通过回旋线上的点对应的曲率圆的内移值公式计算当前搜索迭代的回旋线的拟合误差；步骤S6、重复执行步骤S1
‑
S5，直至拟合误差与给定拟合误差的差值小于预设的迭代精度，将二分法当前迭代搜索得到的角度作为最终的回旋线拟合夹角。
[0010]可选地，在直线段与圆弧相切处进行回旋线拟合，包括：B1、对所述待优化轨迹进行划分，包括：当前加工段为直线段，下一加工段为圆弧时，判定直线段是否被拟合过：若是，则将所述待优化轨迹划分为三段，第一段是起点为上一次回旋线拟合的终点、终点为回旋线的起点的直线段，第二段是回旋线，第三段为圆弧，圆弧轨迹为拟合小圆弧，圆弧的起点为回旋线终点，终点为所述待优化轨迹中初始圆弧的二分之一处位置点；若否，则将所述待优化轨迹划分为三段：第一段是起点为所述初始直线段的起点、终点为回旋线起点的直线段，第二段为回旋线，第三段为圆弧，圆弧轨迹为拟合小圆弧，圆弧的起点为回旋线终点，终点为所述初始圆弧的二分之一处位置点；当前加工段为圆弧，下一段为直线段时，则将所述待优化轨迹划分为两段：第一段
是起点为所述初始圆弧的二分之一处位置点、终点为回旋线起点的圆弧，圆弧轨迹为拟合小圆弧；第二段是回旋线；并标记下一段直线段已经被拟合过；B2、基于所述回旋线的相关参数进行回旋线拟合。
[0011]可选地，所述圆弧的半径大于拟合限定半径，所述拟合限定半径取值为0.5mm。
[0012]可选地，对所述回旋线轨迹进行速度规划与插补时，将最大规划速度作为曲率最大处的限制速度，采用S型加减速算法进行规划插补。
[0013]可选地，将所述插补点映射到工件坐标系中，得到位置点，包括：S41、当加工轨迹为从直线段经回旋线再至圆弧时，计算当前插补的插补长度，基于所述插补长度和回旋线参数计算映射到局部坐标系中插补点的坐标；当加工轨迹为从圆弧经回旋线再至直线段时，计算当前插补的插补长度，基于所述插补长度、回旋线长度和回旋线参数计算映射到局部坐标系中插补点的坐标；S42、通过局部坐标系到工件坐标系转换，计算所述插补点在工件坐标系中对应的位置点坐标。
[0014]第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上第一方面任一项所述的基于回旋线的加工轨迹优化方法的步骤。
[0015]第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质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第一方面任一项所述的基于回旋线的加工轨迹优化方法的步骤。
[0016]（三）有益效果本申请的有益效果是：本申请提出了一种基于回旋线的加工轨迹优化方法、设备和可读存储介质，其中的方法包括：基于预先获取的工件图形信息确定待优化轨迹信息，其中，待优化轨迹中包括初始直线段和初始圆弧中与初始直线段相连的半个圆弧；将回旋线作为过渡曲线在初始直线段与初始圆弧相切处进行拟合，得到回旋线轨迹；对回旋线轨迹进行速度规划与插补，确定插补点；将插补点映射到工件坐标系中，得到位置点，并基于位置点控制数字控制系统的加工轨迹。本申请的加工轨迹优化方法通过直线切圆弧处用回旋线过渡，使得其曲率变得连续，消除激光高速切割过程中法向加速度的突变，从而保证切割平稳，消除了加工时法向加速度突变产生的加工抖纹。
附图说明
[0017]本申请借助于以下附图进行描述：图1为本申请一个实施例中的基于回旋线的加工轨迹优化方法流程示意图；图2为本申请另一个实施例中的基于回旋线的加工轨迹优本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于回旋线的加工轨迹优化方法，其特征在于，该方法包括：基于预先获取的工件图形信息确定待优化轨迹信息，其中，待优化轨迹中包括初始直线段和初始圆弧中与所述初始直线段相连的半个圆弧；将回旋线作为过渡曲线在所述初始直线段与所述初始圆弧相切处进行拟合，得到回旋线轨迹；对所述回旋线轨迹进行速度规划与插补，确定插补点；将所述插补点映射到工件坐标系中，得到位置点，并基于所述位置点控制数字控制系统的加工轨迹。2.根据权利要求1所述的基于回旋线的加工轨迹优化方法，其特征在于，将回旋线作为过渡曲线在所述初始直线段与所述初始圆弧相切处进行拟合，包括：基于所述初始圆弧的几何信息和给定的拟合误差计算回旋线的相关参数；基于计算得到的回旋线的相关参数，在所述初始直线段与所述初始圆弧相切处进行回旋线拟合。3.根据权利要求2所述的基于回旋线的加工轨迹优化方法，其特征在于，基于所述初始圆弧的几何信息和给定的拟合误差计算回旋线的相关参数，包括：基于所述初始圆弧的几何信息，生成拟合小圆弧，所述拟合小圆弧与所述初始圆弧在所述初始圆弧中间二分之一处相切，所述拟合小圆弧的半径为：其中，r为所述拟合小圆弧的半径，R为所述初始圆弧的半径，δ为给定的拟合误差，为所述初始圆弧的圆心角的二分之一；根据所述拟合小圆弧的半径以及所述给定的拟合误差，通过二分法迭代搜索得到回旋线拟合夹角，所述回旋线拟合夹角为回旋线的终点的曲率圆半径方向与y轴的夹角；基于所述拟合小圆弧半径、所述回旋线拟合夹角计算回旋线长度：基于所述回旋线长度和所述拟合小圆弧半径计算回旋线参数；基于所述回旋线参数和所述回旋线长度，通过回旋线坐标公式计算局部坐标系下回旋线与拟合小圆弧切点的坐标；基于回旋线与拟合小圆弧切点的横坐标以及纵坐标计算局部坐标系下拟合小圆弧的圆心坐标。4.根据权利要求3所述的基于回旋线的加工轨迹优化方法，其特征在于，通过二分法迭代搜索得到回旋线拟合夹角，包括：步骤S1、通过二分法迭代搜索当前的回旋线拟合夹角，二分搜索的范围不小于，不大于初始圆弧的圆心角的二分之一；步骤S2、基于拟合小圆弧半径以及当前迭代搜索得到的角度，通过回旋线长度公式计算当前迭代的回旋线长度：其中，r为拟合小圆弧半径，β为二分法当前搜索迭代的回旋线拟合夹角；
步骤S3、基于当前迭代的回旋线长度和所述拟合小圆弧半径，计算当前迭代的回旋线参数；步骤S4、基于当前迭代的回旋线参数和回旋线长度，通过所述回旋线坐标公式计算当前迭代的局部坐标系下回旋线与拟合小圆弧切点的坐标；步骤S5、基于回旋线与圆弧切点的纵坐标，通过回旋线上的点对应的曲率圆的内移值公式计算当前搜索迭代的回旋线的拟合误差；步骤S6、重复执行步骤S...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨绪广，阴雷鸣，李艳林，陈振炜，张胜帅，冯斌，
申请(专利权)人：济南邦德激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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