一种基于渐开线的数控系统插补的曲线拟合系统及设备技术方案

一种基于渐开线的数控系统插补的曲线拟合系统及设备，属于数控系统速度规划与插补技术领域。为了解决现有数控系统对曲线进行速度规划和插补处理时需要离散的直线或者圆弧段数多，增加了数控系统的处理量和计算负担的问题。本发明专利技术的曲线拟合系统，包括：用于获取G代码并提取待拟合曲线参数的曲线参数获取单元、对待拟合曲线进行分段得到各分段点的坐标以及各分段点处切线矢量的拟合曲线分段及切线矢量获取单元，以及进行曲线拟合的曲线拟合单元；曲线拟合单元读入分段点A和B，待拟合曲线在点A处的切线矢量AG垂线和在点B处的切线矢量BH的垂线交点为点C，进而得到渐开线首末角度θ1,θ2，并结合和渐开线的方程公式进行拟合。进行拟合。进行拟合。

【技术实现步骤摘要】
一种基于渐开线的数控系统插补的曲线拟合系统及设备


[0001]本专利技术属于数控系统速度规划与插补
，具体涉及一种基于渐开线的曲线拟合系统及设备。

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，主要采用的曲线形式为样条曲线，如nurbs曲线(非均匀有理B样条曲线)、B样条、贝塞尔曲线等。首先由CAM(计算机辅助制造)软件进行刀具轨迹路径规划，而后经过后置处理转化为数控系统可以识别的G代码进行加工，CAM软件对于曲线的处理往往采用两种方式，一种是直接输出曲线，将曲线的型值点、控制点、权重等信息输入给数控系统，由数控系统来进行曲线的速度规划和插补。另一种是按照拟合精度的要求，将曲线根据CAM软件的设定要求离散成直线段或者圆弧段，再由数控系统对离散后的直线或者圆弧段来进行曲线的速度规划和插补。
[0003]数控系统对于曲线的速度规划和插补的处理也有两种方法：其中一种与CAM软件类似，在满足数控系统设定的拟合精度的前提下，将其离散为直线段或者圆弧段，再对离散后的直线或者圆弧段进行速度规划和插补。这样的处理方式是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于渐开线的数控系统插补的曲线拟合系统，其特征在于，包括：曲线参数获取单元，用于获取计算机辅助制造软件后置处理后的能够被数控系统识别的G代码；从G代码中获取待拟合曲线的参数；拟合曲线分段及切线矢量获取单元，根据设定的离散段数量N对待拟合曲线进行分段，得到各分段点的坐标以及各分段点处的切线矢量；曲线拟合单元，根据待拟合曲线的参数、各分段点的坐标以及各分段点处的切线矢量进行曲线拟合；具体的拟合过程包括以下步骤：步骤一、读入第一个分段点和第二个分段点，在空间直角坐标系下，将第一个分段点作为首点并记为点A(x
A
,y
A
,z
A
)，将第二个分段点作为尾点并记为点B(x
B
,y
B
,z
B
)，待拟合曲线在点A处的切线矢量AG垂线和在点B处的切线矢量BH的垂线交点为点C(x
C
,y
C
,z
C
)；得到CA与x轴的夹角角度为θ1，CB与x轴的夹角的角度为θ2，即渐开线首末角度θ1,θ2；根据渐开线的方程公式：ρ＝r0+r
×
θ，其中θ∈[0,2
×
π]，r0是角度θ＝0时的初始半径，r是基圆半径；则渐开线上任意点的坐标为：x＝ρ
×
cos(θ)+r
×
cos(α)+x
D
y＝ρ
×
sin(θ)+r
×
sin(α)+y
D
其中，(x
D
,y
D
)是渐开线基圆的圆心坐标值，计算出点A与点B的中点D的坐标，计算坐标点与中点D的距离，再将该距离作为拟合误差ε；为上述求解出来渐开线首末角度θ1,θ2的加和取半所得的角度值，带入上述渐开线公式求解出来的x、y坐标值；步骤二、判断拟合误差ε是否满足精度要求，若满足，则执行步骤三；否则，将中点D作为新插入的分段点，再将点A作为首点，将中点D作为尾点来执行步骤一；步骤三、将当前尾点作为首点，判断是否还有分段点待读取，若是，则输出本次迭代步骤一时获得的速度和位置，并读入下一个分段点作为新的尾点，再返回步骤一，若否，则输出本次迭代步骤一时获得的速度和位置，并结束曲线拟合过程。2.根据权利要求1所述的一种基于渐开线的数控系统插补的曲线拟合系统，其特征在于，所述曲线拟合单元在进行拟合需要根据AC、BC的长度进行曲线拟合并得到拟合误差ε，当AC的长度<BC的长度，且A到B点是顺时针旋转时，在BC延长线和AC线段之间做DF
⊥
BC,DE
⊥
AC，CF＝CE,DF＝DE＝r；则∠FDE＝θ1‑
θ2＝Δθ.根据渐开线方程得到：
求解出来r值，若是r<0，则根据下式求解出来r0：再根据下式求解出来AE，BF的长度：再根据下式求解出来AE，BF的长度：E、F点分别在直线AC，BC上面，根据直线公式，求解出来E、F点的坐标：DF
⊥
BC，则根据矢量关系，求解出来D点坐标：进而得到一个完成的渐开线公式：ρ＝r0+r
×
θ，其中θ∈[θ1,θ2]，r0是角度θ＝0时的初始半径，r是基圆半径；则渐开线上任意点的坐标为P：x＝ρ
×
cos(θ)+r
×
cos(α)+x
D
y＝ρ
×
sin(θ)+r
×
sin(α)+y
D
其中计算出点A与点B的中点D的坐标，计算曲线上坐标点P
(θ1+θ2)/2
与中点D的距离，再将该距离作为拟合误差ε。3.根据权利要求1所述的一种基于渐开线的数控系统插补的曲线拟合系统，其特征在于，所述曲线拟合单元在进行拟合需要根据AC、BC的长度进行曲线拟合并得到拟合误差ε，当AC的长度>BC的长度，A点到B点是顺时针旋转时，在BC的线段之间和AC线段的延长线上面做DF
⊥
BC,DE
⊥
AC，CF＝CE,DF＝DE＝r；则∠FDE＝θ1‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘清建，黄刚鹏，刘志刚，张旭，刘硕，李政，朱柏旭，杨子怡，曾鸿涛，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：