【技术实现步骤摘要】
圆弧与直线衔接拐角的光顺方法、系统、设备及存储介质
[0001]本申请涉及自动化控制
,尤其涉及一种圆弧与直线衔接拐角的光顺方法、系统、设备及存储介质。
技术介绍
[0002]在激光切割系统中,数控编程的刀具轨迹通常用直线命令G01和圆弧命令G02/G03混合表达。直线和圆弧衔接时,如果衔接拐角不经过任何处理而直接按原始轨迹加工,由于衔接拐角的前后切矢量和曲率的不连续,刀具在拐角处的加工速度和加速度会发生跳变,导致工件表面的加工质量受到不良影响,加工效率也会降低。因此,针对直线和圆弧的衔接拐角进行几何连续性研究是非常有必要的。
[0003]目前,直线和圆弧的衔接拐角的处理方法主要有两种。一、倒圆角工艺:在直线和圆弧的衔接拐角添加一段过渡圆弧。这种方法只保证了过渡圆弧与直线、圆弧的衔接处的G1连续(速度连续,或者称相切连续),但其加速度仍处于跳变状态,对直线和圆弧的衔接拐角的加工效率提升不大。二、在直线和圆弧的衔接拐角处添加一段或两段样条曲线,但这种方式仅保证了过渡的样条曲线与直线的衔接处的G2连续(加速度连续,或者称曲率连续),但样条曲线与圆弧的衔接处仍是G1连续,而没有G2连续。
[0004]相关技术中,为使过渡曲线与直线、圆弧的衔接拐角均满足G1连续和G2连续,需经过一个复杂的求解过程,计算的工作量较大。
技术实现思路
[0005]本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本申请提出一种圆弧与直线衔接拐角的光顺方法,通过简单的计算即可实现圆弧与直线的衔接拐角的G1 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.圆弧与直线衔接拐角的光顺方法,其特征在于,包括以下步骤:获取加工轨迹中直线L与圆弧C相接的区段;根据三次贝塞尔曲线与直线L在连接点的G0连续、G1连续和G2连续,以及三次贝塞尔曲线与圆弧C在连接点的G0连续、G1连续和G2连续的要求,计算出三次贝塞尔曲线的四个控制点P0、P1、P2和P3的坐标,其中,控制点P0为三次贝塞尔曲线的起点,控制点P3为三次贝塞尔曲线的终点;插入三次贝塞尔曲线,使三次贝塞尔曲线分别与直线L、圆弧C拟合。2.根据权利要求1所述的圆弧与直线衔接拐角的光顺方法,其特征在于,获得控制点P0的坐标的步骤包括:根据三次贝塞尔曲线与圆弧C的G0连续的要求,在圆弧C上取一点作为控制点P0;使|P
C
P0|=Err,其中,P
C
为直线L与圆弧C的交点,Err为直线L与圆弧C的拐角拟合精度,|P
C
P0|为控制点P0与交点P
C
之间的距离;如果则取得的P0满足要求;如果则在圆弧上另外取一点作为P0,使得其中,为圆弧C上从控制点P0到交点P
C
的弧长,l
c
为圆弧C的弧长,d1为系数,且系数d1满足关系式:d1≤0.5。3.根据权利要求2所述的圆弧与直线衔接拐角的光顺方法,其特征在于,系数d1的取值为0.4。4.根据权利要求2所述的圆弧与直线衔接拐角的光顺方法,其特征在于,获得控制点P1的坐标的步骤包括:三次贝塞尔曲线的参数方程为C(t)=(1
‑
t)3P0+3(1
‑
t)2tP1+3(1
‑
t)t2P2+t3P3,其中,t为参变量,且t∈[0,1];根据曲线曲率公式可知,三次贝塞尔曲线在终点P3的曲率为的曲率为其中,C'(t)表示C(t)的一阶导数,C”(t)表示C(t)的二阶导数,
“×”
表示矢量的叉积,||P2P3||表示矢量P2P3的欧几里得范数,也即矢量P2P3的模长,||P2P1||表示矢量P2P1的欧几里得范数,也即矢量P2P1的模长;根据三次贝塞尔曲线与直线L的G0连续的要求,在直线L上选取一点作为三次贝塞尔曲线的控制点P3;根据三次贝塞尔曲线与直线L的G1连续的要求,三次贝塞尔曲线在控制点P3处的切矢量T3(x
t3
,y
t3
)为直线的单位矢量,其中,直线L的起点为L
s
(x
ls
,y
ls
),起点L
s
与交点P
C
为同一点,直线L的终点为L
e
(x
le
,y
le
);根据三次贝塞尔曲线与直线L在控制点P3处的G2连续的要求,三次贝塞尔曲线在控制点P3处的曲率k(1)=0;将k(1)=0代入公式根据四个控制点P0、P1、P2和P3为不同的点,可得sin(∠P3P1P2)=0,即P1、P2和P3三点均在直线L上;根据三次贝塞尔曲线与圆弧C在控制点P0处的G1连续的要求,控制点P1为切矢量T0(x
t0
,
y
t0
)所在直线与直线L的交点,其中,切矢量T0(x
t0
,y
t0
)为圆弧C在控制点P0处的切矢量;判断控制点P1是否存在,即判断切矢量T0(x
t0
,y
t0
...
【专利技术属性】
技术研发人员:钟菲,余强,封雨鑫,陈焱,
申请(专利权)人:深圳市大族智能控制科技有限公司,
类型:发明
国别省市:
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