【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数控机床刀具加工路径优化领域，特别是涉及一种连续短线段拐角加工路径平滑方法。
技术介绍
1、刀具路径规划是数控加工的核心，直接影响实际切削的效率与零件表面的质量。当前数控机床在进行曲线曲面加工时，加工轨迹通常被离散为短线段，但由于短线段刀具轨迹的一阶不连续性，导致相邻线段转接处会产生速度和加速度的骤变，引起加工过程中产生冲击现象，影响加工效率甚至刀具的损坏。为了解决这一问题，拐角优化方法被国内外学者广泛研究。
2、早期的拐角平滑方法常用的是圆弧插补。吴世雄等人在(吴世雄,李开柱,汪磊.高速铣削拐角刀具轨迹优化[j].机械设计与制造,2012,(08):245-247.)一文中以限制径向切深为目标，重新设计圆弧插补始末点位置,对传统圆弧插补模型进行优化。但是圆弧插补方法在处理小半径和大角度拐角时存在精度问题。针对圆弧插补的局限性，有研究者提出光滑曲线插补算法，例如bezier曲线和b样条曲线。在(杨坤,毕忠梁,赵夫超.基于插值拟合的数控车床刀具运动轨迹智能补偿控制[j].东莞理工学院学报,2023,30(03):125-130.)一文中杨坤等人提取车床刀具运动轨迹中的反曲点、曲率极值点、弓高特征点的主特征点共同作为控制点进行bezier曲线拟合，虽然该方法拟合精度高，刀具运动轨迹误差小，但没有考虑拐角突变问题。在文献(赵欢,张永红,丁汉.五轴线性刀路的转接光顺及轨迹生成算法[j].机械工程学报,2018,54(03):108-116.)中采用两条3次bezier曲线进行转接光顺，虽然实现了拐角平滑，但没有
3、针对目前数控机床拐角加工路径平滑方法中拐角过渡不平滑，最大曲率和最大拐角偏差不满足实际加工需求的问题，亟需一种具有连续拐角加工路径的平滑优化方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种连续短线段拐角加工路径平滑方法，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种连续短线段拐角加工路径平滑方法，包括：
3、获取工程图并读取初始控制点，获得初始控制点的坐标；对初始控制点进行线性插值优化，获得优化控制点；
4、对优化控制点进行五阶b样条拟合，判断精度误差是否符合要求，若不符合，则根据误差要求对优化控制点进行优化，获得新的控制点；
5、计算刀具最大曲率和最大转角并作为约束条件，对新控制点进行b样条拟合并计算b样条曲线的曲率值，判断曲率值是否符合约束条件，若不符合，则对新控制点进行二次平滑优化，直至符合约束条件；优化完成后采用三次b样条曲线进行拟合，实现加工轨迹的平滑。
6、可选的，获得优化控制点的过程包括：通过多项式拟合获得原始路径，采用中点插入策略对初始控制点进行线性插值。
7、可选的，获得新的控制点的过程包括：获取b样条曲线的控制点，计算每个控制点与前一控制点、后一控制点的夹角，基于所述夹角计算斜边长度，确定斜边长度在总长度中所占的百分比，根据百分比在每两个控制点间进行插值，并删除尖角控制点，其中，采用内积计算两向量之间的夹角的余弦值，基于反余弦函数与余弦值计算获得所述夹角。
8、可选的，基于刀具的最大转向角与刀具刀尖的直径计算获得刀具的最小转弯半径，根据最小转弯半径计算得到最大曲率。
9、可选的，若b样条曲线任一段的最大曲率值大于等于所述最大曲率，则判定不符合约束条件，对应位置段继续进行优化。
10、可选的，b样条曲线的曲率值的最大值的计算过程包括：
11、获取控制点的b样条曲线拟合函数的一阶导数，根据一阶导数获得两个相邻控制点的坐标值，根据所述坐标值计算每段b样条曲线的最大曲率值。
12、可选的，优化过程包括：计算拐角最大偏差与最小线段长度，获取最大轮廓误差下的最小段长度，与所述最小线段长度进行对比，选取最小值作为底边构建等腰三角形，将底边与腰线的交点作为新控制点，判断每个夹角与拐角最大偏差大小，若夹角小于拐角最大偏差，则插入新控制点，其中，当最大轮廓误差下的最小段长度大于等于所述最小线段长度时，将夹角平分为两个钝角构建等腰三角形。
13、可选的，计算拐角最大偏差与最小线段长度的过程包括：
14、读取当前b样条曲线上的控制点，并计算每两条相邻向量的夹角余弦值，基于余弦值获得计算所有夹角之和，将夹角之和除以路径点数量获得夹角平均值，作为拐角最大偏差；基于当前b样条曲线的最大曲率计算最小线段长度。
15、本专利技术的技术效果为：
16、本专利技术提出了一种最大曲率和最短路径长度约束的路径拐角优化方法。首先从二维工程图读取初始控制点，对控制点进行不同阶数的b样条曲线拟合，计算曲线曲率，获得最优曲率下的b样条阶数及其对应曲率值。之后对原始控制点进行线性插补，获得最优阶数b样条下的拟合曲线。通过限制该曲线的最大曲率、连续小线段轨迹的最大偏转角以及精度误差，识别出不符合这些约束的控制点，并对其进行插值优化，最后采用三次b样条曲线进行拟合，以实现加工轨迹的平滑。不仅考虑了加工路径的形状，还充分考虑了曲率、偏转角和精度因素，从而提高加工的效率和精度。
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1.一种连续短线段拐角加工路径平滑方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的连续短线段拐角加工路径平滑方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的连续短线段拐角加工路径平滑方法，其特征在于，
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【技术特征摘要】
1.一种连续短线段拐角加工路径平滑方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的连续短线段拐角加工路径平滑方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的连续短线段拐角加工路径平滑方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的连续短线段拐角加工路径平滑方法，其特征在于，
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