[发明专利]机器加工运动轨迹空间检测方法、装置及数控机床

说明书

技术领域

本发明属于机器加工应用技术领域，尤其涉及一种机器加工运动轨迹空间检测方法、装置及数控机床。

背景技术

在机器加工过程中，机器加工运动时为了防止刀具或者机械臂碰撞，造成安全问题，在给机床或者机器人发送运动指令前会先指定一个区域(通常是一个长方体或者圆柱体)，规定运动轨迹超出该指定区域(指定区域为安全区域)，或者一旦进入该区域内(指定区域为禁止区域)，视为轨迹超程，这一检测过程称为安全区域检测。

现有技术中，通过直接通过空间几何算法判断运动轨迹是否在指定区域内或者指定区域外，要根据轨迹与指定区域的不同位置关系分别作条件假设，进行判断。这样算法就很很庞大，几何空间关系的判断的复杂性因为几何形状的复杂性而呈指数级升高，而且这种假设很可能会漏掉一些情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种机器加工运动轨迹空间检测方法、装置及数控机床，在进行轨迹与指定空间区域之间的空间几何关系的判断时，不需要根据空间几何之间的关系去分析，降低了算法的复杂性，提高了灵活性和可扩展性。

为解决上述问题，本发明提供一种机器加工运动轨迹空间检测方法，所述方法包括：获取机器加工的运动轨迹AB的数据；获取一指定空间区域的空间数据；将所述运动轨迹AB的数据的函数转换为关于轨迹参数u的一元函数P＝f(u)，其中，P为所述运动轨迹AB上的任意一点；根据形成所述指定空间区域的各个曲面S_i的空间数据以及所述一元函数P＝f(u)确定所述动轨迹AB在每个曲面S_i内侧的点集U_i；其中，1≤i≤m，m为形成所述指定空间区域的曲面数量；以及根据所述点集U_i确定所述运动轨迹AB与所述指定空间区域的位置关系。

其中，所述根据形成所述指定空间区域的各个曲面S_i的空间数据以及所述关于轨迹参数u的一元函数确定所述运动轨迹AB在每个曲面S_i内侧的点集U_i的步骤包括：利用如下第一不等式计算所述运动轨迹AB在每个曲面S_i内侧的点集U_i：第一不等式：其中，P点为运动轨迹AB上的任意一点，M点为P点在曲面S_i上上的投影点，是所述曲面S_i指向所述指定空间区域内侧的法向量，且穿过M点。

其中，所述根据所述点集U_i确定所述运动轨迹AB与所述指定空间区域的位置关系的步骤包括：求各个点集U_i的交集U_z＝U_i∩U₂......∩U_m；当时，确定所述运动轨迹AB在全部曲面S_i的内侧，从而确定所述运动轨迹AB在所述指定空间区域内侧；其中，U_T为所述运动轨迹AB的点集集合。

其中，所述根据所述点集U_i确定所述运动轨迹AB与所述指定空间区域的位置关系的步骤还包括：求各个点集U_i的交集U_z＝U_i∩U₂......∩U_m；当时，确定所述运动轨迹AB完全在所述指定空间区域外；其中，U_T为所述运动轨迹AB的点集集合。

为解决上述问题，本发明还提供一种机器加工运动轨迹空间检测装置，所述装置包括：第一获取单元，用于获取所述机器加工的运动轨迹AB的数据；第二获取单元，用于获取一指定空间区域的空间数据；转换单元，用于将所述第一获取单元获取到的所述运动轨迹AB的数据的函数转换为关于轨迹参数u的一元函数P＝f(u)，其中，P为所述运动轨迹AB上的任意一点；计算单元，用于根据所述第二获取单元获取到的所述指定空间区域的空间数据确定形成所述指定空间区域的各个曲面S_i的空间数据，以及根据所述各个曲面S_i的空间数据和所述转换单元产生的所述一元函数P＝f(u)计算所述运动轨迹AB在每个曲面S_i内侧的点集U_i；其中，1≤i≤m，m为形成所述指定空间区域的曲面数量；以及位置确定单元，用于根据所述计算单元得到的所述点集U_i确定所述运动轨迹AB与所述指定空间区域的位置关系。