[发明专利]一种3维加工轨迹到5轴运动控制数据转换方法及系统

说明书

本发明公开了一种3维加工轨迹到5轴运动控制数据转换方法，包括：对加工曲面进行曲面参数方程拟合；获取输入的加工轨迹数据，并通过坐标变换得到在拟合后的曲面方程上的三维坐标；根据三维坐标，利用曲面拟合计算加工轨迹中各轨迹点的法向量；根据三维坐标以及法向量计算得到5轴位移量；根据两量控制点的运行时间以及5轴位移量，计算5轴各轨迹点的速度及加速度；该方法利用计算机实现自动计量操作的数据转换策略取代人工的数据转换计量操作，避免了人工操作不当造成的计量结果一致性差的问题。本发明还公开了一种3维加工轨迹到5轴运动控制数据转换系统，具有上述有益效果。

技术领域

本发明涉及船舶外板自动化加工和信息处理领域，特别涉及一种3维加工轨迹到5轴运动控制数据转换方法及系统。

背景技术

3维到5维的转换，等同于不定方程的求解，可得到无穷多个解。弯板机器人加工过程中需要保证加工轨迹各点的加热量相同，外板才能达到较好的成形加工效果。对于弯板机器人，除了负责控制火枪在空间坐标轴(X，Y，Z)上移动，还要控制火枪分别绕X轴和Z轴的转动，控制量是5维的坐标(X，Y，Z，RX，RZ)。这时就需要将3维的加工轨迹数据转换为5轴运动控制数据，运动控制平台才能实现检测板的火工弯板加工。因此，如何在无穷多个解中找到一个能保证加工效果的解是目前存在的技术难点。

在数据转换的过程中，需要根据火枪和外板的位置以及加工轨迹数据进行计量操作，以确定加工加热过程中的各项运动指标。现有技术中的计量操作大都是人工完成。对于大量的加工轨迹数据，技术人员计量完一条加工的控制量，然后再根据火枪新的位置进行重复计量。对于3维到5维的转换，在不定方程的无穷多个解中找到一个适合的解这类计量操作是非常复杂的，这就需要技术人员的耐心和注意力，操作稍有不当就会造成结果一致性差，效率降低。因此，如何在计算机上实现计量操作的数据转换策略是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种3维加工轨迹到5轴运动控制数据转换方法及系统，利用计算机实现自动计量操作的数据转换策略取代人工的数据转换计量操作，避免了人工操作不当造成的计量结果一致性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种3维加工轨迹到5轴运动控制数据转换方法，包括：

对加工曲面进行曲面参数方程拟合；

获取输入的加工轨迹数据，并通过坐标变换得到在拟合后的曲面方程上的三维坐标；

根据所述三维坐标，利用曲面拟合计算加工轨迹中各轨迹点的法向量；

根据所述三维坐标以及所述法向量计算得到5轴位移量；

根据两控制点的运行时间以及所述5轴位移量，计算5轴各轨迹点的速度及加速度。

可选的，对加工曲面进行曲面参数方程拟合，包括：

将扫描系统处理后得到的目标曲面点云数据，通过坐标系统转换得到符合条件的空间坐标数据；

利用所述空间坐标数据建立线性方程组来确定曲面方程；

利用矩阵运算求解所述线性方程组，得到所述曲面方程的各个参数。

可选的，根据所述三维坐标，利用曲面拟合计算加工轨迹中各轨迹点的法向量，包括：

对所述三维坐标进行曲面拟合得到加工轨迹中各轨迹点的法向量，并将所述法向量进行归一化处理得到加工轨迹中各轨迹点的单位法向量。

可选的，根据所述三维坐标以及所述法向量计算得到5轴位移量，包括：

根据所述单位法向量逆推出RX轴和RZ轴的位移量(P_rx,P_rz)；