[发明专利]数控系统及其路径规划方法和计算机可读存储介质

说明书

一种数控系统及其路径规划方法和计算机可读存储介质，包括：获取部件加工路径的刀位点集合；根据集合中与相邻刀位点之间的路径长度之比，为加工路径的凹凸性确定断点；若相邻断点之间的刀位点的数量未达到预设值；将这些刀位点设为断点；将断点从集合中删除，得到目标刀位点集合；获取目标刀位点集合中所有刀位点的离散曲率，判断离散曲率是否超过预设的曲率阈值；如果超过曲率阈值，将对应的刀位点进行处理；获取所有断点，根据断点与相邻断点形成的区间的刀位点数量是否达到预设数量对加工路径进行封装，得到加工路径的直线‑样条混合路径。本发明避免了计算量繁重且效果不经济的曲率扫描过程，极大地减少了整体的计算量。

技术领域

本发明涉及数控加工领域，特别是涉及数控系统及其路径规划方法和计算机可读存储介质。

背景技术

使用微小线段或微小圆弧段逼近复杂曲面的方法是目前数控系统加工表面形状由自由曲线构成的部件时的主要手段，数控系统插补器使用直线插补或圆弧插补完成复杂曲面的数控加工。这种方法不仅数据传输量大，而且造成二次逼近误差，在微段之间的频繁加减速更大大降低了加工效率，参数曲线直接插补技术应运而生。随着数控技术的发展，多项式样条曲线直接插补技术、Bezier曲线直接插补技术、非均匀有理B样条(NURBS)插补技术等各种参数曲线直接插补技术日渐成熟，许多国内外数控系统生产商也在自己的数控系统中加入了这一先进的功能。

但是现有数控系统在路径规划阶段，通常采用插值或最小二乘逼近的方法构建B样条曲线，仅通过路径长度及角度的自适应判别方法效果有限，在某些情况下得到的曲线会出现明显偏离轨迹的扭曲，严重影响加工质量；样条路径分段后分别计算每段路径长度，对于样条函数，路径长度只能通过数值积分的方式计算，这样每段路径的计算精度不好确定，若精度过高，增加计算负担，若精度过低，插补时可能导致段与段的衔接处有较大的速度波动；将样条曲线分段以后，仅利用分段点处的速度并不能得到完全符合运动学约束的速度规划，因为即使得到了精确的曲率极大、极小值，但该段曲率的变化趋势并不一定与速度增减的趋势匹配，即可能出现速度限制曲线与根据每个曲率极值点确定的速度规划出来的速度曲线并不匹配的情况。如果想让规划出来的速度曲线与由曲率的变化趋势决定的速度限制曲线匹配，则需要对加速度等参数进行调整，很不方便。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种数控系统及其路径规划方法和计算机可读存储介质，避免计算量繁重且效果不经济的曲率扫描过程，减少部件加工路径规划整体的计算量。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种数控系统的路径规划方法，包括：获取部件加工路径的原始刀位点集合；将原始刀位点集合中的和前一个相邻的刀位点之间的路径长度与和后一个相邻的刀位点之间的路径长度之比满足第一预设范围的刀位点确定为断点，以及将加工路径的拐点的刀位点确定为断点；判断相邻断点形成的区间的刀位点的数量是否达到预设数量；如果相邻断点形成的区间的刀位点的数量未达到预设数量，将相邻断点之间的刀位点均确定为断点；将断点从原始刀位点集合中删除，得到目标刀位点集合；获取目标刀位点集合中每一个刀位点的离散曲率，判断刀位点的离散曲率是否超过预设的曲率阈值；其中，曲率阈值与数控系统的加工最大加速度或加工最大速度相匹配；如果存在超过所述曲率阈值的离散曲率，将离散曲率超过曲率阈值的刀位点设为断点，或者在预设条件下，对离散曲率超过所述曲率阈值的刀位点所形成的区间进行加工降速处理；获取所有断点，判断断点与相邻断点形成的的区间的刀位点数量是否达到预设数量，若达到，则对刀位点数量达到预设数量的的区间进行预设样条封装，否，则对刀位点数量未达到预设数量的区间进行直线封装，得到部件加工路径的完整直线-样条混合路径。