[发明专利]基于CPU-GPU的B样条曲面并行刀轨规划方法

权利要求书

1.基于CPU-GPU的B样条曲面并行刀轨规划方法，其特征在于该方法是：

将待加工对象的刀具路径视为双三次B样条曲面，其参数曲面表达式为：

P(u,v)＝UMDM^TV^T (1)

其中U＝(u³,u²,u¹,1)，V＝(v³,v²,v¹,1)，(0≤u,v≤1)，T表示转置,u和v表示不同的节点矢量；

系数矩阵M和控制顶点D分别为：

其中d_ij为曲面的控制顶点；

将曲面的节点矢量v方向作为沿切削行的走刀方向，节点矢量u方向作为沿切削行的进给方向，利用等参数线法结合公式(1)生成刀具路径的坐标信息；

所述的等参数线法是在CPU的逻辑控制下，采用数据并行的编程模型在GPU的多个工作项上并行执行内核，将串行执行的等参数线法进行了并行化重构；在OpenCL的执行模型中，程序分为两部分来执行，分别是主程序和内核程序，其中主程序运行在宿主机CPU上，内核程序运行在OpenCL设备GPU上，并且主程序管理着内核程序的运行。

2.如权利要求1所述的基于CPU-GPU的B样条曲面并行刀轨规划方法，其特征在于具体包括如下：

一、GPU完成参数矩阵U、V数据存储:

CPU将由u、v细分值构成的参数矩阵U、V中的元素，按照一一对应关系转化为一维数组U[i]、V[i]，存储在CPU端存储器；将CPU端存储器中的U[i],V[i]数组拷入已开辟好空间的OpenCL内存对象缓冲区中，其中OpenCL内存对象缓冲区对于GPU为全局可见，且设置为可并行访问的存储体；

二、CPU完成系数矩阵M和控制顶点D的乘法运算，得到MDM^T数据:

在主程序中系数矩阵M和控制顶点D利用矩阵相乘函数计算两个矩阵相乘的数据结果，并将最终的计算结果MDM^T数据存储到CPU内存中；

三、CPU完成MDM^T与U、V的矩阵乘法运算:

CPU读取OpenCL内存对象缓冲区中的U[i],V[i]数组，将其提供给GPU内核程序，GPU的多个工作项并行执行上述相同内核程序，其中内核程序采用矩阵相乘函数进行运算；

GPU将最终获取的结果数据写入CPU已开辟好空间的OpenCL结果缓冲区，然后OpenCL将结果缓冲区的数据映射到CPU内存中，并提供给主程序使用；

主程序读取CPU内存中存储的MDM^T数据并与获取的U、V数据结合公式(1)做矩阵乘法运算；最终获取的数据为所有参数线网格点的坐标信息，即最终的刀具路径。