[发明专利]一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法

权利要求书

1.一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，其包括轮廓误差估计方法，包括以下步骤：

S1、判断刀具的空间轨迹，若为线性轨迹则执行S2，若为曲线轨迹则执行S3；

S2、计算刀尖点的实际直线位置到理想直线位置的距离，计算结果为轮廓误差，执行S4；

S3、使用线性样条插值方法将曲线轨迹插值为直线段，通过理想曲线上位置相近的两点坐标计算直线，轮廓误差近似取值为刀尖点到直线段的距离，返回S2计算轮廓误差；

S4、确定轮廓误差的符号，实际轨迹位于理想曲面的第一侧和第二侧时，符号分别为正和负，通过轮廓误差表达式判定，所述轮廓误差表达式为：

其中，ε为轮廓误差，为理想位置点的法向量，为理想位置点到实际位置点的向量，所述和所述的表达式分别为：

其中，(x₀，y₀，z₀)为刀尖点的理想位置，(x'，y'，z')为刀尖点的实际位置，为理想曲面F(x，y，z)＝0在(x₀，y₀，z₀)处的法向量，为刀尖点理想位置(x₀，y₀，z₀)至实际位置(x'，y'，z')的距离。

2.根据权利要求1所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，其包括轮廓误差可视化方法S5：将S4中的所述轮廓误差关联显示参数，通过所述轮廓误差与显示参数的关系图进行可视化展示。

3.根据权利要求2所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，所述显示参数包括行程距离，将轮廓误差与实际点的行程距离关联，并形成不同的行程距离与轮廓误差的对应关系，作出轮廓误差与行程距离的展示图。

4.根据权利要求2所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，所述显示参数包括倍数，将轮廓误差乘以倍数进行放大，再将理想轨迹点位置加上倍乘后的轮廓误差后作为实际轨迹点，作出理想轨迹与实际轨迹的三维坐标图。

5.根据权利要求2所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，所述显示参数包括色谱，使用不同颜色表示轮廓误差的正负，使用颜色的不同深度表示不同大小的轮廓误差，作出实际轨迹的三维坐标后，在轨迹曲线上使用不同颜色作出轮廓误差色谱显示图。

6.根据权利要求3所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，所述行程距离与轮廓误差的关系表达式为：

其中，s为刀尖点行程，v为刀尖点运动速度，t为刀尖点运动时间，t_now为刀尖点的运动总时长。

7.根据权利要求4所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，所述轮廓误差放大后的点的实际位置设为(x'，y'，z')：

其中，(x₀，y₀，z₀)为刀尖点的理想位置，n为倍乘系数。

8.根据权利要求1所述的一种面向多轴数控加工的轮廓误差估计与可视化方法，其特征在于，所述S2中轮廓误差的表达式为：

其中，ε为轮廓误差，A、B、C、D分别为直线Ax+By+Cz+D＝0的系数，实际点位置为(x'，y'，z')。