[发明专利]一种电弧熔丝曲面增材位姿建模方法及控制方法

权利要求书

1.一种电弧熔丝曲面增材位姿建模方法，其特征在于，该建模方法包括以下步骤：

S1、建立工件坐标系{A}，该坐标系为笛卡尔坐标系O₀x₀y₀z₀；

其中，O₀x₀y₀面为水平平面，O₀点的位置和O₀x₀、O₀y₀的方向按照工件定位进行确定，O₀z₀方向与重力方向相反，工件坐标系{A}满足右手定则条件；

S2、建立焊道坐标系{B}，该坐标系为笛卡尔坐标系O₁x₁y₁z₁；

其中，O₁点为空间曲面上当前堆焊点在工件坐标系{A}中的位置，即为焊道位置，O₁z₁方向为O₁点在空间曲面上的法矢量方向，O₁x₁方向为O₁点沿堆焊方向在空间曲面上的切向矢量方向，O₁y₁由右手定则确定；

采用向量形式对焊道姿态进行建模：

Beadpos＝sinβ*(0，1)+sinα*(1，0)＝(sinα，sinβ)

其中，焊道倾角α为O₁x₁与O₀x₀y₀平面的夹角，当O₁x₁指向z₀一侧时，α为正，当O₁x₁指向z₀的反向时，α为负，α的角度范围为-90°～90°；焊道转角β为O₀z₀与O₁x₁z₁平面的夹角，β的角度范围为0°～90°；向量Beadpos的第一项表示焊道倾角，第二项表示焊道转角；

S3、建立焊枪坐标系{C}，该坐标系为笛卡尔坐标系O₂x₂y₂z₂；

先建立焊枪初始坐标系O₂x’₂y’₂z’₂，其中，O₂点为焊丝尖端的中心点，O₂点与焊道位置O₁点重合，O₂x’₂与O₁x₁同向，O₂y’₂、O₂z’₂分别与O₁y₁、O₁z₁反向，构成焊枪初始坐标系{C’}，然后将焊枪初始坐标系{C’}分别绕x₁、y₁轴旋转，得到焊枪坐标系{C}-O₂x₂y₂z₂；

焊枪姿态由焊枪侧偏角和焊枪行走角来确定：

焊枪初始坐标系{C’}绕焊道坐标系{B}中x₁轴旋转的角度γ为焊枪侧偏角，其中，对着x₁O₁方向顺时针旋转为正，逆时针旋转为负，γ的角度范围为-90°～90°；

焊枪初始坐标系{C’}绕焊道坐标系{B}中y₁轴旋转的角度为焊枪行走角，其中，对着y₁O₁方向顺时针旋转为正，逆时针旋转为负，的角度范围为-90°～90°。

2.根据权利要求1所述的一种电弧熔丝曲面增材位姿建模方法，其特征在于：步骤S2中，焊道空间位姿由焊道坐标系{B}以及焊道倾角α和焊道转角β进行描述；对于空间中任意焊道姿态，都可分解为等坡平焊和立坡焊。