[发明专利]基于硬度检测的自动雕刻控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于硬度检测的自动雕刻控制系统，其特征在于，包括：

工控机，以及与工控机电性连接的硬度计和雕刻机；

所述工控机适于根据相应材料的物体选择对应模型，以确定当前材料表面检测点的分布；

所述工控机适于根据检测点控制所述硬度计检测当前材料表面各检测点的硬度；

所述工控机适于根据各检测点的硬度匹配各检测点的雕刻速度；

所述工控机适于根据各检测点的雕刻速度控制所述雕刻机对当前材料进行雕刻；

所述工控机适于控制所述硬度计内的探针下探，以检测当前材料表面各检测点的硬度；

所述工控机适于通过RS232接口连接所述硬度计，以接收硬度计检测的各检测点的硬度数据；

所述工控机内的PCI模块适于将硬度计检测的各检测点的硬度数据进行转换，并将转换后的硬度数据存储；

所述工控机内的显示模块适于显示各检测点的硬度；

所述工控机内的显示模块适于显示各检测点的雕刻速度；

所述工控机适于根据各检测点的硬度匹配各检测点的雕刻速度，即

硬度计探针下探，测量当前材料当前检测点的硬度值(X₀，Y₀，P₀)；

记录并汇总各检测点硬度数据；

设置融合矩阵W对各检测点硬度数据进行匹配处理，将单检测点硬度、整体硬度与雕刻速度进行匹配；

通过速度补偿参数Q，补偿雕刻速度，使雕刻平稳进行；

当当前材料整体雕刻速度的平均值低于单检测点雕刻速度时，则将当前位置雕刻速度乘补偿参数Q获取所需的雕刻速度；否则雕刻速度保持不变。

2.如权利要求1所述的基于硬度检测的自动雕刻控制系统，其特征在于，

所述融合矩阵W为：

其中，(X_n，Y_n)为第n-1个检测点的坐标位置；P_n为第n-1个检测点的硬度值；

单检测点硬度与加工速度匹配：

整体硬度与雕刻速度进行匹配：

3.如权利要求2所述的基于硬度检测的自动雕刻控制系统，其特征在于，

所述通过速度补偿参数Q，补偿雕刻速度，即

预设时间内产生定位精度的整体补偿的总距离为S_e；

当前已经补偿的距离为s_f，s_f的初始值为0，每补偿一个单位时间周期，s_f为加上当前的补偿值：

其中，S₁，S₂，S₃分别为匀速段距离、加速段距离、减速段距离，减速段距离S₃≥S_{3_max}；S为补偿的总距离；

最大减速距离s_{3_max}为：

其中，a为向心加速度；v为衔接处的速度；

衔接处的速度分别为v₀,v₁,v₂…v_n，则在第i段：

获取i+1段过度速度v_i+1；

若S_{3_i_max}≤S₃，则采用S型曲线加减速算法优化速度；

若S_{3_i_max}＞S₃，且v_i＞v_i+1，则雕刻速度调整至若v_i＜v_i+1，则雕刻速度调整至s_i为曲线加减速；

判断曲线的向心加速度是否大于给定阈值：a_N≥T；

若大于给定阈值，则在当前周期内，选定n个原始路径的顶点作为Nurbs曲线的控制顶点，同时设置每个顶点的权因子，因此k次NURBS曲线为：

其中，w_i(i＝0,1,…n)为权因子，且w_i≥0；p_i表示控制顶点；N_i,k(u)则是k次规范B样条基函数；B样条基函数的递推公式为：

获取拟合的插补轮廓满足雕刻机对于高精度插补的需要。

4.一种基于硬度检测的自动雕刻控制方法，其特征在于，包括：

采用如权利要求1-3任一项所述的基于硬度检测的自动雕刻控制系统对当前材料进行雕刻；

检测当前材料表面各检测点的硬度；

根据各检测点的硬度匹配各检测点的雕刻速度；以及

根据各检测点的雕刻速度对当前材料进行雕刻。