[发明专利]一种基于速度规划的曲线拟合方法

说明书

一种基于速度规划的曲线拟合方法，它属于数控系统速度规划与插补技术领域。本发明解决了现有数控系统对曲线进行速度规划和插补处理时需要离散的直线或者圆弧段数多，增加了数控系统的处理量和计算负担的问题。本发明的曲线拟合方法获得的位置坐标是简单的二次方程，对于切线矢量方向则仅为一次方程，这样后续的速度规划和插补计算就较为简单。而且，本发明可以用更少的段数来满足拟合的精度，且由于本发明需要离散的段数较少，因此减小了数控系统的处理量，并减轻了计算负担。由于本发明方法减小了数控系统的处理量并减轻了计算负担，因此，可以很好的满足后续速度规划和插补处理的实时性要求。本发明可以应用于数控系统的速度规划与插补处理。

技术领域

本发明属于数控系统速度规划与插补技术领域，具体涉及一种基于速度规划的曲线拟合方法。

背景技术

随着造型复杂度的增加，很多产品设计采用曲线曲面造型，主要采用的曲线形式为样条曲线，如nurbs曲线(非均匀有理B样条曲线)、B样条、贝塞尔曲线等。首先由CAM软件进行刀具轨迹路径规划，而后经过后置处理转化为数控系统可以识别的G代码进行加工，CAM软件对于曲线的处理往往采用两种方式，一种是直接输出曲线，将曲线的型值点、控制点、权重等信息输入给数控系统，由数控系统来进行曲线的速度规划和插补。另一种是按照拟合精度的要求，将曲线根据CAM软件的设定要求离散成直线段或者圆弧段，再由数控系统对离散后的直线或者圆弧段来进行曲线的速度规划和插补。

数控系统对于曲线的速度规划和插补的处理也有两种方法：其中一种与CAM软件类似，在满足数控系统设定的拟合精度的前提下，将其离散为直线段或者圆弧段，再对离散后的直线或者圆弧段进行速度规划和插补。这样的处理方式是因为数控系统自身往往支持直线和圆弧。另一种是直接对曲线自身进行速度规划和插补，这样的好处是没有拟合的误差，缺点是由于此类曲线往往是高次方程，整体运行的趋势也不能简简单单地通过控制点、型值点这些信息来获得，需要进行具体计算，从而造成了在线进行速度规划和插补需要进行的处理分类较多，计算量也较大，且速度规划和插补又有实时性的特点，对于数控系统的负担较大。虽然现有的一些数控系统已经提供了曲线在线插补的功能，但由于曲线的复杂性，造成了实际表现仍然不太理想。因此，目前主流的处理方式仍然是将曲线离散为直线或者圆弧，再对其进行速度规划和插补。但是此过程也存在着一个问题，就是为了满足拟合精度的要求，需要离散出来的直线或者圆弧段数较多，这也会增加数控系统的处理量和计算负担。

综上所述，现有数控系统对曲线进行速度规划和插补处理时，存在需要离散的直线或者圆弧段数多，以致于增加了现有数控系统的处理量和计算负担的问题。

发明内容

本发明的目的是为解决现有数控系统对曲线进行速度规划和插补处理时需要离散的直线或者圆弧段数多，增加了数控系统的处理量和计算负担的问题，而提出了一种基于速度规划的曲线拟合方法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种基于速度规划的曲线拟合方法，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一、输入待拟合曲线的参数，并根据设定的离散段数量N对待拟合曲线进行分段，得到各分段点的坐标以及各分段点处的切线矢量；

步骤二、读入第一个分段点和第二个分段点，将第一个分段点作为首点并记为点A(x_A,y_A,z_A)，将第二个分段点作为尾点并记为点C(x_C,y_C,z_C)，待拟合曲线在点A处的切线矢量和在点C处的切线矢量的交点为点B(x_B,y_B,z_B)，其中，x,y,z是空间直角坐标系的三个坐标轴，(x_A,y_A,z_A)是第一个分段点的坐标，(x_C,y_C,z_C)是第二个分段点的坐标；