[发明专利]一种基于等步长法的封头抛光路径规划的方法

权利要求书

1.一种基于等步长法的封头抛光路径规划的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1、采用统一的曲线表达式对不同压力容器封头进行建模并将其参数化表示；

S2、在保证封头弓高允差的要求下，采用等距离步长法求出封头曲线上曲率最大，即最小曲率半径处的抛光步长；

S3、根据步骤S2中弓高允差的大小将理想封头曲线进行偏置；

S4、根据步骤S2中抛光步长大小得到实际封头曲线，与步骤S3中偏置曲线进行比较，从而验证所求抛光步长的正确性。

2.根据权利要求1所述一种基于等步长法的封头抛光路径规划的方法，其特征在于：所述步骤S1中对不同压力容器封头曲线进行统一建模并将其参数化表示步骤如下：

S1-1、采用NURBS曲线表达式来表达压力容器椭圆、球形、碟形的封头曲线；

，

式中为封头曲线控制顶点；

式中为权因子；

式中为K次B样条基函数，由节点矢量按Cox-de Boor递推公式定义：

，

S1-2、将封头NURBS曲线参数化表示：

结合具体封头尺寸形状特征，根据权因子对曲线类型的影响，可赋值，求出表达式；用解析法求出等参数以及封头曲线控制顶点；

将已知条件带入封头NURBS表达式解得封头参数方程为：

。

3.根据权利要求1所述一种基于等步长法的封头抛光路径规划的方法，其特征在于：所述步骤S2中采用等距离步长法求抛光步长步骤如下：

S2-1、对步骤S1-2中封头曲线求一阶、二阶微分：

，

；

S2-2、求出封头曲线上对应各抛光轮触点曲率以及对应曲率半径：

，

；

S2-3、遍历上述封头曲线中各触点所对应的曲率以及曲率半径，并找出其中最大曲率，即最小曲率半径；

由步骤S2-2已知：

，

求解得到；

S2-4、根据几何关系，求出抛光压力容器封头的步长、抛光弓高允差、抛光轮触点对应曲率半径三者之间的表达式；

曲率半径、抛光步长、弓高允差之间的关系式如下：

；

S2-5、根据要求弓高允差的大小，求出具体抛光步长：

根据封头光洁度要求（弓高差e），求出最大步长关系式如下：

。

4.根据权利要求1所述一种基于等步长法的封头抛光路径规划的方法，其特征在于：所述步骤S3中根据弓高允差将封头曲线进行偏置步骤如下：

S3-1、根据已知封头曲线，求出沿该封头曲线上每一点的法向矢量：

；

S3-2、设封头曲线上任意一点为抛光轮触点，则下一抛光轮触点为；

S3-3、将上述封头曲线沿着法向矢量正向或负向偏置抛光允许弓高允差距离e，得到封头的弓高误差偏置曲线：

。

5.根据权利要求1所述一种基于等步长法的封头抛光路径规划的方法，其特征在于：采用封头抛光交互界面系统，该系统在抛光工作中可直接输入不同封头的尺寸参数、抛光工艺参数即可生成抛光G代码文件；

该系统包括封头选择模块、图形预览模块、尺寸参数模块、工艺参数模块、代码生成模块和生成模块；

封头选择模块，用于选择具体封头类型；

图形预览模块，用于操作人员预览具体封头的图形信息；

尺寸参数模块，用于操作人员输入具体封头尺寸参数；

工艺参数模块，用于操作人员输入具体抛光工艺参数；

代码生成模块，用于生成并保存抛光G代码；

生成模块：任意参数漏输时无法生成代码文件，弹出报警（再次确认）窗口；

根据权利要求4所述一种基于等步长法的封头抛光路径规划的方法，其特征在于：所述工艺参数包括抛光轮直径、抛光线速度、压紧力、转速和抛光进给；

抛光线速度（m/s）：根据线速度公式，输入相关参数后在线速度窗口自动弹出具体值；

压紧力（N）：根据压紧力实验公式，输入相关参数后在压紧力窗口自动弹出具体值。

6.根据权利要求5所述一种基于等步长法的封头抛光路径规划的方法，其特征在于：输入抛光轮直径、转速、抛光进给、抛光线速度、压紧力的参数时具有输入提示或者报警功能。