[发明专利]一种刀具路径平滑压缩的方法

摘要

本发明提供了一种刀具路径平滑压缩的方法。该方法首先对拟合区域和非拟合区域划分，然后对拟合区域和非拟合区域分别进行平滑压缩，本发明的方法对刀具路径全路径(平滑区域和非平滑区域、及二者的连接点)基于方向向量和B样条曲线进行平滑处理，保证了全路径平滑和曲率连续。本发明提出的方法大幅简化了计算过程，降低了计算时间，不仅适用于中低速数控系统，而且适用于高档高速数控系统。

主权项

1.一种刀具路径平滑压缩的方法，其特征在于具体步骤如下：

1）根据加工方要求的最大轮廓误差值，划分拟合区域和非拟合区域

当连续刀具路径的长度变化率小于5%，同时连续相邻刀具路径间拐角的角度变化率小于3%时，该部分刀具路径为拟合区域，其它部分的刀具路径为非拟合区域；

2）在非拟合区域中

采用5个控制点的B样条对刀具路径间的拐角进行平滑，消除加工路径上的拐角，使得刀具路径曲率连续，从而减少加工过程中的刀具抖动，同时使首控制点长度与次控制点长度的比值为1~1.5，从而将平滑后的加工误差控制在加工方要求的最大轮廓误差值范围内，进而提高加工速度和加工质量，其中，所述首控制点长度为第一控制点和第三控制点之间线段的长度，所述次控制点长度为第一控制点和第二控制点之间线段的长度；

3）在拟合区域中

A.指令点纠正

根据刀具路径获得经过3个连续指令点的圆弧以及圆弧的半径长度、圆心坐标，然后，圆心坐标不变，半径值减少一个加工方要求的最大轮廓误差值得到新圆弧，并获得新圆弧与3个连续指令点对应的刀具路径的交点，该交点为纠正后的指令点；

B.指令点拟合

B1.当拟合区域为首个刀具路径区域时，

用后一个刀具路径区域的第二个指令点的坐标减去该区域第一个指令点的坐标得到向量，该向量的方向为后一个刀具路径区域的第一个指令点处刀具所允许的最大加工速度和加速度的方向，得到当前拟合区域的末方向向量，然后以末方向向量为约束条件对步骤A纠正后的指令点最小二乘拟合处理，得到拟合区域的B样条曲线的控制点；

B2.当拟合区域为最后一个刀具路径区域时，

用前一个刀具路径区域的最后一个指令点的坐标减去倒数第二个指令点的坐标得到向量，该向量的方向为前一个刀具路径区域的最后一个指令点处刀具所允许的最大加工速度和加速度的方向，得到当前拟合区域的首方向向量，然后以首方向向量为约束条件对步骤A纠正后的指令点最小二乘拟合处理，得到拟合区域的B样条曲线的控制点；

B3.当拟合区域为中间刀具路径区域时，

用前一个刀具路径区域的最后一个指令点的坐标减去倒数第二个指令点的坐标得到向量，该向量的方向为前一个刀具路径区域的最后一个指令点处刀具所允许的最大加工速度和加速度的方向，得到当前拟合区域的首方向向量；

用后一个刀具路径区域的第二个指令点的坐标减去该区域第一个指令点的坐标得到向量，该向量的方向为后一个刀具路径区域的第一个指令点处刀具所允许的最大加工速度和加速度的方向，得到当前拟合区域的末方向向量；

然后以首方向向量和末方向向量为约束条件对步骤A纠正后的指令点进行最小二乘拟合处理，得到拟合区域的B样条曲线的控制点。