一種獲取刀具軌跡中加工特征點的方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種獲取刀位軌跡中的加工特征點的方 法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] G代碼是一種通用的程序語言，能夠驅(qū)動NC和CNC等加工工具，同時G代碼只是 一種基于刀具軌跡和加工狀態(tài)的非常低級的語言，這種代碼僅包括一些運動指令和輔助指 令。當(dāng)前，G代碼主要是通過一些CAD/CAM軟件的后處理模塊自動生成的，如NX、Mastercam 和 Pro/ENGINEER 等。
[0003] 由于G代碼自身因素，它沒有辦法描述CAD/CAM軟件系統(tǒng)所能描述的復(fù)雜信息，如 加工誤差和特性信息等，數(shù)據(jù)流從CAD/CAM到CNC往往是不可逆的。盡管當(dāng)前CAD/CAM功 能已經(jīng)非常強大，后置處理之后生成的G代碼較之以前有很大的改進，但這些G代碼描述的 刀具軌跡仍然有不少缺點，如可能出現(xiàn)尖點，點位信息分布不均勻、不夠平滑等，這些問題 都會影響到加工的質(zhì)量和效率。因此，通常在加工之前，增加一個對刀具軌跡進行優(yōu)化處理 的環(huán)節(jié)，以減少甚至排除這些不良影響。
[0004] 刀具軌跡中的加工特征點（Hard Break Point，HBP)是指刀具軌跡上不能更改的 特征點，它能夠反映刀具軌跡的特性，對于刀具軌跡的優(yōu)化處理有著非常重要的指導(dǎo)意義。 同時，如何進一步使用HBP信息也成為一個需要探索的問題。但是，目前的G代碼中沒有顯 式的標(biāo)記出哪些點位是HBP。尋找刀具軌跡中的HBP，是一個反求工程，即僅根據(jù)G代碼提 供的點位信息，推斷刀具軌跡中的每一個點是否為HBP。
[0005] 在刀路軌跡的優(yōu)化算法中，可以采用前后兩段GOl線段之間的夾角變化來進行 HBP的判斷，此方法過于簡單，未考慮CAM在計算刀路時的算法特點，使得獲取的HBP點信息 不夠準(zhǔn)確，無法全面反應(yīng)刀具軌跡信息，從而使得對于刀具軌跡的優(yōu)化不夠充分，影響加工 精度和加工效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種獲取刀具軌跡中加工特征點的方法，其通過對G代碼表征的刀 具軌跡中的點進行兩級篩選并采用全新的判斷方式進行判斷處理，從而準(zhǔn)確反映刀具軌跡 特點的加工特征點（HBP)。
[0007] 按照本發(fā)明，為實現(xiàn)上述目的，提供一種獲取刀具軌跡中加工特征點的方法，其包 括如下步驟：
[0008] (1)預(yù)處理步驟，即讀取G代碼中的點位信息，并在其中任意兩點距離小于加工誤 差時剔除其中一點；
[0009] ⑵HBP的初步篩選步驟，包括針對刀位軌跡上的每一點，分別計算其相鄰兩點與 該點之間的線段長度以及兩連線之間的夾角，其中夾角大于絕對HBP閾值的點，直接確定 其為HBP ;夾角小于絕對非HBP閾值的點，直接確定其不是HBP ;剩余的點作為HBP二次篩選 步驟的候選點；
[0010] (3) HBP的二次篩選步驟
[0011] 首先，對于任一候選點，分別與其在前的兩點以及在后的兩點，各自三點形成圓 ?。?br>[0012] 其次，獲得兩段圓弧各自在該任一候選點處的切線，從而確定出兩切線的夾角；
[0013] 然后，計算夾角與所述絕對HBP閾值的比值，并將其作為組合參數(shù)值，進而將所有 候選點的組合參數(shù)值組成數(shù)組并通過概率統(tǒng)計方式獲得二次篩選HBP閾值；
[0014] 對于每個候選點，其對應(yīng)的參數(shù)值大于二次篩選HBP閾值時，即為HBP。
[0015] 作為本發(fā)明的改進，所述二次篩選HBP閾值Ctte通過如下公式計算得到：
[0016]
【主權(quán)項】
1. 一種獲取刀具軌跡中加工特征點的方法，其包括如下步驟： (1) 預(yù)處理步驟，即讀取G代碼中的點位信息，并在其中任意兩點距離小于加工誤差時 剔除其中一點； (2) HBP的初步篩選步驟，包括針對刀位軌跡上的每一點，分別計算其相鄰兩點與該點 之間的線段長度以及兩連線之間的夾角，其中夾角大于絕對HBP閾值的點，直接確定其為 HBP ;夾角小于絕對非HBP閾值的點，直接確定其不是HBP ;剩余的點作為HBP二次篩選步驟 的候選點； (3) HBP的二次篩選步驟 首先，對于任一候選點，分別與其在前的兩點以及在后的兩點，各自形成圓??； 其次，獲得兩段圓弧各自在該任一候選點處的切線，從而確定出兩切線的夾角； 然后，計算夾角與絕對HBP閾值的比值，并將其作為參數(shù)值，進而將各參數(shù)值組成數(shù)組 并通過概率統(tǒng)計方式獲得二次篩選HBP閾值； 對于每個候選點，其對應(yīng)的參數(shù)值大于二次篩選HBP閾值時，即為HBP。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種獲取刀具軌跡中加工特征點的方法，在其步驟（3)中，二 次篩選HBP閾值通過如下公式計算得到： Ctkr = ^^^伊石...;...而5.(1^ 其中，V。為所有候選點的參數(shù)值所組成的數(shù)組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種獲取刀具軌跡中加工特征點的方法，在其步驟（4)中，可 通過添加敏感系數(shù)S來調(diào)節(jié)Ctte的大?。?Cthrs = v'm2S*M2-2S 其中，調(diào)整大小后的Cthr記為C thrs，m = Mean(Ve)，M = Max(Ve)，敏感系數(shù)S的取值可在 O到1之間變化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種獲取刀具軌跡中加工特征點的方法，在其步驟（3)中， 圓弧的弦誤差大于加工誤差時，則直接利用線段向量作為切線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1中任一項所述的一種獲取刀具軌跡中加工特征點的方法，在其步驟 (3)中，所述切線夾角在進行參數(shù)值計算前，可對其進行修正，即將該夾角減去修正角度，從 而得到更精確的切線夾角： Mai= Θ「a* (P1Jp2i)-M(Qi-^ew) 式中，Si為任一候選點i所對應(yīng)的兩條切線的夾角，p π和p 2i分別對應(yīng)對當(dāng)前點兩 側(cè)的切線向量的修正角度，a和b分別為調(diào)節(jié)系數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的一種獲取刀具軌跡中加工特征點的方法，所述絕 對HBP閾值優(yōu)選為π/5。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的一種獲取刀具軌跡中加工特征點的方法，所述絕 對非HBP閾值優(yōu)選為π /90。
8. -種利用權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法所獲取的HBP作為G代碼優(yōu)化擬合的分 段點的應(yīng)用。
9. 一種利用權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法所獲取的HBP作為誤差限制點，以便于 對整體擬合誤差進行控制的應(yīng)用。
10. -種利用權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法所獲取的HBP作為數(shù)控機床的速度規(guī) 劃的降速點的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種獲取刀具軌跡中加工特征點的方法，包括(1)從G代碼中的點位中任意兩點距離小于加工誤差時剔除其中一點；(2)計算相鄰兩點與該點之間的線段長度以及兩連線之間的夾角，夾角在絕對HBP閾值和絕對非HBP閾值之間的點作為候選點；(3)對于任一候選點分別與其在前的兩點以及在后的兩點，各自三點形成圓弧，獲得兩段圓弧各自在該候選點處的切線，確定出夾角；計算夾角與絕對HBP閾值的比值，并進而獲得二次篩選HBP閾值；對于每個候選點，其對應(yīng)的參數(shù)值大于二次篩選HBP閾值時，即為HBP。本發(fā)明還公開了上述方法獲得的HBP的應(yīng)用。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確反映刀具軌跡特點的HBP，解決目前對HBP點獲取不精確而導(dǎo)致加工精度和效率受到影響的問題。
【IPC分類】G05B19-19
【公開號】CN104656558
【申請?zhí)枴緾N201510019255
【發(fā)明人】李振瀚, 江海清, 惠恩明, 顏昌亞, 胡錚銘, 汪敏敏, 應(yīng)坤
【申請人】華中科技大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月15日