[發明專利]一種平面螺旋狀和環狀銑削軌跡生成方法

有效

• 申請號: 201210407068.2
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN102945019A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 李振瀚;田飛超;顏昌亞;楊建中
• 申請（專利權）人: 武漢華中數控股份有限公司
• 主分類號: G05B19/41
• 分類號: G05B19/41
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

1.一種平面螺旋狀和環狀銑削軌跡生成方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）獲取多軸刀具的平面加工區域，對該平面加工區域進行三角網格劃分，以構建能量場：

（2）建立能量場的約束方程，并對約束方程進行有限元求解，從而獲得場函數；

（3）根據有限元求解的結果確立分割曲線簇，以獲得長度最大值的分割線；

（4）根據長度最大值的分割線計算等標量值曲線，并將平面加工區域分割成m個子區域，其中m為正整數；

（5）在m個子區域中，分別對子區域中的每對相鄰等標量曲線進行插值，以獲得螺旋線。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，三角網格劃分是采用經典的非規則三角網格劃分法。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟（1）中，將劃分得到的三角形頂點進行統一編號，其中第i個頂點坐標記作P(x_i，y_i)，i∈(1，q)，q為平面加工區域中三角形頂點總數，場函數φ＝φ(x，y)在頂點P(x_i，y_i)處的值φ_i(x_i，y_i)稱為該頂點對應的能量場的值。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（2）具體為，求解在平面加工區域上滿足以下約束的第一類邊界條件的泊松方程，

▿2φ=Cφ|Γ1=0φ|Γ2=C,]]>

其中Γ₁為平面加工區域的外邊界，Γ₂為平面加工區域的內邊界，C為正實數；

將求解得到的φ(x，y)值線性映射為三維圖形中的Z坐標，結合該φ(x，y)值對應的二維坐標點P（x,y），即三角網格頂點。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（3）具體為，利用梯度曲線的方法獲得最短路徑，獲取連接外邊界直線段的三角網格節點{S_j}，其中{}表示為集合，j為所取三角網格頂點的序號，j∈(1，m),m為所取三角網格頂點的總數目，從這些三角網格節點出發，沿著最快上升曲線到達內邊界，得到一系列的分割點，分別連接這些分割點形成分割線{l_i}，每一個分割線均唯一對應一個起點，此處所得的分割線為所需的分割曲線簇，最后從分割線中找出長度值最大的一條分割線，該分割線記為l_max。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（4）具體為，將步驟（3）中所得的最長分割線向x-y平面上進行投影，接下來按照x-y平面上的投影長度對這條曲線進行參數化，然后根據銑削深度這一加工參數對這條曲線進行分割，對應為分割點，以取得一系列{φ_k}值，k為分割點對應的角標序號，在平面加工區域上上連接φ_k值相同的點形成一系列的等標量值曲線，最后，用獲取到的分割線{l_i}，將平面加工區域分割成m個子平面加工區域。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（5）具體為，利用步驟（4）所得的等標量值曲線進行分割。然后開始插值，插值公式如下，

φ_s(r)＝(1-t_r)*φ_h(r)+t_r*φ_l(r)

其中t為插值參數，其獲取方式如下，

t_r＝r/n

其中n為插值點總數目，并可由單圈等標量曲線的長度與用戶指定的最小線段長的比值取整加一確定，r為螺旋插值點，且r∈(1，n)，φ_h(r)、φ_l(r)分別表示每對以r為參數相鄰的等標量曲線函數。φ_s(r)為插值得到的等標量曲線函數然后將插值后得到的一系列插值點相連即得到螺旋加工刀具軌跡。