[發明專利]一種基于勢能場及能量泛函優化的刀具軌跡路徑產生方法有效
| 申請號： | 201210432202.4 | 申請日： | 2012-11-01 |
| 公開（公告）號： | CN102981454A | 公開（公告）日： | 2013-03-20 |
| 發明（設計）人： | 李振瀚;顏昌亞;田飛超;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 |
| 地址： | 430223 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 勢能 能量 優化 刀具 軌跡 路徑 產生 方法 | ||
1.一種基于勢能場及能量泛函優化的刀具軌跡路徑產生方法，其特征在于，包括以下步驟：
（1）為多軸刀具建立基于能量泛函優化的刀路軌跡計算模型，包括能量泛函、邊界條件和行寬約束條件，并采用有限元方法獲取刀路軌跡優化計算模型基于三角形離散網格的數值近似計算公式，具體包括以下子步驟：
（a）確定多軸刀具的加工區域及其外邊界輪廓和內邊界輪廓，并用三角形網格對整個加工區域進行網格劃分，以構建勢能場Ф，其中加工區域及其三角網格劃分共具有k個節點，多軸刀具的加工區域上的所有節點集合為Ω，加工區域外邊界上的節點集合為Г1，加工區域內邊界上的節點集合為Г2，Фi(i＝1,2,...,k)表示加工區域中任意節點i所具有的勢能值，整個加工區域形成一勢能場Ф；
（b）為勢能場Ф建立能量泛函F(φ)，具體公式為：
其中α,β為按愛因斯坦求和約定的標號，取值分別為1和2，u1,u2為曲面參數，u＝(u1,u2)T，
（c）獲取能量泛函F(φ)的有限元數值近似計算公式，采用以下公式
其中（I，J，K）表示加工區域中的一個三角形，三角形網格的頂點為uI，uJ，uK，I，J，K分別表示三個頂點的節點序號，uI，uJ，uK對應物理空間中的三點SI=S（uI），SJ=S（uJ），SK=S（uK），S表示從參數空間到物理空間的坐標轉換，SIJ，SJK，SKI表示物理空間中三角形的三邊可用矢量，分別為SIJ=SJ-SI，SJK=SK-SJ，SKI=SI-SK，
（d）利用行距條件，建立行距控制約束泛函以及其數值近似計算公式，采用以下公式：
(IJK∈П)
φI＝0???????????在邊界Г1上
φI＝const＝n????在邊界Г2上
其中hs表示加工行距；
（e）建立基于能量泛函優化的刀路軌跡計算邊界條件；
（2）根據刀路軌跡計算模型得到勢能場Ф在每個節點I上的近似計算值φI；
（3）按Ф=0，1，…，6，截取勢能場的等高線，并向加工區域Ω投影，形成等勢輪廓線近似軌跡；
（4）對得到的等勢輪廓線近似軌跡進行平滑和采樣，得到從外向內偏置的刀具軌跡輪廓基準線；
（5）在刀具軌跡輪廓基準線之間進行線性插值，形成一段螺旋刀軌，將所有的螺旋刀軌連成一條螺旋軌跡，并對螺旋軌跡進行曲線擬合，以形成幾何二階連續的B樣條曲線刀軌。
2.根據權利要求1所述的刀具軌跡路徑產生方法，其特征在于，步驟（2）具體為，首先在加工區域的三角網格上建立刀路軌跡計算模型如下：
min:
s.t.
φI＝0???????????在邊界Г1上
φI＝const＝n????在邊界Г2上
然后，利用序列二次規劃方法，求解該刀路軌跡計算模型，得到勢能場在每個節點上的近似計算值φI，將各節點的勢能值作為高度值繪制出來，得到勢能場分布。
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