[發明專利]一種遍歷連續拋光表面的隨機路徑生成方法

有效

• 申請號: 201410171447.5
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103949963A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 金灘;郭宗福;李平;尚振濤;易軍;吳耀;謝桂芝
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B24B29/00
• 分類號: B24B29/00;G06F17/50
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明涉及智能控制、自動加工、精密加工等技術領域，特別是一種遍歷連續拋光表面的隨機路徑生成方法。?

背景技術

在現有的機械加工中，對于簡單的加工表面，比如平面、球面、柱面，通常采用柵格路徑或者螺旋路徑的走刀方式來實現加工面形的形成。在以往的加工中，特別是對于精密、超精密加工而言，已經認識到周期性的走刀方式，在加工表面會留下周期性殘留誤差。為了克服這一缺陷，對于具有回轉軸的加工表面或球面，通常的做法是工件繞自己的對稱中心軸進行轉動，加工工具在工件表面執行加工的同時進行自轉，從而在工件表面形成利薩茹(Lissajous)曲線。顯然，不管是對于傳統表面加工還是現代化的自動加工，隨機性甚至偽隨機性對于提高加工表面質量都很重要。但是，對于非球面、離軸面、自由表面等復雜表面，現有的方法并不能應用。

非球面，即與球面有偏離的表面，近二三十年來在光學系統中得到越來越廣泛的應用。這首先是由于近代科學與技術的發展，要求光學系統的應用向可見光波段的兩端，即紅外與紫外延伸，而透紅外及紫外光的材料制造較困難，品種又少，其中尺寸大的更難解決，在極紫外（XUV）波段則根本沒有投射材料。若不采用反射光學系統并依靠非球面來消像差，則無法克服這些困難。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種遍歷連續拋光表面的隨機路徑生成方法，有效克服傳統加工路徑在表面留下重復性信息的缺陷。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種遍歷連續拋光表面的隨機路徑生成方法，該方法為：一種遍歷連續拋光表面的隨機路徑生成方法，其特征在于，該方法為：

1）使用MATLAB中的GUI模塊創建加工面形定義界面，根據加工面形定義界面顯示的加工面形表達公式圖片，輸入確定加工面形所需要的參數，MATLAB根據所述參數生成加工面形的數學模型；

2）利用加工用的拋光頭和加工中用到的工藝參數對加工對象進行試加工試驗，對拋光頭在加工對象表面上殘留的拋光痕跡進行檢測，從而獲得當前加工條件下的材料去除函數；

3）使用MATLAB中的GUI模塊創建路徑設置界面，根據上述步驟2）得到的去除函數及加工面形確定拋光路徑間距，并將該路徑間距數據輸入到路徑設置界面上的輸入控件內；

4）對加工面形進行四邊形網格劃分，所述四邊形網格邊長與步驟3）中確定的路徑間距相同；對加工面形上網格劃分所生成的節點按空間位置編排成表面二維網格，將表面二維網格上的節點看成矩陣中的元素，得到映射矩陣，所述映射矩陣包含表面二維網格上的所有節點，將所述映射矩陣上與加工面形上四邊形網格節點對應的元素設置為零，其余的元素設置為其它的特定值；

5）利用MATLAB自帶的生成隨機數的功能生成隨機因子；

6）求解一級引導路徑：將映射平面矩陣上某一元素確定為起始點，然后根據上述步驟5）生成的隨機因子判斷路徑走向：映射平面矩陣上被路徑經過的元素給一特定的編號，從而記錄下路徑軌跡，映射平面矩陣中，路徑軌跡每選擇一個元素都分配一個方向判斷矩陣，判斷路徑走向，防止路徑的交叉；當映射平面矩陣中的元素未被全部遍歷而路徑端點出現無走向可選的情況時，則沿已走路徑軌跡回滾到該路徑端點的前一端點，再次判斷路徑走向，直到回滾到有走向可選的元素，一直到映射矩陣中的所有元素分配到相應的軌跡編號，得到一條一級引導路徑；

7）對一級引導路徑進行評價：MATLAB運算箱根據一級引導路徑無交叉、無重疊的原則，根據平面路徑的交叉判斷準則自動檢測引導路徑是否有交叉缺陷。

8）生成二級包圍路徑：根據沿一級引導路徑單側走向就可以包圍一級引導路徑的原則，利用MATLAB生成包圍一級引導路徑的一筆畫無交叉路徑。

本發明中，加工面形可以是連續的平面、球面、非球面、離軸非球面和自由曲面，并且加工面形中可以包含一個或多個子孔徑。

與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為：通過在表面加工中采用本發明的隨機路徑可以有效地避免加工表面加工殘留重復性信息。本發明的隨機路徑可以應用到任何連續加工表面的情況下，而且依據步驟3和步驟4中的介紹可以知道路徑的密度可以改變，每次運行程序都將生成完全不同的隨機路徑，由于該路徑從不會發生交叉，從而可以和駐留時間結合起來一起執行糾正拋光，根據映射平面矩陣上一筆畫無交叉路徑生成的編號自動生成隨機路徑的數控代碼，再以數控方式控制拋光頭的拋光路徑，并依該路徑進行拋光加工，有效地避免了傳統加工路徑在表面留下重復性信息的缺陷。

附圖說明