[發明專利]一種對NURBS反求控制點預估方法

有效

• 申請號: 201911307316.4
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN110908337B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 吳繼春;陽廣興;方海國;尹碩輝;周會成
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G05B19/4099
• 分類號: G05B19/4099;G05B19/4103
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 張永輝

本發明實施例公開了一種對NURBS反求控制點預估方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟100、通過已知刀位點以及設定擬合成NURBS曲線輪廓的誤差閾值，對刀位點進行精簡，并選取代表典型輪廓的刀位點；步驟200、將精簡后的刀位點加2確定為控制點初始值；步驟300、以控制點初始值作為擬合初始值，對NURBS進行擬合，并計算擬合后的輪廓誤差；步驟400、將每次計算后的輪廓誤差與誤差閾值進行比較，并依據比較結果增減控制點，直至采用最少的控制點滿足誤差閾值。本發明突破了傳統方式的不足，根據已知的輪廓閾值預估出較準確的控制點，以此為基礎，經過若干次迭代，計算出需要的控制點，可以大大提高反求NURBS計算效率。

技術領域

本發明實施例涉及數控技術樣條刀位軌跡擬合技術領域，具體涉及一種對NURBS反求控制點預估方法。

背景技術

數控機床是一種高效的自動化加工設備，嚴格按照加工程序，自動對加工零件進行加工，通常機床具有小線段與圓弧插補功能，隨著數控技術不斷發展，數控系統的插補功能越來越豐富，以NURBS樣條插補功能是高檔數控機床的重要體現。

NURBS曲線在零件CAD建模中廣泛實用，但是需要對建模曲線進行偏置等原因，一般不將NURBS曲線直接作為數控加工的刀位軌跡，比較合理的方法是將CAM軟件離散的刀位點，擬合成NURBS刀位軌跡，而擬合成NURBS刀位軌跡，不可避免需要反求控制點，代表NURBS刀位軌跡輸送給數控系統是控制點，因此控制點多少直接反映擬合精度，也關系到后續擬合NURBS軌跡迭代的計算量。

NURBS曲線通過次數、控制點、節點向量和權重來定義，其中節點向量是一個非減序列，刀位點參數化后，節點向量把刀位點參數值分布在不同的節點區間，參數值不同、節點區間分布都會影響控制點分布，最終影響曲線形狀。以二次NURBS曲線為例，每連續的三個控制點生成一段NURBS曲線，當參數進入新的節點區間后，新的一組包含三個控制點的序組生成一段NURBS樣條，每一段樣條只與三個控制點相關，而與其余控制點無關?？刂泣c是曲線的幾何參數，任何一個控制點的變化都會引起曲線局部形狀的改變。權重對曲線的直觀反映是權重越大曲線越接近控制點，權重越小曲線越偏離控制點，但是權重與控制點或者曲線的變化沒有解析的關系，因此在擬合成曲線時，一般取權重為1，此時NURBS曲線退化為B-spline曲線。

控制點的反求過程是輸入刀位點，設置最少控制點n＝4，最多控制點數等于刀位點數。Num_CL為刀位點數。計算節點向量，利用最小二乘方法反求控制點，擬合成NURBS曲線，計算每個刀位點與曲線的逼近誤差，取最大誤差作為擬合曲線的誤差。比較誤差與事先設定的誤差閾值，假如大于設定的誤差閾值，n＝n+1，繼續擬合NURBS曲線，比較逼近誤差。否則滿足逼近誤差要求，以反求的控制點為最終符合要求的控制點，生成加工代碼。

以上求控制點技術在數控系統或軟件中進行實施的，智能由設計和開發人員完成，機床用戶無法完成對加工過程NURBS擬合與反求。

發明內容

為此，本發明實施例提供一種對NURBS反求控制點預估方法，以解決現有技術中計算次數多，計算效率低的問題。

為了實現上述目的，本發明的實施方式提供如下技術方案：

一種對NURBS反求控制點預估方法，包括如下步驟：

步驟100、通過已知刀位點以及設定擬合成NURBS曲線輪廓的誤差閾值，對刀位點進行精簡，并選取代表典型輪廓的刀位點；

步驟200、將精簡后的刀位點加2確定為控制點初始值；

步驟300、以所述控制點初始值作為擬合初始值，對NURBS進行擬合，并計算擬合后的輪廓誤差；

步驟400、將每次計算后的輪廓誤差與誤差閾值進行比較，并依據比較結果增減控制點，直至采用最少的控制點滿足誤差閾值。