[發明專利]一種機器人磨拋加工整體葉盤的無干涉刀具軌跡生成方法

有效

• 申請號: 202010582744.4
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111830900B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 楊吉祥;王圓明;李鼎威;丁漢
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19;B24B1/00;B24B19/14
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

1.一種機器人磨拋加工整體葉盤的無干涉刀具軌跡生成方法，其特征在于：

(1)對整體葉盤其中一個葉片的待加工表面進行刀路規劃以生成初始刀具軌跡，并獲取初始刀位點信息；

(2)將待加工表面離散為離散點以得到離散點點集，并獲得各個離散點的坐標位置信息；

(3)將刀柄沿著工作坐標系Z軸負向投影到待加工葉片表面上，取刀柄上過刀軸軸線的一截面作為刀柄投影截面，并在各個刀位點，分別判斷離散點點集中的所有離散點是否落在所述刀柄投影截面內；若存在離散點落到所述刀柄投影截面，則轉至步驟(4)；否則結束；

(4)通過分別對比落到所述刀柄投影截面內的離散點到刀具軸線的距離與刀柄半徑的大小來判斷刀具與葉片待加工表面是否發生干涉，若存在發生干涉的離散點，則轉至步驟(5)；否則結束；

(5)在發生干涉的刀位點P，對比所有發生干涉的離散點與刀具軸線之間的最短距離，并將得到的所有最短距離中的最小值作為L_j，對應離散點為F_j，計算出離散點F_j對應于刀軸軸線上的垂足M的坐標；

(6)在刀具刀位點P、離散點F_j及垂足M三點所構成的平面中，以刀具刀位點為不動點將刀具抬高至不發生干涉的安全位置，并計算此時的刀位位置加工葉片表面時的殘留高度是否滿足加工精度要求，若不滿足加工精度要求，則將刀具沿刀觸點法向方向移動至滿足加工精度要求，進而形成新的無干涉刀具軌跡及刀位點文件，若滿足，則形成所述無干涉刀具軌跡及刀位點文件。

2.如權利要求1所述的機器人磨拋加工整體葉盤的無干涉刀具軌跡生成方法，其特征在于：初始刀位點為：

CL＝[x，y，z，i，j，k，u，v，w]

式中，x，y，z為工件坐標系下的刀路刀位點的坐標，i，j，k為刀觸點法向單位矢量，u，v，w為刀具軸線單位矢量。

3.如權利要求1所述的機器人磨拋加工整體葉盤的無干涉刀具軌跡生成方法，其特征在于：刀柄投影截面的四個角A(x_a，y_a，z_a)、B(x_b，y_b，z_b)、C(x_c，y_c，z_c)、D(x_d，y_d，z_d)的坐標按下式計算：

V＝T×K

B＝P+R×V

C＝B+L₂×T

D＝C-2R×V

式中，P為刀位點坐標，T為刀具軸線單位矢量，K為沿工件坐標系Z軸正向單位向量，L₁為刀具磨頭寬度，L₂為刀柄長度，R為刀柄半徑。

4.如權利要求3所述的機器人磨拋加工整體葉盤的無干涉刀具軌跡生成方法，其特征在于：根據葉片表面離散點F_i的坐標(x，y，z)，若離散點的位置滿足：

x_a≤x或x_d≤x

且x≤x_b或x≤x_c

且y_a≤y或y_b≤y

且y≤y_c或y≤y_d

則該離散點落在刀柄投影截面內部。

5.如權利要求1所述的機器人磨拋加工整體葉盤的無干涉刀具軌跡生成方法，其特征在于：若L＜R+γ，則在此刀位點，刀具與葉片發生干涉；其中，γ為刀具與葉盤的安全距離；L為離散點到刀具軸線的最短距離；R為刀柄半徑。

6.如權利要求3所述的機器人磨拋加工整體葉盤的無干涉刀具軌跡生成方法，其特征在于：離散點F_j在刀軸軸線上的垂足M的坐標為：

式中，為線段PF_j的向量。