[發(fā)明專利]一種三維打印下的外部軸優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011486620.2
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112721174B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁烽;陸明
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué);上海一造科技有限公司
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B29C64/393;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 范青青

本發(fā)明提供了一種三維打印下的外部軸優(yōu)化方法，采集待加工的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)點陣模型數(shù)據(jù)；獲取產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)點陣模型數(shù)據(jù)中目標(biāo)點的空間位置，并根據(jù)外部位移軸的運動方向?qū)δ繕?biāo)點的空間位置進行拆分，得到軸分量在時間軸上的運動軌跡；軸分量在時間軸上的運動軌跡進行切片分量形成軸分量的原函數(shù)f₁(t)；對X軸分量的原函數(shù)f₁(t)進行傅里葉級數(shù)求解，得到軸分量擬合后的f₂(t)，根據(jù)軸分量擬合后的f₂(t)得到優(yōu)化的軌跡f₃(t)；檢測復(fù)驗擬合的軌跡f₃(t)；符合檢測復(fù)驗則確定軌跡f₃(t)，不符合檢測復(fù)驗則修正軌跡f₃(t)。本發(fā)明公開了一種便捷、穩(wěn)定的外部軸優(yōu)化方法。能夠通過傅立葉級數(shù)方法來生成外部軸的運動軌跡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機械自動化控制領(lǐng)域，具體涉及一種三維打印下的外部軸優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

三維打印在打印大型物件的時候，一般借助于外部軸來實現(xiàn)。目前機器人三維打印的主要方法是通過描述一系列的三維空間點，通過離線文件的形式傳輸給機器人，機器人再通過內(nèi)置的反向運動學(xué)算法算出機器人自身每個軸的需要轉(zhuǎn)動的度數(shù)，從而使得自身的末端工具頭能夠達到目標(biāo)點。

線性外部軸的作用就是把機器人移動到目標(biāo)點的附近，使得目標(biāo)點在機器人的作業(yè)半徑之內(nèi)，這時機器人就可以順利完成作業(yè)。三維打印的時候，外部軸會根據(jù)目標(biāo)點的改變和機器人的作業(yè)范圍，不斷的改變機械臂的位置。如何根據(jù)目標(biāo)點的位置來決定外部軸的運動，從而把機器人送到目標(biāo)點附近存在著如下幾種方案：方案一，使外部軸的運動完全跟隨目標(biāo)點的移動。即為外部軸做下一個動作和下一個目標(biāo)點與已完成目標(biāo)點的位移完全一致。使得機器人的的軸關(guān)節(jié)運動最小化。例如，CN201911146612.0一種基于分步優(yōu)化的多機器人多工位協(xié)作點焊作業(yè)規(guī)劃方法。主要是通過優(yōu)化電焊點的排序來進行路徑優(yōu)化。方案二，如圖1所示，通過手工編程調(diào)整外部軸的運動，以此減小外部軸的多余運動。CN201820931272.7多機器人在軌聯(lián)動系統(tǒng)光柵定位配合協(xié)調(diào)裝置。通過硬件來進行配合協(xié)調(diào)多機器人的軌道運動。方案三，如圖2所示，通過多項式函數(shù)對比較簡單機械的運動軌跡進行平滑優(yōu)化。

但是，方案一中無論外部軸作為一個相比機器人的設(shè)備，是不夠精確的，而且緩慢。大部分運動線性外部軸來承擔(dān)會造成打印時間變長，打印效果也會下降。方案二中，缺點是耗時耗力，在大型復(fù)雜形體的三維打印中，外部軸的運動會比較復(fù)雜。如果每一段都進行手工編程，實際工程會耗費大量人工進行編程。方案三，計算量會比較大，而且這種算法并不適合三維打印，因為三維打印，尤其是層級打印的特點是周期性重復(fù)性。

因此，需要研發(fā)一種便捷、穩(wěn)定的外部軸優(yōu)化方法。能夠通過傅立葉級數(shù)方法來生成外部軸的運動軌跡。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種便捷、穩(wěn)定的外部軸優(yōu)化方法。能夠通過傅立葉級數(shù)方法來生成外部軸的運動軌跡。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種三維打印下的外部軸優(yōu)化方法，包括驅(qū)動機構(gòu)，所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動連接有外部位移軸，所述外部位移軸一端驅(qū)動設(shè)置在操作區(qū)上方，所述外部位移軸的另一端驅(qū)動連接有與操作區(qū)對應(yīng)的操作部。

所述驅(qū)動機構(gòu)的外部位移軸的動作優(yōu)化方法包括以下步驟。

步驟S1，采集待加工的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)點陣模型數(shù)據(jù)。

步驟S2，獲取產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)點陣模型數(shù)據(jù)中目標(biāo)點的空間位置，并根據(jù)外部位移軸的運動方向?qū)δ繕?biāo)點的空間位置進行拆分，得到X軸或/和Y軸或/和Z軸的分量在時間軸上的運動軌跡。

步驟S3，目標(biāo)點位于外部位移軸方向上的X軸或/和Y軸或/和Z軸的分量在時間軸上的運動軌跡通過切片軟件或/和切片程序進行切片分量形成X軸分量的或/和Y軸分量的或/和Z軸分量的原函數(shù)f₁(t)；且t代表的是此目標(biāo)點在整個目標(biāo)點集中的序號。