[發明專利]一種基于插補數據的多軸加工輪廓誤差預補償方法

有效

• 申請號: 202011548092.9
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112731865B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 楊建中;朱萬強;周會成;張建雄;高嵩;張成磊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種基于插補數據的多軸加工輪廓誤差預補償方法，其特征在于，包括如下步驟：

(S1)將工件G代碼作為數控系統的輸入；

(S2)使數控系統在非加工狀態下空載運行，對于多軸加工，則在插補過程中，根據指令插補點相互位置，同步確定各指令插補點處的旋轉軸角度，運行完成后，獲取所述數控系統反饋的實際插補數據，以計算每一個實際插補點處的輪廓誤差矢量，若輪廓誤差滿足預設的精度要求，則轉入步驟(S6)；若不滿足，則轉入步驟(S3)；

(S3)基于所計算的輪廓誤差矢量對指令插補點進行修正，以減小實際插補點與理論加工軌跡之間的誤差；

(S4)對于每一個G代碼段，獲得屬于所述G代碼段的修正后的指令插補點，并對所獲得的指令插補點進行樣條擬合，得到用于描述所述G代碼段的刀尖點加工軌跡的樣條曲線，擬合過程中，維持所述G代碼段端點對應的旋轉軸角度不變；

(S5)將各G代碼段所對應的樣條曲線以及刀位點對應旋轉軸角度作為所述數控系統新的輸入，并轉入步驟(S2)；

(S6)將最后一次擬合得到的樣條曲線，以及各指令插補點處的旋轉軸角度作為預補償后的結果，預補償結束。

2.如權利要求1所述的基于插補數據的多軸加工輪廓誤差預補償方法，其特征在于，所述步驟(S4)中，對屬于所述G代碼段的修正后的指令插補點進行樣條擬合，得到用于描述所述G代碼段的加工軌跡的樣條曲線，其方式包括：

以所述G代碼段的端點p_k、p_k+1的切矢作為變量，以相鄰G代碼段在端點處至少滿足G2連續作為約束條件、以修正后的指令插補點到擬合曲線的偏差之和最小作為目標函數，得到一個工程優化問題，通過求解所述工程優化問題，得到所述G代碼段對應的樣條曲線。

3.如權利要求2所述的基于插補數據的多軸加工輪廓誤差預補償方法，其特征在于，所述步驟(S4)中，采用Hermite樣條進行擬合。

4.如權利要求3所述的基于插補數據的多軸加工輪廓誤差預補償方法，其特征在于，所述工程優化問題的數學模型如下：

其中，n表示指令插補點總數；P_i′表示一個修正后的指令插補點，P_i表示指令插補點P_i′到Hermite樣條曲線距離最小的對應點，Δ_i(u_i)＝||P_i′P_i||表示指令插補點P_i′與點P_i之間的距離；P_i′＝(x′_i,y′_i,z′_i)＝P(u_i)，u_i表示指令插補點P_i′在所述Hermite樣條曲線上的參數；P(u_i)表示Hermite樣條擬合曲線的表達式；λ_i-1r、λ_il、λ_ir和λ_i+1l分別表示相鄰兩段G代碼段所對應的兩段樣條曲線中，前一段樣條曲線的左端點切矢模長和右端點切矢模長，以及后一段樣條曲線的左端點切矢模長和右端點切矢模長，f和g分別表示所述前一段樣條曲線和所述后一段樣條曲線的二階導矢函數。

5.如權利要求4所述的基于插補數據的多軸加工輪廓誤差預補償方法，其特征在于，通過求解所述工程優化問題，得到所述G代碼段對應的樣條曲線，包括：通過求解所述工程優化問題，得到所述G代碼段的端點p_k、p_k+1的切矢模長，確定所述G代碼段的端點p_k、p_k+1的切矢方向后，得到所述G代碼段的端點p_k、p_k+1的切矢代入Hermite樣條擬合曲線的表達式由此得到所述G代碼段的樣條曲線；

其中，H₀(u)、H₁(u)、H₂(u)、H₃(u)為基函數。