[發(fā)明專利]基于曲率極大值優(yōu)化的刀具軌跡光順方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211474786.1
• 申請(qǐng)日: 2022-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN115857432A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃諾帝;華力;張楊;朱利民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/408
• 分類號(hào): G05B19/408
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種基于曲率極大值優(yōu)化的刀具軌跡光順方法，其特征在于，包括：

步驟1：計(jì)算組成刀具軌跡的離散點(diǎn)的離散曲率，根據(jù)離散曲率把原軌跡劃分為多條子軌跡；

步驟2：優(yōu)化子軌跡上的離散點(diǎn)位置，降低子軌跡的離散曲率極大值，得到優(yōu)化后的新離散點(diǎn)；

步驟3：對(duì)新離散點(diǎn)進(jìn)行弦長(zhǎng)參數(shù)化，求取其對(duì)應(yīng)參數(shù)，并從中提取特征點(diǎn)，確定節(jié)點(diǎn)矢量，構(gòu)造初始三次B樣條擬合曲線；

步驟4：計(jì)算新離散點(diǎn)的擬合誤差，迭代增加、更新B樣條曲線的控制點(diǎn)，直到生成滿足公差要求的B樣條擬合曲線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于曲率極大值優(yōu)化的刀具軌跡光順方法，其特征在于，所述步驟1包括：

利用二階差商估計(jì)二階微商的方法求取離散點(diǎn)的離散曲率，設(shè)刀具軌跡上兩條相鄰線性段Q_j-1Q_j和Q_jQ_j+1包含三個(gè)離散點(diǎn)Q_j-1、Q_j、Q_j+1，則點(diǎn)Q_j的離散曲率為：

其中，α_j表示向量和/所成的夾角；

根據(jù)所有離散點(diǎn)的離散曲率，找到所有的離散曲率極大值和極小值，并把極大值和極小值分別按照其對(duì)應(yīng)點(diǎn)的順序排序，在取到離散曲率極小值的點(diǎn)中選擇分割點(diǎn)，把刀具軌跡劃分為多條子軌跡，被選中的分割點(diǎn)的曲率κ_j需滿足以下條件：

其中，為κ_j的前一個(gè)曲率極大值；/是κ_j的后一個(gè)曲率極大值，δ_f是為了避免分割點(diǎn)過密而引入的濾波參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于曲率極大值優(yōu)化的刀具軌跡光順方法，其特征在于，所述步驟2包括：

當(dāng)子軌跡包含的離散點(diǎn)的曲率最大值大于所設(shè)閾值時(shí)，對(duì)該子軌跡上的離散點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于由兩分割點(diǎn)Q_s和Q_e分劃而成的子軌跡，其離散點(diǎn)的優(yōu)化問題由如下優(yōu)化模型描述：

max(κ′_j)

s.t.||q_s||＝0,

||q_e||＝0,

||q_j||≤d,sje

其中，q_s、q_e為分割點(diǎn)Q_s和Q_e的變化矢量，優(yōu)化變量q_j代表離散點(diǎn)位置的變化矢量；d是q_j的上界，代表優(yōu)化后的離散點(diǎn)和原離散點(diǎn)的最大距離，其應(yīng)小于曲線擬合公差；s、j、e為對(duì)應(yīng)位置點(diǎn)的序列號(hào)；κ′_j表示優(yōu)化后的離散點(diǎn)的離散曲率，通過如下計(jì)算得到：

其中，Q′_j是優(yōu)化后的新離散點(diǎn)，α′_j則是向量與/之間的夾角。