数控曲线切割的刀轴轨迹修正控制方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及数控膜材切割加工，特别涉及一种数控曲线切割的刀轴轨迹修正控制方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、当前手机膜、平板膜等电子产品保护膜的数控曲线切割加工普遍采用刀尖偏置式平移切割刀头，刀尖与驱动刀轴中心存在固定间距，且刀刃相对刀轴轴线倾斜设置；刀头无主动旋转驱动机构，切割进给时受膜材反作用力带动被动随动旋转，设备仅能直接控制刀轴中心完成位移运动。现有切割控制方案一般适配直线曲线加工，直线段切线延伸方向恒定，直接沿切线延伸方向做等距偏移即可修正偏置间距；但产品曲线大量包含圆角、圆弧、直线圆弧衔接复合曲线，传统控制方式未区分曲线各点位实时变化的切线与切线延伸方向，直接套用直线偏移逻辑会造成曲线边角收缩或外扩；依赖曲线解析方程逐点求导计算切线方向。针对无解析式离散采样曲线难以完成运算，需额外配置高精度曲线拟合模块提升硬件成本；对于圆形、圆弧、直圆衔接曲线未设置简化几何运算逻辑，全程执行通用逐点偏移算法，系统运算量大，设备切割响应速度慢。另外传统加工缺少相切入刀、相切出刀的配套偏移轨迹，垂直落刀与直接收刀会在保护膜边缘留下明显切痕、产生膜材拖拽毛边，大幅降低电子产品膜成品良率。

技术实现思路

1、本发明的主要目的为提供一种数控曲线切割的刀轴轨迹修正控制方法、装置、设备及介质，通过以电子产品膜目标曲线构建刀尖目标行进路径，借助外部参考点位结合离散采样点几何求解曲线切线，分通用曲线、圆弧、直线圆弧复合曲线三类逻辑沿曲线切线线段延伸方向等距偏移生成刀轴中心轨迹，并配套相切入刀、出刀偏移轨迹控制刀头整体平移加工，适配刀刃倾斜、被动随动旋转的刀尖偏置式切割刀头，以实现修正刀尖与刀轴中心偏置间距引起的轨迹误差、消除曲线切割变形、提升电子产品膜曲线边缘切割精度与成品外观良率的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种数控曲线切割的刀轴轨迹修正控制方法，包括以下步骤：

3、获取待加工曲线的曲线数据，将待加工曲线确定为刀尖目标行进路径；

4、选取参考点位，结合刀尖目标行进路径上的采样点位构建几何图形，通过几何图形计算采样点位对应的曲线切线方向，以采样点位为切点，将刀尖至刀轴中心的固定间距线段作为曲线切线线段；

5、以刀尖目标行进路径上的采样点位为基准，沿曲线切线线段的延伸方向偏移与刀尖至刀轴中心固定间距相等的距离，得到各采样点为对应的刀轴中心点位，按采样点位顺序连接全部刀轴中心点位，生成刀轴中心实际行进轨迹，所述刀轴中心点位位于刀尖采样点位沿曲线行进切线的前方；

6、控制刀轴中心沿所述刀轴中心实际行进轨迹平移运动，刀轴中心沿刀轴中心实际行进轨迹持续移动，刀尖与刀轴中心的连线始终与刀尖目标行进路径相切，刀尖根据所述待加工曲线进行切割加工。

7、进一步地，获取待加工曲线的曲线数据，将待加工曲线确定为刀尖目标行进路径的步骤，包括：

8、识别待加工曲线的几何类型；

9、若待加工曲线为离散无解析表达式的曲线，采集待加工曲线上的多个离散采样点位数据，对多个离散采样点位进行连续曲线拟合，生成平滑连续的待加工曲线，将拟合生成的平滑连续的待加工曲线，确定为刀尖目标行进路径；

10、若待加工曲线具备解析函数表达式，直接调取对应的解析函数表达式，生成连续的待加工曲线并确定为刀尖目标行进路径。

11、进一步地，选取参考点位，结合刀尖目标行进路径上的采样点位构建几何图形，通过几何图形计算采样点位对应的曲线切线方向，以采样点位为切点，将刀尖至刀轴中心的固定间距线段作为曲线切线线段的步骤，包括：

12、选取处于刀尖目标行进路径外部的参考点位；

13、将参考点位分别与刀尖目标行进路径上相邻两组采样点位直线连接，围成封闭多边形；

14、基于封闭多边形各边的位置关系计算采样点位对应的近似切线方向；

15、以当前采样点位作为切点，将长度等于刀尖至刀轴中心固定间距的线段沿切线方向延伸，得到刀尖至刀轴中心的切线线段。

16、进一步地，以刀尖目标行进路径上的采样点位为基准，沿曲线切线线段的延伸方向偏移与刀尖至刀轴中心固定间距相等的距离，得到各采样点为对应的刀轴中心点位，按采样点位顺序连接全部刀轴中心点位，生成刀轴中心实际行进轨迹，所述刀轴中心点位位于刀尖采样点位沿行进方向的前方的步骤，包括：

17、依次选取刀尖目标行进路径上的全部采样点位，逐一确定每个采样点位对应的曲线切线线段延伸方向；

18、以刀尖目标行进路径上的每个采样点位为基准，沿对应采样点位的切线线段延伸方向移动与刀尖至刀轴中心固定间距相等的距离，得到每个采样点位一一对应的刀轴中心点位；

19、将全部刀轴中心点位按对应采样点位的顺序依次连接，生成连续的刀轴中心实际行进轨迹。

20、进一步地，以刀尖目标行进路径上的采样点位为基准，沿曲线切线线段的延伸方向偏移与刀尖至刀轴中心固定间距相等的距离，得到各采样点为对应的刀轴中心点位，按采样点位顺序连接全部刀轴中心点位，生成刀轴中心实际行进轨迹，所述刀轴中心点位位于刀尖采样点位沿行进方向的前方的步骤，还包括：

21、若刀尖目标行进路径为圆形或圆弧形，确定圆形或圆弧形曲线的圆心位置与曲线半径；

22、以相同的圆心位置为基准，结合刀尖至刀轴中心的固定间距确定刀轴中心轨迹的半径；

23、根据确定的圆心位置与刀轴中心轨迹的半径，生成与刀尖目标行进路径为同心圆的刀轴中心实际行进轨迹。

24、进一步地，以刀尖目标行进路径上的采样点位为基准，沿曲线切线线段的延伸方向偏移与刀尖至刀轴中心固定间距相等的距离，得到各采样点为对应的刀轴中心点位，按采样点位顺序连接全部刀轴中心点位，生成刀轴中心实际行进轨迹，所述刀轴中心点位位于刀尖采样点位沿行进方向的前方的步骤，还包括：

25、若刀尖目标行进路径由直线段与圆弧段相切衔接组成，沿加工行进方向区分直线段衔接圆弧段、圆弧段衔接直线段两种衔接顺序，分别提取直线段与圆弧段的曲线参数；

26、对直线段沿切线延伸方向偏移与刀尖至刀轴中心固定间距相等的距离，得到对应的刀轴中心直线轨迹段；

27、对圆弧段采用同心圆偏移方式处理，得到对应的刀轴中心圆弧轨迹段；

28、根据当前衔接顺序计算对应的过渡修正转角，依据过渡修正转角确定刀轴中心直线轨迹段与刀轴中心圆弧轨迹段的衔接点坐标，使两段轨迹在衔接点处相切衔接，生成完整的刀轴中心实际行进轨迹。

29、进一步地，控制刀轴中心沿所述刀轴中心实际行进轨迹平移运动，刀轴中心沿刀轴中心实际行进轨迹持续移动，刀尖与刀轴中心的连线始终与刀尖目标行进路径相切，刀尖根据所述待加工曲线进行切割加工的步骤，包括：

30、在刀尖目标行进路径的起始位置设置入刀点，生成从曲线外部延伸至入刀点且与曲线相切的入刀引线，并对应生成入刀引线的刀轴偏移轨迹；

31、在刀尖目标行进路径的终止位置设置出刀点，生成从出刀点延伸至曲线外部且与曲线相切的出刀引线，并对应生成出刀引线的刀轴偏移轨迹；

32、控制刀轴中心沿入刀引线的刀轴偏移轨迹移动至入刀位置，再沿刀轴中心实际行进轨迹进行主体曲线切割，沿出刀引线的刀轴偏移轨迹移出工件，完成完整的曲线切割加工。

33、本发明还提供一种数控曲线切割的刀轴轨迹修正控制装置，包括：

34、数据获取模块，用于获取待加工曲线的曲线数据，将待加工曲线确定为刀尖目标行进路径；

35、方向确定模块，用于选取参考点位，结合刀尖目标行进路径上的采样点位构建几何图形，通过几何图形计算采样点位对应的曲线切线方向，以采样点位为切点，将刀尖至刀轴中心的固定间距线段作为曲线切线线段；

36、轨迹生成模块，用于以刀尖目标行进路径上的采样点位为基准，沿曲线切线线段的延伸方向偏移与刀尖至刀轴中心固定间距相等的距离，得到各采样点为对应的刀轴中心点位，按采样点位顺序连接全部刀轴中心点位，生成刀轴中心实际行进轨迹，所述刀轴中心点位位于刀尖采样点位沿曲线行进切线的前方；

37、路径切割模块，用于控制刀轴中心沿所述刀轴中心实际行进轨迹平移运动，刀轴中心沿刀轴中心实际行进轨迹持续移动，刀尖与刀轴中心的连线始终与刀尖目标行进路径相切，刀尖根据所述待加工曲线进行切割加工。

38、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述数控曲线切割的刀轴轨迹修正控制方法的步骤。

39、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述数控曲线切割的刀轴轨迹修正控制方法的步骤。

40、本发明提供的数控曲线切割的刀轴轨迹修正控制方法、装置、设备及介质，具有以下有益效果：

41、本发明通过外部参考点位构建多边形几何求解切线方向，仅依靠离散采样点位完成近似求导，同时支持解析函数精确求解，适配各类异形无解析式曲线与标准规则曲线，降低数控设备运算门槛。通过分层设置一般形式曲线逐点偏移、圆弧同心圆简化偏移、直圆分段相切偏移三套计算逻辑，通用算法覆盖全部曲线，圆弧复合曲线启用几何简化公式，大幅缩减系统运算量，提升了切割轨迹生成效率。以刀尖目标行进路径为统一基准沿曲线切线线段延伸方向等距偏移生成刀轴轨迹，全程修正刀尖与刀轴中心偏距间距引起的切割轨迹误差，曲线各位置刀尖均可精准贴合目标曲线，解决圆弧边角尺寸变形问题，适配刀刃倾斜、被动随动旋转的刀头结构，提升了保护膜曲线加工精度。此外，还配套设置相切入刀引线与相切出刀引线并同步生成偏移轨迹，刀头全程平移无主动旋转，入刀、主体切割、出刀轨迹连续平滑，消除工件边缘切痕与毛边缺陷，提升产品外观品质与加工良率。整套方法逻辑可适配批量电子产品膜高精度切割生产。