一种面向多加工场景的多轴轨迹压缩方法与流程

技术特征：
1.一种面向多加工场景的多轴轨迹压缩方法，其特征在于,包括：s1.对原始刀位点进行区间划分；s2.选取每个刀位点子区间的初始压缩节点序列；s3.对每个初始压缩节点序列中的刀位点分别计算其节点矢量，并采用c2连续且单调的三次有理样条构建刀尖曲线与刀轴曲线的参数同步关系；s4.根据每个子区间初始压缩节点序列中的节点、节点矢量和首末端点切矢，反算控制点，进而得到刀尖b样条轨迹，再结合刀尖曲线与刀轴曲线的参数同步关系得到刀轴b样条轨迹；s5.计算每个刀尖点在刀尖点b样条轨迹上的垂足到刀尖点的误差，若所有误差均小于0，则进入步骤s6，否则选择误差最大的刀位点，将其加入到初始压缩节点序列，返回执行步骤s3；s6.计算压缩后所有刀尖点对应的刀轴角度偏差；若所有刀轴角度偏差均小于给定允许值，则进入步骤s7，否则选择刀轴角度偏差最大的刀位点，将其加入到初始压缩节点序列，返回执行步骤s3；s7.遍历所有压缩节点，若相邻压缩节点之间没有其它刀位点，则计算相邻压缩节点之间的弦高误差，若弦高误差均满足设定要求，则输出步骤s4压缩得到的b样条轨迹；否则，针对弦高误差最大的一段，重新进行区间划分，各个区间再依次进入步骤s2中进行压缩。2.根据权利要求1所述的一种面向多加工场景的多轴轨迹压缩方法，其特征在于，步骤s5具体为，计算每个刀尖点在刀尖点b样条轨迹上的垂足到刀尖点所构成的允差空间的超允差误差，若所有超允差误差均小于0，则进入步骤s6，否则选择超允差误差最大的刀位点，将其加入到初始压缩节点序列，返回执行步骤s3；其中，允差空间为刀位点在满足误差要求下可以调整的位置所构成的空间；超允差误差为任意一空间点到允差空间外表面的距离。3.根据权利要求2所述的一种面向多加工场景的多轴轨迹压缩方法，其特征在于，对于减材制造，其允差空间是以刀位点为球心，以允许轮廓误差大小为半径的球型空间。4.根据权利要求3所述的一种面向多加工场景的多轴轨迹压缩方法，其特征在于，超允差误差为任意一空间点到球形空间外表面的距离。5.根据权利要求2所述的一种面向多加工场景的多轴轨迹压缩方法，其特征在于，对于增材加工，其允差空间为圆柱体，所述圆柱体底面圆半径为切向允差绝对值，高为正允差与负允差绝对值之和；其中，切向允差为加工轮廓允差，方向为允差向量的正交方向；允差向量为刀位点在工件表面上的正交投影点指向刀位点的单位矢量；正允差为允差向量方向的允差；负允差为允差向量反方向的允差。6.根据权利要求5所述的一种面向多加工场景的多轴轨迹压缩方法，其特征在于，超允差误差的计算过程具体为，若空间任意一点p与第i个刀尖点c
i
的连线c
i
p与允差空间圆柱体的交点在允差空间圆柱体的底面，且α小于π/2，超允差误差为：||c
i
p||表示c
i
与p之间的距离，d
n
表示正允差，α表示连线c
i
p与允差向量n
i
之间夹角，
表示刀轴矢量在轨迹切矢方向上的投影模长，表示刀轴矢量，表示第i个刀尖点切矢；若连线c
i
p与允差空间圆柱体的交点在允差空间圆柱体的圆柱面，且α小于π/2，超允差误差为：d
t
表示切向允差；若连线c
i
p与允差空间圆柱体的交点在允差空间圆柱体的圆柱面，且α大于π/2，超允差误差为：若连线c
i
p与允差空间圆柱体的交点在允差空间圆柱体的底面，且α大于π/2，超允差误差为：d
‑
n
表示负允差。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的一种面向多加工场景的多轴轨迹压缩方法，其特征在于，步骤s2具体为根据目标压缩比和特征曲率选取每个刀位点子区间的初始压缩节点序列，包括以下步骤：将子区间中第一个刀位点加入压缩节点序列q
comp
中；计算每个刀尖点的离散曲率每个刀轴点的离散曲率以及每个刀位点的特征曲率q
i
表示第i个刀位点，c
i
表示第i个刀尖点，a≤i≤b，a表示初始压缩节点序列第一个刀位点在原始刀位点集合中的下标，b表示初始压缩节点序列最后一个刀位点在原始刀位点集合中的下标；计算每个刀位点的特征曲率积分计算相邻刀位点特征曲率积分的变化量r为目标压缩比；遍历压缩区间中除第一个刀位点和最后一个刀位点的中间刀位点，若g(j)
‑
δg大于等于压缩节点序列q
comp
中最后一个刀位点的特征曲率积分，则将第j个刀位点加入压缩节点序列；将最后一个刀位点加入到压缩节点序列，得到初始压缩节点序列。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的一种面向多加工场景的多轴轨迹压缩方法，其特征
在于，步骤s1包括：计算所有相邻刀尖点之间的距离，与给定长直线长度l
max
比较；若距离大于l
max
，则判定相邻刀尖点之间连线为长直线，按照长直线左侧、长直线自身、长直线右侧的规则划分为三个区间。9.根据权利要求1
‑
8任一项所述的一种面向多加工场景的多轴轨迹压缩方法，其特征在于，步骤s7所述针对弦高误差最大的一段，重新进行区间划分，具体为，若左半边弦高误差更大，则选择左边的刀位点为新的区间划分点，若右半边弦高误差更大，则选择右边的刀位点为新的区间划分点，新的区间划分点将当前压缩区间一分为二。

技术总结
本发明公开了一种面向多加工场景的多轴轨迹压缩方法，属于数控加工领域。本发明采用C2连续且保证单调性的三次有理样条来进行刀尖轨迹与刀轴轨迹之间的参数同步，C2连续保证刀轴矢量的变化连续，并且加速度连续，能使旋转轴运动达到加速度连续；单调保证刀轴点样条参数随刀尖点样条参数增大而增大或不变，不会出现刀轴点回退的情况。本发明实现了误差计算与轨迹压缩方法的解耦，当新的加工场景出现时，只需要设计新的允差空间和对应OTE计算方法即可，而无需修改轨迹压缩流程中的任何一步。本发明利用目标压缩比结合特征曲率积分，不需要迭代，能达到快速选取初始拟合节点的效果，提高压缩效率。提高压缩效率。提高压缩效率。


技术研发人员：杨建中 刘雨康 周会成 高嵩 朱万强 杨少军
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2021.06.16
技术公布日：2021/10/8