本發(fā)明涉及數(shù)控插補(bǔ)，具體涉及一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)方法。

背景技術(shù)：

1、數(shù)控插補(bǔ)是彌補(bǔ)cad/cam軟件對工件的加工路徑以離散點(diǎn)表示的結(jié)果，控制刀具在路徑點(diǎn)間移動，而以路徑點(diǎn)位置頻繁啟停對直線電機(jī)的損傷較大，啟停時對活動盤整體的沖擊振動較大，容易加劇數(shù)控機(jī)床的磨損。對于復(fù)雜曲線曲面加工路徑的規(guī)劃，常使用nurbs（非均勻有理樣條non?uniform?rational?b-spline）曲線進(jìn)行進(jìn)給速度規(guī)劃以及插補(bǔ)點(diǎn)位置計(jì)算，以避免大量微小段逼近曲線導(dǎo)致加工效率低下和進(jìn)給波動的問題。

2、相關(guān)技術(shù)中，通過1/2路程拆分，并分別作為加減速路段進(jìn)行速度插補(bǔ)，這種方式下，由于工件不同位置走刀復(fù)雜程度不同，傳統(tǒng)規(guī)劃方案通過固定比例路徑拆分的方式，會導(dǎo)致加工的進(jìn)程中對連續(xù)面的加工速度不一致，容易造成切割路線產(chǎn)生一致性偏差，插補(bǔ)流暢度不足，從而導(dǎo)致復(fù)雜走刀階段的走刀精度受到影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決相關(guān)技術(shù)中通過固定比例路徑拆分的方式，會導(dǎo)致加工的進(jìn)程中對連續(xù)面的加工速度不一致，容易造成切割路線產(chǎn)生一致性偏差，插補(bǔ)流暢度不足，從而導(dǎo)致復(fù)雜走刀階段的走刀精度受到影響的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)方法，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、本發(fā)明提出了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)方法，方法包括：

3、獲取線性進(jìn)給路徑上的每一路徑點(diǎn)，從起始路徑點(diǎn)開始獲取不同步長下的起向窗口；其中，窗口為起始路徑點(diǎn)到終止路徑點(diǎn)的最小外接矩形；

4、根據(jù)起向窗口內(nèi)路徑點(diǎn)構(gòu)成的走刀路徑總長、路徑點(diǎn)的數(shù)量以及前后路徑的夾角變化，確定每一路徑點(diǎn)的各向似度；確定不同步長下的各向似度的似度序列；根據(jù)似度序列中元素的變化以及不同步長的起向窗口的長寬比，確定當(dāng)前步長下的截止系數(shù)，根據(jù)截止系數(shù)進(jìn)行步長截止，確定截止窗口；

5、以截止窗口的終止路徑點(diǎn)開始，向起始路徑點(diǎn)方向進(jìn)行不重復(fù)遍歷選取窗口，記為返向窗口；根據(jù)不同步長下返向窗口和起向窗口在同一路徑點(diǎn)的各向似度的數(shù)值，將截止窗口劃分為不同的限制窗口，以限制窗口所對應(yīng)的截止系數(shù)，對限制窗口內(nèi)的路徑點(diǎn)進(jìn)行速度限制；

6、遍歷所有路徑點(diǎn)，根據(jù)所有路徑點(diǎn)的速度限制重新進(jìn)行進(jìn)給速度規(guī)劃。

7、進(jìn)一步地，所述根據(jù)起向窗口內(nèi)路徑點(diǎn)構(gòu)成的走刀路徑總長、路徑點(diǎn)的數(shù)量以及前后路徑的夾角變化，確定每一路徑點(diǎn)的各向似度，包括：

8、將每一路徑點(diǎn)作為窗口最后一個路徑點(diǎn)，確定對應(yīng)窗口內(nèi)起始路徑點(diǎn)與下一路徑點(diǎn)所形成的直線為起始方向直線，并確定窗口次后一個路徑點(diǎn)與最后一個路徑點(diǎn)所形成的直線為終止方向直線；

9、將起始方向直線與終止方向直線所形成的夾角角度，作為路徑夾角角度，計(jì)算路徑夾角角度數(shù)值的相反數(shù)，并歸一化處理，得到夾角指標(biāo)；

10、將窗口內(nèi)所述走刀路徑總長與窗口內(nèi)路徑點(diǎn)的數(shù)量的比值，作為密度分析指標(biāo)；

11、根據(jù)所述夾角指標(biāo)和所述密度分析指標(biāo)，確定窗口最后一個路徑點(diǎn)的各向似度。

12、進(jìn)一步地，根據(jù)所述夾角指標(biāo)和所述密度分析指標(biāo)，確定窗口最后一個路徑點(diǎn)的各向似度，包括：

13、將所述密度分析指標(biāo)與所述夾角指標(biāo)的乘積，歸一化處理作為窗口最后一個路徑點(diǎn)的各向似度。

14、進(jìn)一步地，所述確定不同步長下的各向似度的似度序列，包括：

15、按照步長值由小到大的順序，對不同路徑點(diǎn)的各向似度進(jìn)行排列，得到似度序列。

16、進(jìn)一步地，所述根據(jù)似度序列中元素的變化以及不同步長的起向窗口的長寬比，確定當(dāng)前步長下的截止系數(shù)，包括：

17、計(jì)算當(dāng)前步長以及之前所有步長所對應(yīng)起向窗口的長寬比的均值，得到長寬比均值；

18、將長寬比均值與當(dāng)前步長所對應(yīng)起向窗口的長寬比的差值，作為第一截止系數(shù)；

19、對似度序列中的元素進(jìn)行一階差分處理，并取絕對值得到差分值，將所有差分值的和值與第一截止系數(shù)的乘積，作為當(dāng)前步長下的似度變化指標(biāo)；

20、計(jì)算所述似度變化指標(biāo)與似度序列中元素最小值的差值，作為截止系數(shù)。

21、進(jìn)一步地，根據(jù)截止系數(shù)進(jìn)行步長截止，確定截止窗口，包括：

22、在所述截止系數(shù)大于等于1時，將對應(yīng)步長下的窗口作為截止窗口。

23、進(jìn)一步地，根據(jù)不同步長下返向窗口和起向窗口在同一路徑點(diǎn)的各向似度的數(shù)值，將截止窗口劃分為不同的限制窗口，包括：

24、在截止窗口內(nèi)，將任一步長所對應(yīng)的路徑點(diǎn)位置作為分析位置；

25、根據(jù)分析位置所對應(yīng)起向窗口和返向窗口在各向似度的數(shù)值對比，確定對截止窗口進(jìn)行劃分的限制系數(shù)；

26、根據(jù)每一步長下限制系數(shù)的數(shù)值，確定限制步長，根據(jù)限制步長將截止窗口劃分為不同的限制窗口。

27、進(jìn)一步地，根據(jù)分析位置所對應(yīng)起向窗口和返向窗口在各向似度的數(shù)值對比，確定對截止窗口進(jìn)行劃分的限制系數(shù)，包括：

28、確定起始路徑點(diǎn)至分析位置的窗口為起向分析窗口，確定截止窗口最后一個路徑點(diǎn)至分析位置的窗口為返向分析窗口；

29、將所述返向分析窗口的各向似度與起向分析窗口的各向似度的比值，作為限制系數(shù)。

30、進(jìn)一步地，以限制窗口所對應(yīng)的截止系數(shù)，對限制窗口內(nèi)的路徑點(diǎn)進(jìn)行速度限制，包括：

31、計(jì)算限制窗口內(nèi)所有路徑點(diǎn)的截止系數(shù)的均值，作為截止均值；

32、計(jì)算單位數(shù)值1與截止均值的差值，作為速度限制權(quán)重；

33、將所述速度限制權(quán)重與最大速度的乘積值，作為限制窗口內(nèi)路徑點(diǎn)的走刀限制速度。

34、進(jìn)一步地，遍歷所有路徑點(diǎn)，根據(jù)所有路徑點(diǎn)的速度限制重新進(jìn)行進(jìn)給速度規(guī)劃，包括：

35、對時序上每一路徑點(diǎn)的走刀限制速度進(jìn)行nurbs平滑插補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)刀具路徑的進(jìn)給速度規(guī)劃。

36、本發(fā)明具有如下有益效果：

37、本發(fā)明實(shí)施例中，通過對不同路徑點(diǎn)進(jìn)行起向窗口和返向窗口的綜合分析，結(jié)合起向窗口內(nèi)路徑點(diǎn)構(gòu)成的走刀路徑總長、路徑點(diǎn)的數(shù)量以及前后路徑的夾角變化，確定各向似度，便于根據(jù)各向似度實(shí)現(xiàn)路徑復(fù)雜程度的截止，將路徑復(fù)雜較為一致的相鄰路徑點(diǎn)作為一個整體進(jìn)行分析，進(jìn)而根據(jù)截止窗口內(nèi)返向窗口的遍歷，實(shí)現(xiàn)走刀復(fù)雜程度在不同方向上的精細(xì)化分析，得到限制窗口，限制窗口則是融合了不同方向維度的走刀分析，從而避免僅根據(jù)一個方向進(jìn)行走刀分析導(dǎo)致的一致性偏差；綜上，本發(fā)明實(shí)施例通過起向窗口和返向窗口的不同方向維度特征，從而對走刀路徑進(jìn)行更為精細(xì)化分析，解決了傳統(tǒng)規(guī)劃方案通過固定比例路徑拆分導(dǎo)致的拆分方案不合理，使得走刀過程插補(bǔ)點(diǎn)參數(shù)結(jié)果對全曲面的加工完整性以及插補(bǔ)流暢度的調(diào)整不足，本方案通過將走刀表征更為一致的路徑劃分為一個限制窗口，在同限制窗口內(nèi)進(jìn)行走刀規(guī)劃，保證了插補(bǔ)點(diǎn)的穩(wěn)定效果，提升了插補(bǔ)流暢度，降低了一致性偏差，進(jìn)而提升了走刀精度。

技術(shù)特征：

1.一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)方法，其特征在于，所述根據(jù)起向窗口內(nèi)路徑點(diǎn)構(gòu)成的走刀路徑總長、路徑點(diǎn)的數(shù)量以及前后路徑的夾角變化，確定每一路徑點(diǎn)的各向似度，包括：

3.如權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)方法，其特征在于，根據(jù)所述夾角指標(biāo)和所述密度分析指標(biāo)，確定窗口最后一個路徑點(diǎn)的各向似度，包括：

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)方法，其特征在于，所述確定不同步長下的各向似度的似度序列，包括：

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)方法，其特征在于，所述根據(jù)似度序列中元素的變化以及不同步長的起向窗口的長寬比，確定當(dāng)前步長下的截止系數(shù)，包括：

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)方法，其特征在于，根據(jù)截止系數(shù)進(jìn)行步長截止，確定截止窗口，包括：

7.如權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)方法，其特征在于，根據(jù)不同步長下返向窗口和起向窗口在同一路徑點(diǎn)的各向似度的數(shù)值，將截止窗口劃分為不同的限制窗口，包括：

8.如權(quán)利要求7所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)方法，其特征在于，根據(jù)分析位置所對應(yīng)起向窗口和返向窗口在各向似度的數(shù)值對比，確定對截止窗口進(jìn)行劃分的限制系數(shù)，包括：

9.如權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)方法，其特征在于，以限制窗口所對應(yīng)的截止系數(shù)，對限制窗口內(nèi)的路徑點(diǎn)進(jìn)行速度限制，包括：

10.如權(quán)利要求9所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)方法，其特征在于，遍歷所有路徑點(diǎn)，根據(jù)所有路徑點(diǎn)的速度限制重新進(jìn)行進(jìn)給速度規(guī)劃，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及數(shù)控插補(bǔ)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)方法。該方法包括：獲取線性進(jìn)給路徑上的每一路徑點(diǎn)，從起始路徑點(diǎn)開始獲取不同步長下的起向窗口；根據(jù)起向窗口內(nèi)路徑點(diǎn)特征確定各向似度；組成似度序列；根據(jù)似度序列中元素的變化以及起向窗口的長寬比，確定截止窗口；返向分析得到返向窗口；根據(jù)返向窗口和起向窗口在同一路徑點(diǎn)的各向似度的數(shù)值確定限制窗口，以限制窗口所對應(yīng)的截止系數(shù)，對限制窗口內(nèi)的路徑點(diǎn)進(jìn)行速度限制；遍歷所有路徑點(diǎn)，根據(jù)所有路徑點(diǎn)的速度限制重新進(jìn)行進(jìn)給速度規(guī)劃。本發(fā)明能夠進(jìn)行更為精確的進(jìn)給速度規(guī)劃，降低了一致性偏差，提升了插補(bǔ)流暢度和走刀精度。

技術(shù)研發(fā)人員：竇曉牧,朱濤,王剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京高商機(jī)電科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15