畫成，并采用雙螺旋線形式的基元，通過矩陣生 成方法生成不同階數(shù)的刀具軌跡，對(duì)刀具軌跡中拐角部分進(jìn)行圓弧處理，再使用映射原理 從而得到曲面上的刀具軌跡。
[0035] 所述步驟1包括如下步驟：
[0036] 步驟1. 1 :根據(jù)曲面形狀和最陡梯度路徑對(duì)曲面進(jìn)行區(qū)域劃分，最陡梯度路徑包 括一組從最低點(diǎn)到最尚點(diǎn)的刀觸點(diǎn)；
[0037] 把最陡梯度路徑作為各區(qū)域的邊界，選取一條最陡梯度路徑為參考邊界，另一條 最陡梯度路徑作為檢查路徑；
[0038] 步驟1. 2 :選取一個(gè)最低點(diǎn)的刀觸點(diǎn)作為起點(diǎn)，計(jì)算下一個(gè)高于最低點(diǎn)刀觸點(diǎn)；判 斷下一個(gè)刀觸點(diǎn)是否超過了檢查路徑，若下一個(gè)刀觸點(diǎn)超過了檢查路徑，則下一個(gè)刀觸點(diǎn) 將被曲面等高線和檢查路徑的交點(diǎn)所代替；
[0039] 步驟1. 3:根據(jù)曲面形狀和殘留高度確定各個(gè)區(qū)域的二維區(qū)域填充曲線的階數(shù)； 重復(fù)步驟1. 2生成相應(yīng)階數(shù)的二維區(qū)域填充曲線，相鄰區(qū)域的二維區(qū)域填充曲線首尾相連 得到二維填充曲線。
[0040] 所述步驟1還包括如下步驟：
[0041] _檢查所述二維填充曲線是否布滿整個(gè)曲面，若是，則進(jìn)如步驟2 ;否則，重新選擇 參考邊界和檢查路徑后重復(fù)步驟1. 2至1. 3。
[0042] 所述二維區(qū)域填充曲線采用矩陣生成方法，具體包括以下步驟：
[0043] 步驟A1 :首先得到基元；
[0044] 步驟A2 :將基元所在各個(gè)第一正方形再細(xì)分為四個(gè)第二正方形，并按照生成規(guī)則 連接各個(gè)區(qū)域的基元；
[0045] 步驟A3 :重復(fù)步驟A2不斷細(xì)分下去，得到不同階數(shù)的二維區(qū)域填充曲線。
[0046] 所述生成規(guī)則為：所述生成規(guī)則為：FK+1表示當(dāng)前階數(shù)K+1階的填充曲線，F(xiàn)K表示 上一階K階的填充曲線，將FK所形成的第一正方形細(xì)分為四個(gè)同等大小的第二正方形，當(dāng)K 為奇數(shù)的時(shí)候，將FK縮小放置在左下角的第二正方形中，右上角的第二正方形中的填充曲 線為將其順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°所得，剩余兩個(gè)第二正方形中的填充曲線則是上下對(duì)稱得到；當(dāng) K時(shí)偶數(shù)的時(shí)候，將FK縮小放置在左上角的第二正方形中，右上角的第二正方形中的填充曲 線跟其一致，左下角的的第二正方形中的填充曲線為將其順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°所得，右下角的 第二正方形中的填充曲線為將其逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°所得，得到四個(gè)第二正方形中的填充曲線 后，用直線水平或垂直連接各個(gè)第二正方形中的填充曲線即可以得到FK+1的填充曲線。
[0047] 采用遞歸算法，在每一小正方形內(nèi)規(guī)定了唯一的入點(diǎn)和出點(diǎn)，小正方形內(nèi)部采用 圖形替換的方式來生成填充曲線。采用迭代變換的方法生成填充曲線，在生成的過程中，將 遞歸填充區(qū)域四等分，每一網(wǎng)格都可以看成上一級(jí)遞歸圖形經(jīng)過縮放、旋轉(zhuǎn)和平移得到，被 分割出的4個(gè)網(wǎng)格分別對(duì)應(yīng)4個(gè)變換。以Hilbert曲線為例，AB⑶表示[0,1]X[0,1]的 正方形變換區(qū)域，折線EFGH為生成基元，生成基元初始變換。遞歸空間的4個(gè)區(qū)域中，每一 區(qū)域都依照一個(gè)變換，從左下角起順時(shí)針分別進(jìn)行4種變換，這4個(gè)變換不存在錯(cuò)切，只需 要考慮縮放、旋轉(zhuǎn)和平移。根據(jù)以上敘述的Hilbert曲線的生成方法，可以得到一般的填充 曲線。
[0048] 以一個(gè)具體的自由曲面的數(shù)控加工刀具軌跡的生成為例，生成基于空間填充曲線 數(shù)控加工刀具軌跡。該曲面既有曲率變化比較劇烈的表面，又有曲率變化不大劇烈的表面， 可以較全面的評(píng)判數(shù)控加工質(zhì)量，如表1所示。
[0049] 表 1
[0050]
[0051] 表1中可以明顯的看出本發(fā)明明顯減少了拐角，改善了表面加工質(zhì)量，同時(shí)刀具 路徑長度明顯減少。
[0052] 以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影 響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于空間填充曲線的數(shù)控加工刀具軌跡生成方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟1:根據(jù)曲面形狀和最陡梯度路徑對(duì)曲面進(jìn)行區(qū)域劃分并根據(jù)殘留高度確定各個(gè) 區(qū)域的二維區(qū)域填充曲線的階數(shù)，進(jìn)而生成相應(yīng)階數(shù)的二維區(qū)域填充曲線，相鄰區(qū)域的二 維區(qū)域填充曲線首尾相連得到二維填充曲線； 步驟2 :根據(jù)映射原理將二維填充曲線映射到空間曲面上從而得到數(shù)控加工刀具軌 跡。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間填充曲線的數(shù)控加工刀具軌跡生成方法，其特征在 于，所述步驟1包括如下步驟： 步驟I. 1 :根據(jù)曲面形狀和最陡梯度路徑對(duì)曲面進(jìn)行區(qū)域劃分，最陡梯度路徑包括一 組從最低點(diǎn)到最尚點(diǎn)的刀觸點(diǎn)； 把最陡梯度路徑作為各區(qū)域的邊界，選取一條最陡梯度路徑為參考邊界，另一條最陡 梯度路徑作為檢查路徑； 步驟1. 2 :選取一個(gè)最低點(diǎn)的刀觸點(diǎn)作為起點(diǎn)，計(jì)算下一個(gè)高于最低點(diǎn)的刀觸點(diǎn)；判斷 下一個(gè)刀觸點(diǎn)是否超過了檢查路徑，若下一個(gè)刀觸點(diǎn)超過了檢查路徑，則下一個(gè)刀觸點(diǎn)將 被曲面等高線和檢查路徑的交點(diǎn)所代替； 步驟1. 3 :根據(jù)曲面形狀和殘留高度確定各個(gè)區(qū)域的二維區(qū)域填充曲線的階數(shù)；重復(fù) 步驟1. 2生成相應(yīng)階數(shù)的二維區(qū)域填充曲線，相鄰區(qū)域的二維區(qū)域填充曲線首尾相連得到 二維填充曲線。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于空間填充曲線的數(shù)控加工刀具軌跡生成方法，其特征在 于，所述步驟1還包括如下步驟： -檢查所述二維填充曲線是否布滿整個(gè)曲面，若是，則進(jìn)如步驟2 ;否則，重新選擇參考 邊界和檢查路徑后重復(fù)步驟1. 2至1. 3。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間填充曲線的數(shù)控加工刀具軌跡生成方法，其特征在 于，所述二維區(qū)域填充曲線采用矩陣生成方法，具體包括以下步驟： 步驟Al :首先得到基元； 步驟A2 :將基元所在的各個(gè)第一正方形再細(xì)分為四個(gè)第二正方形，并按照生成規(guī)則連 接各個(gè)第二正方形的基元； 步驟A3 :重復(fù)步驟A2不斷細(xì)分下去，得到不同階數(shù)的二維區(qū)域填充曲線。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于空間填充曲線的數(shù)控加工刀具軌跡生成方法，其特征 在于，所述生成規(guī)則為：FK+1表示當(dāng)前階數(shù)K+1階的填充曲線，F(xiàn)k表示上一階K階的填充曲 線，將Fk所形成的第一正方形細(xì)分為四個(gè)同等大小的第二正方形，當(dāng)K為奇數(shù)的時(shí)候，將Fk 縮小放置在左下角的第二正方形中，右上角的第二正方形中的填充曲線為將其順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90°所得，剩余兩個(gè)第二正方形中的填充曲線則是上下對(duì)稱得到；當(dāng)K時(shí)偶數(shù)的時(shí)候，將Fk 縮小放置在左上角的第二正方形中，右上角的第二正方形中的填充曲線跟其一致，左下角 的的第二正方形中的填充曲線為將其順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°所得，右下角的第二正方形中的填充 曲線為將其逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°所得，得到四個(gè)第二正方形中的填充曲線后，用直線水平或垂 直連接各個(gè)第二正方形中的填充曲線即可以得到F K+1的填充曲線。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于空間填充曲線的數(shù)控加工刀具軌跡生成方法，其特征在 于，所述刀具軌跡為從頭到尾是一筆畫成，并采用雙螺旋線形式的基元，對(duì)刀具軌跡中拐角 部分進(jìn)行圓弧處理，再使用映射原理從而得到曲面上的刀具軌跡。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于空間填充曲線的數(shù)控加工刀具軌跡生成方法，包括以下步驟：步驟1：根據(jù)曲面形狀和最陡梯度路徑對(duì)曲面進(jìn)行區(qū)域劃分并根據(jù)殘留高度確定各個(gè)區(qū)域的二維區(qū)域填充曲線的階數(shù)，進(jìn)而生成相應(yīng)階數(shù)的二維區(qū)域填充曲線，相鄰區(qū)域的二維區(qū)域填充曲線首尾相連得到二維填充曲線；步驟2：根據(jù)映射原理將二維填充曲線映射到空間曲面上從而得到數(shù)控加工刀具軌跡。本發(fā)明采用了最陡梯度路徑對(duì)曲面進(jìn)行區(qū)域劃分，進(jìn)而生成二維填充曲線，不僅整個(gè)刀具軌跡長度變短，而且其轉(zhuǎn)向的次數(shù)減少為以前的八成左右，而且加工質(zhì)量優(yōu)于大部分方法。
【IPC分類】G05B19/19
【公開號(hào)】CN105022343
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510408578
【發(fā)明人】羅磊, 張澤胤, 朱德宇
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月13日