[发明专利]型腔数控加工螺旋曲线轨迹规划方法

摘要

本发明涉及一种型腔数控加工螺旋曲线轨迹规划方法。将型腔边界嵌入到高一维空间的水平集函数中去，水平集函数的零水平集即为型腔边界，将水平集函数初始化为符号距离函数。通过求解水平集方程得到型腔边界的偏置，修正水平集方程的速度函数，使高曲率区域在生成偏置线时能够光滑。通过控制边界推进的时间来控制偏置线间的距离，型腔边界推进的过程中，自然处理复杂的拓扑变化，然后分别在不同区域进行螺旋曲线轨迹规划。本发明适用于普通型腔与复杂型腔的数控加工系统刀具轨迹规划，刀具轨迹连续、光滑，对于复杂的带岛型腔，可以实现区域自动分割，在不同区域分别进行螺旋曲线轨迹规划。

主权项

1、一种型腔数控加工螺旋曲线轨迹规划方法，其特征在于包括如下步骤：1)将型腔边界嵌入到高一维空间的水平集函数中去，水平集函数的零水平集即为型腔边界，将水平集函数初始化为符号距离函数；2)控制型腔边界运动的方程为水平集方程，通过求解水平集方程得到型腔边界的偏置，引入曲率项来修正水平集方程的速度函数，使高曲率区域在生成偏置线时能够光滑；根据型腔边界推进的距离为推进的速度与推进时间的乘积的关系式，通过控制型腔边界推进的时间控制偏置线间的距离；在曲率为零的地方产生原象的等距线，在曲率不为零的地方产生光滑的偏置线；3)对于型腔内包含多个岛屿且型腔边界与岛屿轮廓可能包括自由形状曲线的复杂型腔，型腔边界向内推进时，当遇到岛屿的时候则停止推进，然后将岛屿与型腔边界共同推进，形成区域分割；或者，将岛屿的边界向外推进，当遇到型腔边界的时候则停止岛屿边界的推进，然后将岛屿与型腔的边界共同推进；由此在型腔边界推进的过程中产生区域的自动分割；4)对于每一个分割区域，利用计算几何理论，在每一条偏置线上按照等弧长原则选择N个离散点，然后通过求解偏置线的法线微分方程，获取在离散点处相邻偏置线间的N条横截线；将N条横截线进行N等分，在每条横截线上选择一个点，所选择的点与内轮廓的距离逐渐增加，然后依次连接所选择的点，构造螺旋曲线；5)所有不同分割区域的螺旋曲线构造完成后，即完成型腔数控加工螺旋曲线轨迹规划。