[发明专利]一种基于点云数据描述的非圆曲面玻璃饰品的研磨方法

摘要

本发明涉及一种基于点云数据描述的非圆曲面玻璃饰品的研磨方法。本发明通过确定控制工件回转运动和纵向跟踪进给的联动数据，对任意非圆曲面玻璃工件外型轮廓进行加工。本发明只需根据玻璃工件轮廓点数据及数控机床的结构参数，就能得到控制工件回转运动和纵向跟踪进给的联动数据。轮廓有无确定的数学模型均能适用，磨削精度高,误差小。较好的克服了工程上通过几何作图法求得异形非圆轮廓加工轨迹的作图繁琐、工作量大等缺点，也克服了曲线拟合的方法，存在拟合误差，公式计算复杂的缺点。

主权项

1.一种基于点云数据描述的非圆曲面玻璃饰品的研磨方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、确定控制工件回转C轴运动和纵向跟踪进给Y轴的联动数据；具体步骤如下：(1)、已知砂轮外圆的方程为：(x‑X)^2+(y‑Y’)^2＝R^2，式中：(X，Y’)为砂轮中心O₁的坐标，R为砂轮的半径；将描述工件轮廓的坐标点数据存储在数组Array1中，并把第一个坐标点的坐标再次存入数组的末尾，数组长度为k；令i为数组的下标，i＝0,1,2,3,……,k‑1，初始位置i＝0；工件中心O坐标为(X，Y)，由此可计算得到每个工件轮廓的坐标点相对应的L_i和θ_i：其中L_i为每个工件轮廓的坐标点到工件中心O的距离，Lmax为所有L_i中的最大值，Lmin为所有L_i中的最小值，θ_i为每个坐标点到工件中心O的连线与前一个坐标点到工件中心连线之间的夹角,θ₀＝0；将数组Array1复制到数组Array2；⑵、对数组Array2内所有坐标点数据进行旋转处理：将数组Array2中所有的坐标点绕工件中心逆时针旋转，旋转角度为第i个坐标点对应的θ_i，通过坐标旋转公式得到一组新的坐标点(x_i’,y_i’)，并将计算结果存放在备份数组Array3中；数组Array2中所有点的旋转后坐标计算完毕后将数组Array3复制到数组Array2，并转入步骤(3)；旋转后的坐标(x_i’,y_i’)计算公式见式(1)、式(2)：x_i’＝(x_i‑X)*cosθ_i‑(y_i‑Y)*sinθ_i+X  (1)；y_i’＝(x_i‑X)*sinθ_i+(y_i‑Y)*cosθ_i+Y  (2)；⑶、分别计算在砂轮沿轴运动过程中，砂轮的中心纵坐标Y₁、Y₂、Y₃，其中Y₁＝Y‑L_i‑R，Y₂＝Y‑Lmax‑R；Y₁的初始值是根据数组Array1中第i坐标点对应的L_i求得，其值为工件中心纵坐标Y减去L_i，再减去砂轮半径R；Y₂的初始值是一个确定值，其值为工件中心纵坐标Y减去Lmax，再减去砂轮半径R；Y₃是Y₁与Y₂和的平均值；(4)、计算砂轮接近程度的值d：Y₃＝(Y₁+Y₂)/2，代入后得到圆的方程式(x‑X)^2+(y‑Y₃)^2＝R^2，判断工件与砂轮接近程度的值d的表达式如式(3)：d＝(x‑X)^2+(y‑Y₃)^2‑R^2  (3)；若存在坐标点使d<0,说明工件轮廓与磨轮外圆相交；若所有点都使得d>0,说明工件轮廓与磨轮外圆相离；当d＝0时，表示工件轮廓与磨轮外圆相切；当|d|近似等于0时，表明工件轮廓与磨轮外圆近似相切；(5)、将Array2中的所有坐标点(x_i’，y_i’)分别代入式(3)中，并求得d的最小值dmin；|dmin|>Δ时，Δ是根据误差要求设定的一个值，满足该条件时就认定此时对应的那个点为近似切点；Δ设置得越小，产生的误差就会越小，但相应的计算量越大，根据误差要求对Δ值进行调整；如dmin<0时，令Y₁＝Y₃，并转入步骤(4)；如dmin>0时，令Y₂＝Y₃，并转入步骤(4)；|dmin|<＝Δ时，此时的砂轮中心纵坐标Y₃赋值给Y_i’，这就是要求的结果，并跳到步骤(6)；(6)、根据步骤⑸的计算结果而得到的纵坐标Y_i’，计算出此时工件中心O到砂轮中心的距离D_i，即D_i＝Y‑Y_i’；根据求得的D_i与工件绕其中心旋转的角度θ_i，从而确定控制工件回转C轴运动和纵向跟踪进给Y轴的联动数据；当i＝k‑1时，说明此时所有的磨削点已经确定，并转入步骤(7)；否则转入步骤⑵，对下一个坐标点数据进行旋转处理；(7)、结束，得到所有的磨削点；步骤二、根据步骤一得出的控制工件回转C轴运动和纵向跟踪进给Y轴的联动数据，磨削任意待加工非圆曲面玻璃饰品的外型轮廓。