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专利号: 2016101234689
申请人: 盐城工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自由曲面加工局部干涉区域边界确定的追踪方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

1)拟合建立自由曲面S和偏置曲面Soffset,参数平面内点(u0,v0)对应的自由曲面S上的点S(u0,v0)和偏置曲面Soffset上的点Soffset(u0,v0)之间对应的主曲率关系式为:设定局部干涉区域边界追踪条件:kmax(u,v)=ktool;其中:km为自由曲面S上的主曲率;km_offset为偏置曲面Soffset上的主曲率,d为偏置曲面Soffset到自由曲面S的距离,kmax(u,v)为自由曲面S上点的最大主曲率,ktool为刀具主曲率;

2)将自由曲面S离散成(m+1)×(n+1)个点,并求取离散点S(ui,vj)处的主曲率,其中i=

0,1,…,m;j=0,1,…,n,通过搜索找到任一初始点对且其主曲率满足条件:ki,j(ui,vj)<ktool<ki,j+1(ui,vj+1);

通过二分法进行一维搜索,确定自由曲面S上一点S(us,vs)满足条件:k(us,vs)=ktool,其中k(us,vs)为自由曲面S上点S(us,vs)的主曲率;并以该点S(us,vs)作为局部干涉区域边界追踪算法的起始点;

3)从起始点S(us,vs)出发,根据计算追踪步长沿着干涉区域边界的密切圆方向,追踪得到局部干涉区域边界的粗略点,具体方法如下:设定弓高允差为ε,根据密切圆及曲率半径r,对应曲率半径为r的圆心角α,则追踪步长s: 追踪步长s在切线方向的投影长度为x,在法向投影长度为y: 其中:β表示弦切角,β=α/2,追踪得到局部干涉区域边界的粗略点的迭代公式:

其中±表示搜索方向,+表示沿着u或v的正向,-表示

沿着u或v的负向;

4)从粗略点出发,采用梯度法迭代搜索,求取局部干涉区域边界的精确点pi+1,梯度法迭代搜索中其迭代公式为: 其中:Δk=|k-ktool|,根据梯度法求得粗略点的迭代计算量Δu'和Δv',并重新计算精确点的主曲率k,然后与刀具主曲率ktool进行比较,迭代终止条件Δk<ε1,其中ε1为给定迭代允差,ku和kv为主曲率k对参数u和v的一阶偏导数;

5)从追踪起始点S(us,vs)出发,根据干涉区域边界是否封闭给出终止条件:(1)当局部干涉区域非封闭时,通过追踪和迭代到达参数域边界,则返回到追踪起始点S(us,vs)进行反向追踪迭代,直到到达参数域另一个边界为止,结束追踪;

(2)当局部干涉区域封闭时,通过追踪和迭代返回到追踪起始点附近,通过判断当前点S(uj,vj)与追踪起始点S(us,vs)距离满足|S(uj,vj)-S(us,vs)|≤ε2时,其中ε2为极小值,结束追踪;

6)确定局部干涉区域边界后,自由曲面S被划分为非局部干涉区域和局部干涉区域,在非局部干涉区域,采用大刀具规划无干涉刀具路径轨迹,在局部干涉区域,采用满足无曲率干涉的最小刀具规划局部干涉刀具路径轨迹。

2.根据权利要求1所述的自由曲面加工局部干涉区域边界确定的追踪方法,其特征在于,步骤1)中采用半径为Rtool的球头刀具加工自由曲面,所有的刀位点位于距离自由曲面S等距离偏置Rtool的偏置曲面Soffset上,且球头刀具主曲率ktool=1/Rtool,ktool大于或等于自由曲面S上的主曲率km。

3.根据权利要求1所述的自由曲面加工局部干涉区域边界确定的追踪方法,其特征在于,步骤5)中所述参数域u,v∈[0,1]。