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专利号: 2017113387247
申请人: 成都航空职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 塑料的加工;一般处于塑性状态物质的加工
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用于3D打印控制系统的轨迹算法,其特征在于:包括以下步骤:S1、根据当前位置到预定位置的距离,计算矢量长度,并根据矢量长度创建节点;

S2、通过三个相邻节点得到相邻矢量线段,计算线段之间的角度和曲率半径,并根据线段之间的角度和曲率半径计算线段的起点最大速度和终点最大速度;

S3、根据线段的起点最大速度和终点最大速度判断当前线段的第一个节点是否是一条准直线的第一个节点,是则直接加入准直线节点链表并进入步骤S5;否则进入步骤S4;

S4、判断相邻线段的节点速度变化情况,若相邻线段的节点速度为上升,则将该节点加入准直线;若相邻线段的节点速度为下降,将节点合并至当前准直线的尾部,根据新准直线和当前准直线创建新节点链表;

S5、根据准直线节点链表和新节点链表更新节点链表数据,并修正当前准直线的运动速度,进而控制3D打印系统的轨迹;

所述通过三个相邻节点得到相邻矢量线段,计算线段之间的角度和曲率半径,并计算线段的起点最大速度和终点最大速度的方法包括方法①或方法②:其中方法①为:将三个相邻的节点依次标记为P1(x1,y1)、P2(x2,y2)和P3(x3,y3),并根据这三个节点确定一个圆,该圆的半径R作为P2点的曲率半径,则:R=L1/(cosθ1),R=L2/(cosθ2),θ=θ1+θ2得到L1×cos(θ‑θ1)=L2×cosθ1进而得到

根据公式

2 2

r=sqrt((x‑x2) +(y‑y2))得到曲率半径,其中

2 2 2 2

y=(d×c‑a×f)/(b×d‑e×a),x=(b×f‑e×c)/(b×d‑e×a),f=x3+y3‑x2‑y2 ,e=

2 2 2 2

2×(y3一y2),d=2×(x3‑x2),c=x2+y2‑x1‑y1,b=2×(y2‑y1),a=2×(x2‑x1);

根据线段之间的角度和曲率半径计算线段的起点最大速度和终点最大速度得到节点的最大允许速度的公式为:

V′c=sqrt(r×Aa)

其中θ是相邻线段的夹角,V′c是最大允许速度,L1为P1点到P2点长度的一半,L2为P2点到P3长度的一半;θ1为∠P1P2O的大小,O为圆心;θ2为∠P3P2O的大小;θ为∠P1P2P3的大小;sqrt为平方根;Aa为常数;

方法②为:将三个相邻的节点依次标记为P1(P1x,P1y)、P2(P2x,P2y)和P3(P3x,P3y),根据这三个点的绝对坐标得到相邻线段的单位矢量:矢量速度方向由 变成 得到X、Y轴产生的速度变化量:根据X、Y轴许可的速度跳变量,按照X、Y轴产生的速度变化量逆推得到拐弯点的最大允许速度,根据公式

取其较小值作为拐弯点的最大允许速度;其中 为X轴到拐点的最大允许速度;

为Y轴到拐点的最大允许速度;v为最大允许速度; 为 的矢量速度方向; 为 的矢量速度方向;l1为P1点到P2点长度的一半,l2为P2点到P3长度的一半;α1为 与X轴的夹角;

α2为 与X轴的夹角;sqrt为平方根;

根据线段的起点最大速度和终点最大速度判断当前线段的第一个节点是否是一条准直线的第一个节点的方法为:

根据规则

①Ci>Ci‑1,Ci>Ci+1②θi≤90°

当任意点Pi同时满足规则①和规则②,则判定此点为一条准直线的第一个节点;其中θi是 和 之间的夹角,Ci=1/ri是任意点Pi的曲率,Ci‑1是点Pi‑1的曲率,Ci+1是点Pi+1的曲率;Pi‑1和Pi+1分别为点Pi前一个点和后一个点。