[发明专利]一种样条曲线过滤拐角的插补方法及其插补系统

说明书

本发明涉及数控技术领域，具体涉及一种样条曲线过滤拐角的插补方法。所述插补方法包括步骤：根据当前插补点参数和预设插补精度，计算当前周期的理论插补弦长，以当前周期的理论插补弦长和上一周期的实际插补弦长之间的最小值作为当前周期的参考插补弦长；根据参考插补弦长计算出下一插补点的参数值，根据下一插补点的参数值计算得到当前周期的实际插补弦长。本发明还涉及一种样条曲线过滤拐角的插补系统。通过当前插补点的节点参数值u_i确定下一插补点的节点参数值u_i+1，使当前周期的插补弦长不大于上一周期的实际插补弦长，对样条曲线进行实时插补，以合理的速度过渡拐角，保证切割精度，提升切割效果，同时也提高切割质量和切割效率。

技术领域

本发明涉及数控技术领域，具体涉及一种样条曲线过滤拐角的插补方法及其插补系统。

背景技术

在数控机床中，刀具不能严格地按照要求加工的曲线运动，只能用折线轨迹逼近所要加工的曲线。插补是机床数控系统依照一定方法确定刀具运动轨迹的过程。也可以说，数控系统根据给定的曲线函数，在理想的轨迹上的已知点之间，进行数据点密化，按照某种算法确定一些中间点的方法，称为插补，插补也称为数据点的密化。具体地，数控装置根据输入的零件程序的信息，将程序段所描述的曲线的起点、终点之间的空间进行数据密化，从而形成要求的轮廓轨迹，这种数据密化机能就称为插补。

插补是数控机床进行平板切割的基础，插补精度决定了切割质量。传统的CNC系统只有直线和圆弧两种插补方式，但在连续短直线或小圆弧处，只进行直线或圆弧插补，在拐角处会造成严重失真，影响切割效果，降低切割质量和切割效率，且对机械设备造成一定的磨损。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对现有技术的不足，提供一种样条曲线过滤拐角的插补方法及其插补系统，克服现有插补方式中因拐角处严重失真而导致的切割精度低、切割效果差，进而降低切割质量和切割效率的问题。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种样条曲线过渡拐角的插补方法，所述插补方法包括：

步骤B、根据当前插补点参数和预设插补精度，计算当前周期的理论插补弦长，以当前周期的理论插补弦长和上一周期的实际插补弦长之间的最小值作为当前周期的参考插补弦长；

步骤C、根据参考插补弦长计算出下一插补点的参数值，根据下一插补点的参数值计算得到当前周期的实际插补弦长。

本发明的更进一步优选方案是:所述步骤B之前还包括：

步骤A、赋予初始插补点参数值。

本发明的更进一步优选方案是:所述步骤C之后还包括：

步骤D、每完成一次插补，判断节点参数值是否在预设定义域内，当是时，继续进行下一插补；当否时，则结束插补。

本发明的更进一步优选方案是:所述步骤B具体包括：

步骤B1、根据当前插补点参数，通过对非均匀有理B样条曲线函数进行求导，计算当前插补点的曲率；

步骤B2、根据当前插补点的曲率，计算在曲率和插补精度限制下的最大插补弦长作为理论插补弦长；

步骤B3、比较当前周期的理论插补弦长和上一周期的实际插补弦长，将二者之间的最小值作为当前周期的参考插补弦长。

本发明的更进一步优选方案是:所述步骤B3具体包括：

判断当前周期的理论插补弦长是否大于上一周期的实际插补弦长，当是时，赋予当前周期的参考插补弦长等于上一周期的实际插补弦长；当否时，赋予当前周期的参考插补弦长等于当前周期的理论插补弦长。

本发明的更进一步优选方案是:所述样条曲线过渡拐角的插补方法基于非均匀有理B样条曲线，所述非均匀有理B样条曲线函数的一分段有理多项式矢函数公式为：