[发明专利]面向复杂多轴系统的B样条曲线计算加速方法

权利要求书

1.面向复杂多轴系统的B样条曲线计算加速方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用设定的关键点规划B样条曲线路径；

基于B样条曲线路径进行速度规划，得到每个控制周期在B样条曲线路径上的期望长度；

在独立的内核中利用数值积分方法求解B样条曲线路径参数关于曲线长度的关系；

利用B样条曲线的参数方程，根据得到的B样条曲线路径参数,确定规划的空间位置点；

将空间位置点发给执行机构，驱动设备移动。

2.根据权利要求1所述的面向复杂多轴系统的B样条曲线计算加速方法，其特征在于，所述利用设定的关键点规划B样条曲线路径具体如下：

根据设定的关键点得到控制点，再利用控制点确定样条曲线C(u)；

其中，P_i为第i个控制点，n为控制点个数，N_i,p(u)为定义在非周期并且非均匀节点矢量U上的p次B样条基函数；U包含m+1个节点；a、b分别为u的下限和上限；

U＝{a,…,a,u_p+1,…u_m-p-1,b,…b}。

3.根据权利要求1所述的面向复杂多轴系统的B样条曲线计算加速方法，其特征在于，所述基于B样条曲线路径进行速度规划，得到每个控制周期在B样条曲线路径上的期望长度，包括以下处理过程：

在B样条曲线路径上的运动速度满足S型速度，根据给定的最大速度、最大加速度、最大加加速度、起始及终止的速度和加速度，规划在B样条曲线路径上的运动速度，进而积分得到每个控制周期在B样条曲线路径上的期望长度。

4.根据权利要求1所述的面向复杂多轴系统的B样条曲线计算加速方法，其特征在于，所述利用数值积分方法求解B样条曲线路径参数对于曲线长度的关系，包括以下步骤：

数值积分法表达式如下：

其中：为B样条曲线路径参数u为x_w时的曲线长度，f(·)为样条曲线C(u)的导数；[x_k-1，x_k]表示将定义域[a，b]进行W等分后的小区间，表示W等分节点的横坐标，表示子区间[x_k-1，x_k]的中点；W为正整数，a、b分别为u的下限和上限；

将每个控制周期在B样条曲线路径上的期望长度带入上述函数S(u)的反函数中，即可确定B样条曲线路径参数u。

5.根据权利要求1或4所述的面向复杂多轴系统的B样条曲线计算加速方法，其特征在于，所述利用数值积分方法求解B样条曲线路径参数关于曲线长度的关系步骤是在独立的cpu核中运行，计算过程不占用控制周期时间。

6.根据权利要求1所述的面向复杂多轴系统的B样条曲线计算加速方法，其特征在于，根据B样条曲线路径参数利用B样条曲线函数确定规划的空间位置点具体为：根据B样条曲线路径参数u，利用B样条曲线确定笛卡尔空间位置点；样条曲线如下：

其中，P_i为第i个控制点，n为控制点个数，N_i,p(u)为定义在非周期并且非均匀节点矢量U上的p次B样条基函数；U包含m+1个节点；a、b分别为u的下限和上限；

U＝{a,…,a,u_p+1,…u_m-p-1,b,…b}；

C(u)作为曲线参数为u时的笛卡尔空间位置点。