[发明专利]一种离线编程中的复杂曲面加工轨迹生成方法

权利要求书

1.一种离线编程中的复杂曲面加工轨迹生成方法，包括如下步骤：

步骤1：利用复杂曲面轨迹生成算法初步生成机器人加工轨迹；

步骤2：对步骤1中生成的机器人加工轨迹进行检测，找出机器人运动学中的异常点；

步骤3：对步骤2中找出的异常点进行修正；

步骤4：利用多线程技术进行对异常点修正后的加工轨迹在离线编程软件中进行虚拟仿真；

步骤5：仿真成功后进行后置代码转换到真实环境中运行；

其特征在于，所述步骤2中，所述异常点包括奇异点、轴超限点、不可达点以及跳变点，将所生成的轨迹点按照位姿和机器人机械臂的运动范围进行运动学分析，找出奇异点、不可达点、轴超限点及跳变点，具体步骤如下：

步骤2.1：选取需要进行检测的曲面轨迹，提取轨迹信息，并按轨迹加工顺序将轨迹点按顺序存储，获取轨迹点的总个数，设置运动指令计数标志，初始化为0；

步骤2.2：如果计数标志小于轨迹点总个数，获取当前轨迹点，提取轨迹点信息，反之，进入步骤2.6；

步骤2.3：解析运动指令，通过步骤2.2得到轨迹点信息，通过机器人逆解算法得到在该轨迹点下的运动关节角，如果逆解无解或Jacobian矩阵无反函数，则该点不可达，或该点为奇异点，将轨迹点设为不可达点或奇异点，运动指令计数标志加一，返回步骤2.2；如果逆解有解，解出六个关节角并保存，到步骤2.4；

步骤2.4：由步骤2.3得知当前轨迹点不是不可达点，将逆解求出的六个关节角进行轴超限检测，如果有任意一轴的关节角超出范围，将该轨迹点的轴超限状态设置为激活状态，如果该点是正常点，到步骤2.5；

步骤2.5：根据运动方式，对该点进行插补，在插补过程中，得到一个插补点，如果该点不是最后一个插补点，返回步骤2.2；如果该点是最后一个插补点，将计数标志加1，返回步骤2.2；

步骤2.6：结束，此时检测出该复杂曲面轨迹加工过程中，所有遇到的不可达点及轴超限点，并保存了所有轨迹点及其插补点的关节角；

步骤2.7：进行跳变点检测，具体步骤如下：

步骤2.7.1：首先设置六个关节角的变化量分别为a1，a2，a3，a4，a5，a6；初始化为0，得到包括轨迹点和插补点在内的所有点的个数，设置计数器，初始化为0，设置前一步的六个关节角的值pre1～pre6，初始化为第一个点六个关节角的值；

步骤2.7.2：通过计数器从所有点中按顺序得到一个轨迹点，得到这个点的六个关节角cur1～cur6；

步骤2.7.3：通过公式：得到当前轨迹点关节角的变化量，如果关节角变化量大于50度则将该轨迹点中的跳变标志位激活，表面该轨迹点是一个跳变点；

步骤2.7.4：判断计数器是否小于点的总数，是则返回步骤2.7.2，反之，结束；

通过以上方法将曲面每个轨迹点的状态数据检测更新，将轨迹点分为四类：正常点、不可达点、奇异点、轴超限点、跳变点。

2.根据权利要求1所述离线编程中的复杂曲面加工轨迹生成方法，其特征在于，所述步骤1中，利用基于STEP标准的NURBS复杂曲面轨迹生成算法初步生成机器人加工轨迹，包括如下子步骤：

步骤1.1：获取待加工曲面，其属于基于STEP标准的NURBS曲面；

步骤1.2：提取所述待加工曲面的几何信息及拓扑信息；

步骤1.3：定义约束面、原点坐标、法向正方向、参数范围以及初始平移的间距，采用基于曲率的截面线法生成待加工曲面所有轨迹点的位置坐标；

步骤1.4：对轨迹点进行插补，得到轨迹的姿态信息，用欧拉角表示；

步骤1.5：按照加工次序连接所有生成的轨迹点，并设置轨迹点的运动模式，将第一个轨迹点的运动模式设计为关节空间运动“MOVJ”，其余轨迹点的运动模式设置为笛卡尔空间直线运动“MOVL”。