[发明专利]一种基于插补数据的多轴加工轮廓误差预补偿方法

权利要求书

1.一种基于插补数据的多轴加工轮廓误差预补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

(S1)将工件G代码作为数控系统的输入；

(S2)使数控系统在非加工状态下空载运行，对于多轴加工，则在插补过程中，根据指令插补点相互位置，同步确定各指令插补点处的旋转轴角度，运行完成后，获取所述数控系统反馈的实际插补数据，以计算每一个实际插补点处的轮廓误差矢量，若轮廓误差满足预设的精度要求，则转入步骤(S6)；若不满足，则转入步骤(S3)；

(S3)基于所计算的轮廓误差矢量对指令插补点进行修正，以减小实际插补点与理论加工轨迹之间的误差；

(S4)对于每一个G代码段，获得属于所述G代码段的修正后的指令插补点，并对所获得的指令插补点进行样条拟合，得到用于描述所述G代码段的刀尖点加工轨迹的样条曲线，拟合过程中，维持所述G代码段端点对应的旋转轴角度不变；

(S5)将各G代码段所对应的样条曲线以及刀位点对应旋转轴角度作为所述数控系统新的输入，并转入步骤(S2)；

(S6)将最后一次拟合得到的样条曲线，以及各指令插补点处的旋转轴角度作为预补偿后的结果，预补偿结束。

2.如权利要求1所述的基于插补数据的多轴加工轮廓误差预补偿方法，其特征在于，所述步骤(S4)中，对属于所述G代码段的修正后的指令插补点进行样条拟合，得到用于描述所述G代码段的加工轨迹的样条曲线，其方式包括：

以所述G代码段的端点p_k、p_k+1的切矢作为变量，以相邻G代码段在端点处至少满足G2连续作为约束条件、以修正后的指令插补点到拟合曲线的偏差之和最小作为目标函数，得到一个工程优化问题，通过求解所述工程优化问题，得到所述G代码段对应的样条曲线。

3.如权利要求2所述的基于插补数据的多轴加工轮廓误差预补偿方法，其特征在于，所述步骤(S4)中，采用Hermite样条进行拟合。

4.如权利要求3所述的基于插补数据的多轴加工轮廓误差预补偿方法，其特征在于，所述工程优化问题的数学模型如下：

其中，n表示指令插补点总数；P_i′表示一个修正后的指令插补点，P_i表示指令插补点P_i′到Hermite样条曲线距离最小的对应点，Δ_i(u_i)＝||P_i′P_i||表示指令插补点P_i′与点P_i之间的距离；P_i′＝(x′_i,y′_i,z′_i)＝P(u_i)，u_i表示指令插补点P_i′在所述Hermite样条曲线上的参数；P(u_i)表示Hermite样条拟合曲线的表达式；λ_i-1r、λ_il、λ_ir和λ_i+1l分别表示相邻两段G代码段所对应的两段样条曲线中，前一段样条曲线的左端点切矢模长和右端点切矢模长，以及后一段样条曲线的左端点切矢模长和右端点切矢模长，f和g分别表示所述前一段样条曲线和所述后一段样条曲线的二阶导矢函数。

5.如权利要求4所述的基于插补数据的多轴加工轮廓误差预补偿方法，其特征在于，通过求解所述工程优化问题，得到所述G代码段对应的样条曲线，包括：通过求解所述工程优化问题，得到所述G代码段的端点p_k、p_k+1的切矢模长，确定所述G代码段的端点p_k、p_k+1的切矢方向后，得到所述G代码段的端点p_k、p_k+1的切矢代入Hermite样条拟合曲线的表达式由此得到所述G代码段的样条曲线；

其中，H₀(u)、H₁(u)、H₂(u)、H₃(u)为基函数。