[发明专利]激光切割的精度可控曲率连续的拐角拟合方法及系统

说明书

本发明涉及自动化控制技术领域，公开了一种激光切割的精度可控曲率连续的拐角拟合方法及系统，该拟合方法首先读取激光切割的轨迹数据，并对轨迹数据进行预处理；根据所述轨迹数据，确定激光切割的轨迹类型；根据所确定的轨迹类型在设定的最大轮廓误差下，采用羊角曲线进行拐角拟合，得到拟合轨迹数据；根据拟合后的羊角曲线，确定激光切割时的拐角衔接速度；将所述拟合轨迹数据和拐角衔接速度写入插补器中进行插补。本发明采用羊角曲线进行拐角拟合，确保了机床在高加速度下也能够平稳、流畅地运动，并提高了激光切割中的切割精度，也提高了激光切割的切割效率和切割质量。

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，更具体的说，特别涉及一种激光切割的精度可控曲率连续的拐角拟合方法及系统。

背景技术

在激光切割领域，直线相切圆弧的拐角，因为曲率不是连续变化的，在机床负载过大、对速度变化敏感的情况下，容易引起机床强烈震动，极大影响了切割精度和运动的平稳性。

现有在拐角切割时，通常采用NURBS曲线拟合的方法，该拟合方法虽然可以使得直线相切圆弧的拐角达到曲率连续变化的效果，但曲线弧长计算涉及非常复杂的高次计算，这样会占用大量内存资源，导致系统实时性变差。在这种条件下，为进一步提升机床加工效率和精度，开发新的方法来解决这个问题是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种激光切割的精度可控曲率连续的拐角拟合方法及系统，能够提高激光切割的切割效率和切割质量。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种激光切割的精度可控曲率连续的拐角拟合方法，该拟合方法包括：

读取激光切割的轨迹数据，并对轨迹数据进行预处理；

根据所述轨迹数据，确定激光切割的轨迹类型；

根据所确定的轨迹类型在设定的最大轮廓误差下，采用羊角曲线进行拐角拟合，得到拟合轨迹数据；

根据拟合后的羊角曲线，确定激光切割时的拐角衔接速度；

将所述拟合轨迹数据和拐角衔接速度写入插补器中进行插补。

进一步的，所述确定轨迹类型的具体方法为：

将轨迹的直线段记为圆弧段记为衔接点记为P₁，取衔接处弧长为设定值处的点P_m，点P_m与衔接点P₁所在直线的向量矢量积方式为：

其中，如果β≈π，则表示轨迹类型为直线相切圆弧。

进一步的，所述采用羊角曲线进行拐角拟合的过程包括：

根据设定的最大轮廓误差err，计算羊角曲线的起点C_s和终点C_e；

确定羊角曲线的起点方向角φ_s和终点方向角φ_e；

根据所确定的羊角曲线起点C_s、终点C_e、起点方向角φ_s和终点方向角φ_e，构建一条羊角曲线；

根据所构建的羊角曲线，计算羊角曲线弧长L_c、起点曲率k、曲率微分k'以及最小曲率半径R_min；

根据所述起点曲率k、曲率微分k'，计算得到插补位置。

进一步的，所述羊角曲线的终点C_e(X_Ce,Y_Ce)为：