[发明专利]一种基于测量点云的刀具轨迹光顺和优化方法

权利要求书

1.一种基于测量点云的刀具轨迹光顺和优化方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：对刀具末端中心点集合P_S＝{p_S1,p_S2,…,p_Si,…,p_Sn}进行拟合获得NURBS曲线

S2：将所述刀具末端中心集合中的各点分别沿所在NURBS曲线的法矢方向偏置第一预设距离得到刀具中心轴矢量点集合，对所述刀具中心轴矢量点集合进而拟合得到NURBS曲线/并将所述NURBS曲线/上的点u_P与所述NURBS曲线/上的点u_Q进行一一对应，建立对应关系；

S3：基于所述NURBS曲线和NURBS曲线/以及对应关系获得刀具轨迹直纹NURBS曲面S(u_P,v)，v为自变量，其取值为0～1；

S4：基于光顺性评估的薄板能量模型获取以所述刀具轨迹直纹NURBS曲面上的控制点矩阵D为自变量的能量优化目标函数E_S(D)以及偏差优化函数D(D)，获取同时考虑轨迹光顺性和偏差控制的目标函数F(D)：

min F(D)＝E_S(D)+μD(D)；

S5：对所述目标函数F(D)进行求解获得控制点矩阵D的最优路径控制点矩阵D*；

S6：根据最优路径控制点矩阵D*获取新生成的刀具末端中心点集合对应的NURBS曲线以及所述刀具中心轴矢量点集合对应的NURBS曲线/其中，u_Q(u_P)为与u_P对应的点；

S7：对所述NURBS曲线和NURBS曲线/偏置第二预设距离后分别进行采样获得优化后的刀具末端中心点集合以及刀具中心轴矢量点集合，进而根据所述刀具末端中心点集合以及刀具中心轴矢量点集合获得刀具中心轴集合。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1还包括：

将拟合后不在NURBS曲线上的点投影至NURBS曲线/上，使得刀具末端中心集合中的各点均在NURBS曲线/上；采用最小二乘拟合法对所述刀具末端中心点集合P_S＝{p_S1,p_S2,…,p_Si,…,p_Sn}和刀具中心轴矢量点集合进行拟合。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤S2中将所述刀具末端中心集合中的各点分别沿所在NURBS曲线的法矢方向偏置第一预设距离得到刀具中心轴矢量点集合具体步骤为：

将刀具末端中心集合对应的NURBS曲线上的各点p_N1,p_N2,…,p_Nn，沿各点的法矢方向v_i偏置第一预设距离b，进而获得刀轴矢量点集合，Q_S＝{q_S1,q_S2,…,q_Sn}，其中，q_Si＝p_Ni+b·v_i，i＝1,2,…,n，b＝min(l,0.5min(R_N,i))，l为刀具的伸出长度，R_N,i为各点p_Ni处的曲率半径。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S2中，将所述NURBS曲线上的点u_P与所述NURBS曲线/上的点u_Q进行一一对应，建立对应关系的关系式为：/

其中，u_Q(u_P)为上的任意参数u_P对应的曲线/上的参数u_Q，/为/上的参数集合/中的已知点，/为/上的参数集合/中的已知点。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S3中所述刀具轨迹直纹NURBS曲面S(u_P,v)的计算方程为：

其中，和/分别为/和/参数一一对应后的两条曲线，v为自变量，其取值为0～1。