本發(fā)明涉及磨拋，具體為一種復(fù)雜曲面的磨拋路徑規(guī)劃方法。
背景技術(shù)：
1、磨拋軌跡中的抬刀、急劇轉(zhuǎn)向會造成加工過程中受力波動，影響表面質(zhì)量一致性，這在磨拋弱剛性部件時尤為顯著。采用螺旋軌跡磨拋大型構(gòu)件復(fù)雜三維曲面具有軌跡間斷少、轉(zhuǎn)向平滑的優(yōu)點，生成更短、更光滑、間斷更少的螺旋軌跡對提升大型曲面構(gòu)建的磨拋效率、表面質(zhì)量一致性至關(guān)重要。但是針對含孔洞的復(fù)雜曲面，傳統(tǒng)螺旋軌跡規(guī)劃方法需要通過增加額外邊界的方法將多連通區(qū)域轉(zhuǎn)換成單連通區(qū)域或分割成若干子區(qū)域，軌跡需避開新增額外邊界，這帶來了軌跡間距不一致、軌跡劇烈轉(zhuǎn)向、軌跡間斷較多需要橋接等問題。上述問題導(dǎo)致曲面磨拋過程中材料去除率變化大、加工路徑變長以及執(zhí)行器運動沖擊較大、抬刀次數(shù)過多等問題，這使得磨拋參數(shù)難以優(yōu)化、磨拋時長增加，也降低了磨拋表面質(zhì)量的一致性、刀具以及機機器人的使用壽命和精度。
2、傳統(tǒng)螺旋軌跡生成方法主要包括基于中軸樹(medial?axis?tree)的方法、基于在盤形等價的單連通區(qū)域或環(huán)形等價的二連通區(qū)域上求解橢圓偏微分方程(partialdifferential?equations)的方法、以及基于單連通盤形、方形，或二連通環(huán)形的共形映射(conformal?mapping)的方法。上述方法或無法直接應(yīng)用于復(fù)雜多孔的曲面，或者應(yīng)用在復(fù)雜多孔曲面上時生成的路徑不均勻、不光順且存在間斷。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供了一種復(fù)雜曲面的磨拋路徑規(guī)劃方法。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：1.一種復(fù)雜曲面的磨拋路徑規(guī)劃方法，具體步驟如下：
3、步驟一，將待磨拋的含孔曲面通過曲面參數(shù)化展平至2d；
4、步驟二，判斷2d參數(shù)面邊界線圍成區(qū)域中心是否有孔，當無孔時，采用盤形狹縫映射將含邊界的2d區(qū)域通過共形狹縫映射方法映射至含狹縫的圓盤上，當有孔時，采用環(huán)形狹縫映射將含邊界的該區(qū)域通過狹縫映射映射至含狹縫的圓環(huán)上；
5、步驟三，在狹縫映射的環(huán)域或圓域內(nèi)生成一條不等間距的螺旋軌跡，這段軌跡經(jīng)狹縫映射逆映射映射至3d曲面上，即可得到3d曲面的螺旋加工軌跡；
6、步驟四，沿曲面邊界偏移線加工，去除少量加工殘余。
7、優(yōu)選的，所述步驟一中的曲面參數(shù)化的方式設(shè)置為boundary?first?flattening(簡稱bff)算法、least?square?conformal?maps(簡稱lscm)算法、基于離散ricci?flow的算法中的任意一種。
8、優(yōu)選的，所述步驟二中的螺旋軌跡由半徑不等的同心圓偏移而成，調(diào)整螺旋軌跡偏移快慢和同心圓半徑，避免生成的不等間距螺旋線與像域內(nèi)狹縫相交。
9、優(yōu)選的，所述步驟三中需要對檢查這條加工軌跡磨拋的重疊區(qū)域和未覆蓋區(qū)域，如果重疊過多則將同心圓間距調(diào)大后重新生成路徑，如果有未覆蓋區(qū)域則將同心圓間距調(diào)小后重新生成路徑，通過這種方法即可得到間距適中的螺旋軌跡用于打磨3d曲面。
10、優(yōu)選的，所述步驟四進行采用螺旋軌跡磨拋加工時，靠近3d曲面邊界的區(qū)域存在少量未打磨的區(qū)域，可單獨生成軌跡打磨靠近邊界的區(qū)域或采用x形橋接或y形橋接的方式將打磨邊界的路徑和螺旋路徑融合為一體。
11、本發(fā)明的有益效果為：
12、1.本發(fā)明相比現(xiàn)有針對復(fù)雜含孔曲面的螺旋軌跡規(guī)劃方法，該方法不需要在含孔曲面上添加額外的邊界線，也無需將含孔曲面劃分成若干子區(qū)域加工，而是直接生成一條無橋接的螺旋軌跡覆蓋整個三維含孔曲面，這避免了子區(qū)域劃分帶來的子區(qū)域間螺旋軌跡需大量橋接的問題。同時由于未添加額外的邊界，軌跡無需通過劇烈轉(zhuǎn)向或犧牲間距一致性避開額外的邊界，因此生成的螺旋軌跡路徑更短、更光順、軌跡間距也更一致。無橋接螺旋軌跡可以進一步和加工邊界的軌跡橋接，生成一條融合軌跡，這種融合避免了軌跡的間斷和劇烈轉(zhuǎn)向，使得執(zhí)行器運動路徑更加光順，路徑間斷次數(shù)也減少，進而避免了抬刀和執(zhí)行器轉(zhuǎn)向帶來的加工耗時和工件表面出現(xiàn)受沖擊痕跡，因此，該方法生成軌跡用于3d曲面磨拋加工將提升3d曲面磨拋加工效率和質(zhì)量、降低加工成本、提升刀具和機器人使用壽命，具有明顯的經(jīng)濟意義。
1.一種復(fù)雜曲面的磨拋路徑規(guī)劃方法，其特征在于，具體步驟如下：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜曲面的磨拋路徑規(guī)劃方法，其特征在于：所述步驟一中的曲面參數(shù)化的方式設(shè)置為boundary?first?flattening(簡稱bff)算法、least?squareconformalmaps(簡稱lscm)算法、基于離散ricci?flow的算法中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜曲面的磨拋路徑規(guī)劃方法，其特征在于：所述步驟二中的螺旋軌跡由半徑不等的同心圓偏移而成，調(diào)整螺旋軌跡偏移快慢和同心圓半徑，避免生成的不等間距螺旋線與像域內(nèi)狹縫相交。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜曲面的磨拋路徑規(guī)劃方法，其特征在于：所述步驟三中需要對檢查這條加工軌跡磨拋的重疊區(qū)域和未覆蓋區(qū)域，如果重疊過多則將同心圓間距調(diào)大后重新生成路徑，如果有未覆蓋區(qū)域則將同心圓間距調(diào)小后重新生成路徑，通過這種方法即可得到間距適中的螺旋軌跡用于打磨3d曲面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜曲面的磨拋路徑規(guī)劃方法，其特征在于：所述步驟四進行采用螺旋軌跡磨拋加工時，靠近3d曲面邊界的區(qū)域存在少量未打磨的區(qū)域，可單獨生成軌跡打磨靠近邊界的區(qū)域或采用x形橋接或y形橋接的方式將打磨邊界的路徑和螺旋路徑融合為一體。