一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法与流程

1.本发明涉及激光数控加工技术领域，尤其涉及一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法。


背景技术：

2.在数控激光切割中，刀具路径主要由直线与圆弧构成，当两段相邻的加工程序段所对应的刀具路径分别为直线与圆弧且该直线与圆弧相切时，切割头加工经过该段衔接位置会产生突变的法向加速度；且切向速度越大，法向突变的加速度越大。目前的速度规划算法中，加工程序段之间的衔接速度一般通过前后程序段的允许的最大速度以及衔接处的几何轨迹夹角确定，当直线与圆弧相切时，其衔接处的几何轨迹夹角为零，对衔接速度无限制；此时加工程序段之间的衔接速度完全由加工程序段允许的最大速度确定；按这种情况得到的衔接速度进行速度规划后，直线与圆弧连接处的位置加工速度一般较大，导致法向突变的加速度超过机床承受范围，从而引起机床震动，在直线与圆弧相切处加工时产生抖纹。
3.为保持加工的质量，现有的处理方法是增加直线与圆弧相切处的衔接速度限制条件，使得衔接处加工速度降低，使突变的法向加速度在机床允许承受的负载范围内，但此时会导致加工效率变低。在加工直线与圆弧相切的轨迹时，如何保证加工质量的前提下，同时保证加工的效率，是当前亟需解决的技术难题。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，其解决了在数控激光切割中直线刀具路径与圆弧刀具路径连接处的位置加工速度一般较大，导致法向突变的加速度超过机床承受范围，从而引起机床震动的技术问题。
5.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，所述方法由激光数控系统所执行，包括：s1、获取激光数控系统在切割过程中相邻两段加工程序段，并将第一段加工程序段作为当前程序段，将第二段加工程序段作为下一程序段；s2、判断当前程序段和下一程序段是否符合第一预设条件，得到第一判断结果；所述第一预设条件为当前程序段和下一程序段分别是直线加工程序段与圆弧加工程序段或当前程序段和下一程序段分别是圆弧加工程序段与直线加工程序段；所述直线加工程序段为刀具路径为直线的加工程序段；所述圆弧加工程序段为刀具路径为圆弧的加工程序段；s3、若所述第一判断结果为当前程序段和下一程序段符合第一预设条件，则判断当前程序段和下一程序段是否符合第二预设条件，得到第二判断结果；所述第二预设条件为当前程序段中的刀具路径和下一程序段中刀具路径相切并
且其中圆弧的刀具路径的圆弧角度大于预设值；s4、若所述第二判断结果为符合，则通过贝塞尔曲线对当前程序段和下一程序段中刀具路径进行过渡，得到与该当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹；s5、基于与该当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹中的贝塞尔曲线，对该贝塞尔曲线端点的衔接速度进行限制。
6.优选地，在s4之后还包括：s6、判断下一程序段是否是数控激光切割中最后一段的加工程序段，得到第三判断结果；若所述第三判断结果为下一程序段不是最后一段的加工程序段，则将所述下一程序段作为新的当前程序段，并获取与该新的当前程序段相邻的下一段加工程序段并将其作为新的下一程序段并返回s1。
7.优选地，直线加工程序段包括直线的刀具路径的长度、方向向量、起点以及终点；圆弧加工程序段包括圆弧的刀具路径的半径、圆心角、起点、终点、起点方向向量以及终点方向向量；起点方向向量是指在圆弧的刀具路径的起点处与圆弧的刀具路径相切并指向加工方向的向量；终点方向向量是指在圆弧的刀具路径的终点处与圆弧的刀具路径的相切并指向加工方向的向量；所述加工方向为沿着当前程序段中的刀具路径和下一程序段中的刀具路径的方向。
8.优选地，所述s4具体包括：若当前程序段和下一程序段分别是直线加工程序段和圆弧加工程序段，则通过第一贝塞尔曲线对当前程序段和下一程序段中刀具路径进行过渡；所述第一贝塞尔曲线的控制点包括p1、p2、p3、p4；；；；；其中，o为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆心坐标；r为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆弧半径；l为拟合长度；为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径所在平面正交坐标系的x轴方向单位向量，方向为圆弧的刀具路径的圆心指向切点的方向；
为与垂直的平面正交坐标系的y方向的单位向量，方向与圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆弧起点方向向量一致。
9.优选地，若当前程序段以及下一程序段分别是圆弧加工程序段和直线加工程序段，则通过第二贝塞尔曲线对当前程序段和下一程序段中刀具路径进行过渡；所述第二贝塞尔曲线的控制点包括p5、p6、p7、p8；；；；；其中，o为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆心坐标；r为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆弧半径；l为拟合长度；为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径所在平面正交坐标系的x轴方向单位向量，方向为圆弧的刀具路径的圆心指向切点的方向；为与垂直的平面正交坐标系的y方向的单位向量，方向与圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆弧终点方向向量相反。
10.优选地，其中，；为直线加工程序段中的直线的刀具路径的长度。
11.优选地，所述s5具体包括：针对任一刀具运动轨迹中的第一贝塞尔曲线或者第二贝塞尔曲线的第一端点处的曲率，采用公式（1）进行确定速度规划的衔接速度；所述公式（1）为：；其中，为预设最大加速度；为第一贝塞尔曲线或者第二贝塞尔曲线的第一端点处的曲率；所述第一端点为第一贝塞尔曲线或者第二贝塞尔曲线中与圆弧的刀具路径连接的端点；为插补周期；
为预设弓高误差；为贝塞尔曲线段允许的最大速度与其在该端点衔接程序段允许的最大速度中的较小值。
12.优选地，在s5之后还包括：基于所述衔接速度，通过速度前瞻和速度回溯确定与该当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹中贝赛尔曲线两端点的速度，通过t型加减速或者s型加减速进行插补，并采用数值计算方法确定每一插补周期所对应的插补点，并将插补点输出至与所述激光数控系统连接的伺服控制器进行位置控制。
13.优选地，其中，采用数值计算方法确定每一插补周期所对应的插补点具体包括：通过高斯勒让德积分法求解当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹中贝赛尔曲线的弧长；通过牛顿迭代法以及德卡斯特里奥算法计算当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹中贝赛尔曲线上的插补点。
14.优选地，所述预设值为：2arcsin（3/5）。
15.本发明的有益效果是：本发明的一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，由于通过贝塞尔曲线对满足第一预设条件和第二预设条件的相邻两段加工程序段中刀具路径进行过渡，得到对应的刀具运动轨迹，由于采用贝塞尔曲线过渡，所以得到的刀具运动轨迹的曲率变得连续，因此不会产生突变的法向加速度，从而解决了因加工的刀具运动轨迹曲率不连续造成机床震动的问题。最后，基于刀具运动轨迹中的贝塞尔曲线，对该贝塞尔曲线端点的衔接速度进行限制，使得刀具运动的速度处于合理的范围内，相对于现有技术而言，采用本发明的一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，可以消除机床震动，防止了加工抖纹的产生，并且在保证加工质量的前提下提升了加工效率。
附图说明
16.图1为本发明的一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法流程图；图2为当前程序段和下一程序段分别是直线加工程序段和圆弧加工程序段通过贝塞尔曲线过渡示意图；图3a为在一实施例中的直线与圆弧相切加工轨迹未使用贝塞尔曲线过渡的曲率梳示意图；图3b为在另一实施例中的直线与圆弧相切加工轨迹使用贝塞尔曲线过渡的曲率梳示意图；图4为在一个实施例中激光数控系统切割过程中的加工轨迹示意图；图5a为对应于图4未使用贝塞尔曲线过渡的加速度曲线的y轴方向加速度曲线示意图；图5b为对应于图4中使用了贝塞尔曲线过渡的加速度曲线的y轴方向加速度曲线示意图；附图标记说明
m：直线加工程序段中的直线刀具路径的起点；n：直线加工程序段中的直线刀具路径的终点；q：圆弧加工程序段中的圆弧刀具路径的终点。
具体实施方式
17.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
18.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
19.参见图1，本实施例提供一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，所述方法由激光数控系统所执行，包括：s1、获取激光数控系统在切割过程中相邻两段加工程序段，并将第一段加工程序段作为当前程序段，将第二段加工程序段作为下一程序段。
20.s2、判断当前程序段和下一程序段是否符合第一预设条件，得到第一判断结果。
21.所述第一预设条件为当前程序段和下一程序段分别是直线加工程序段与圆弧加工程序段或当前程序段和下一程序段分别是圆弧加工程序段与直线加工程序段。
22.所述直线加工程序段为刀具路径为直线的加工程序段。
23.所述圆弧加工程序段为刀具路径为圆弧的加工程序段。
24.直线加工程序段包括直线的刀具路径的长度、方向向量、起点以及终点。
25.圆弧加工程序段包括圆弧的刀具路径的半径、圆心角、起点、终点、起点方向向量以及终点方向向量。
26.起点方向向量是指在圆弧的刀具路径的起点处与圆弧的刀具路径相切并指向加工方向的向量。
27.终点方向向量是指在圆弧的刀具路径的终点处与圆弧的刀具路径的相切并指向加工方向的向量。
28.所述加工方向为沿着当前程序段中的刀具路径和下一程序段中的刀具路径的方向。
29.s3、若所述第一判断结果为当前程序段和下一程序段符合第一预设条件，则判断当前程序段和下一程序段是否符合第二预设条件，得到第二判断结果。
30.所述第二预设条件为当前程序段中的刀具路径和下一程序段中刀具路径相切并且其中圆弧的刀具路径的圆弧角度大于预设值；所述预设值为：2arcsin（3/5）。
31.s4、若所述第二判断结果为符合，则通过贝塞尔曲线对当前程序段和下一程序段中刀具路径进行过渡，得到与该当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹。
32.所述s4具体包括：若当前程序段和下一程序段分别是直线加工程序段和圆弧加工程序段，则通过第一贝塞尔曲线对当前程序段和下一程序段中刀具路径进行过渡。
33.所述第一贝塞尔曲线的控制点包括p1、p2、p3、p4。
34.；；；；其中，o为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆心坐标。
35.r为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆弧半径。
36.l为拟合长度。
37.为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径所在平面正交坐标系的x轴方向单位向量，方向为圆弧的刀具路径的圆心指向切点的方向。
38.为与垂直的平面正交坐标系的y方向的单位向量，方向与圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆弧起点方向向量一致。
39.举例说明，参见图2，假设当前程序段和下一程序段分别是直线加工程序段和圆弧加工程序段，其中，直线加工程序段中的刀具路径为直线mn，圆弧加工程序段中的刀具路径为圆弧，加工方向为直线加工程序段向圆弧加工程序段加工，此时建立圆弧所在平面正交坐标系如图2所示，将直线mn与圆弧通过第一贝塞尔曲线过渡，其中第一贝塞尔曲线中的控制点为p1、p2、p3、p4；与该当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹变为构成的直线段，p1、p2、p3、p4四个控制点约束的第一贝塞尔曲线段（即图2中虚线部分所示）以及圆弧段。通过第一贝塞尔曲线过渡后，刀具运动轨迹的曲率变得连续，不会产生突变的法向加速度。
40.若当前程序段以及下一程序段分别是圆弧加工程序段和直线加工程序段，则通过第二贝塞尔曲线对当前程序段和下一程序段中刀具路径进行过渡。
41.所述第二贝塞尔曲线的控制点包括p5、p6、p7、p8。
42.；；；；其中，o为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆心坐标。
43.r为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆弧半径。
44.l为拟合长度。
45.为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径所在平面正交坐标系的x轴方向单位向量，方向为圆弧的刀具路径的圆心指向切点的方向。
46.为与垂直的平面正交坐标系的y方向的单位向量，方向与圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆弧终点方向向量相反。
47.其中，。
48.为直线加工程序段中的直线的刀具路径的长度。
49.s5、基于与该当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹中的贝塞尔曲线，对该贝塞尔曲线端点的衔接速度进行限制。
50.所述s5具体包括：针对任一刀具运动轨迹中的第一贝塞尔曲线或者第二贝塞尔曲线的第一端点处的曲率，采用公式（1）进行确定速度规划的衔接速度。
51.所述公式（1）为：；其中，为预设最大加速度；本实施例中设置为10000mm/s^2。
52.为第一贝塞尔曲线或者第二贝塞尔曲线的第一端点处的曲率。
53.所述第一端点为第一贝塞尔曲线或者第二贝塞尔曲线中与圆弧的刀具路径连接的端点。
54.为插补周期；本实施例中插补周期设置为0.001s。
55.为预设弓高误差；本实施例中为0.05mm。
56.为贝塞尔曲线段允许的最大速度与其在该端点衔接程序段允许的最大速度中的较小值。本实施例中设置为200mm/s。
57.在本实施例的实际应用中，在s4之后还包括：s6、判断下一程序段是否是数控激光切割中最后一段的加工程序段，得到第三判断结果。
58.若所述第三判断结果为下一程序段不是最后一段的加工程序段，则将所述下一程序段作为新的当前程序段，并获取与该新的当前程序段相邻的下一段加工程序段并将其作为新的下一程序段并返回s1。
59.具体的，若所述第三判断结果为下一程序段是最后一段的加工程序段，则本实施例提供一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法到此结束。
60.在本实施例的实际应用中，在s5之后还包括：基于所述衔接速度，通过速度前瞻和速度回溯确定与该当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹中贝赛尔曲线两端点的速度，通过t型加减速或者s型加减速进行插补，并采用数值计算方法确定每一插补周期所对应的插补点，并将插补点输出至与所述激
光数控系统连接的伺服控制器进行位置控制。
61.其中，采用数值计算方法确定每一插补周期所对应的插补点具体包括：通过高斯勒让德积分法求解当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹中贝赛尔曲线的弧长。
62.通过牛顿迭代法以及德卡斯特里奥算法计算当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹中贝赛尔曲线上的插补点。
63.本实施例中的一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，由于通过贝塞尔曲线对满足第一预设条件和第二预设条件的相邻两段加工程序段中刀具路径进行过渡，得到对应的刀具运动轨迹，由于采用贝塞尔曲线过渡，所以得到的刀具运动轨迹的曲率变得连续，因此不会产生突变的法向加速度，从而解决了因加工的刀具运动轨迹曲率不连续造成机床震动的问题。最后，基于刀具运动轨迹中的贝塞尔曲线，对该贝塞尔曲线端点的衔接速度进行限制，使得刀具运动的速度处于合理的范围内，相对于现有技术而言，采用本发明的一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，可以消除机床震动，防止了加工抖纹的产生，并且在保证加工质量的前提下提升了加工效率。
64.举例说明，图3a为在一实施例中的直线与圆弧相切加工轨迹未使用贝塞尔曲线过渡的曲率梳示意图，如图3a所示，直线加工程序段与圆弧加工程序段相切加工轨迹未使用贝塞尔曲线过渡，在未通过贝塞尔曲线过渡前，直线（直线加工程序段的刀具路径）的曲率为零，圆弧（圆弧加工程序段的刀具路径）的曲率为其半径的倒数，在直线与圆弧相切处，存在曲率突变，此时激光切割头加工经过直线与圆弧相切的位置，产生较大的突变法向加速度，当加工速度过大时，突变的法向加速度较大，引起机床震动，加工轨迹产生抖纹。
65.图3b为在另一实施例中的直线与圆弧相切加工轨迹使用贝塞尔曲线过渡的曲率梳示意图，如图3b所示，在直线与圆弧相切处，通过本实施例中一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法进行过渡，此时加工轨迹的曲率变得连续，不会产生突变的法向加速度，从而解决了因加工轨迹曲率不连续造成机床震动的问题。
66.图4为在一个实施例中激光数控系统切割过程中的加工轨迹示意图，如图4所示，激光数控系统切割过程中对应的加工起点坐标为（101.5090，92.0990），加工终点坐标为（102.759，133.887），加工轨迹（也就是刀具的运动轨迹）有多段的直线与不同半径的圆弧相切。在未使用贝塞尔曲线在直线段与圆弧段相切处过渡时，加工过程中直线与圆弧相切的每一处都会产生法向突变的加速度，并且在切点处速度越大，法向突变的加速度越大，此时映射到x轴以及y轴上，会使得y轴上的加速度产生突变。但是，当使用贝塞尔曲线在直线段与圆弧段相切处过渡时，此时加工轨迹的曲率变得连续，在直线段与圆弧段相切处附近法向加速度缓慢变化，使机床运行变得平稳，消除了机床震动。
67.图5a为对应于图4未使用贝塞尔曲线过渡的加速度曲线的y轴方向加速度曲线示意图，图5b为对应于图4使用了贝塞尔曲线过渡的加速度曲线的y轴方向加速度曲线示意图。对比图5a、图5b可知，在直线段与圆弧段相切处使用贝塞尔曲线过渡之后， y轴方向的加速度变得连续，消除了机床震动的可能性，保障加工质量。进一步分析图5a可知，为保证不产生加工抖纹，经过减速处理后，加工时间较长，为 1.8s左右。而在图5b中，经过贝塞尔曲线过渡后，不仅不会产生突变的加速度，并且加工时间只有1.3s左右，极大提升了加工效率。综上所述，经过本实施例提供的一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，不仅仅
能保障加工质量，并且提升了加工效率，是激光切割加工中针对直线与圆弧相切处加工产生抖纹问题较优的解决方案。
68.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
69.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
70.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征
ꢀ“
上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
71.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
72.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，所述方法由激光数控系统所执行，其特征在于，包括：s1、获取激光数控系统在切割过程中相邻两段加工程序段，并将第一段加工程序段作为当前程序段，将第二段加工程序段作为下一程序段；s2、判断当前程序段和下一程序段是否符合第一预设条件，得到第一判断结果；所述第一预设条件为当前程序段和下一程序段分别是直线加工程序段与圆弧加工程序段或当前程序段和下一程序段分别是圆弧加工程序段与直线加工程序段；所述直线加工程序段为刀具路径为直线的加工程序段；所述圆弧加工程序段为刀具路径为圆弧的加工程序段；s3、若所述第一判断结果为当前程序段和下一程序段符合第一预设条件，则判断当前程序段和下一程序段是否符合第二预设条件，得到第二判断结果；所述第二预设条件为当前程序段中的刀具路径和下一程序段中刀具路径相切并且其中圆弧的刀具路径的圆弧角度大于预设值；s4、若所述第二判断结果为符合，则通过贝塞尔曲线对当前程序段和下一程序段中刀具路径进行过渡，得到与该当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹；s5、基于与该当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹中的贝塞尔曲线，对该贝塞尔曲线端点的衔接速度进行限制。2.根据权利要求1所述的基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，其特征在于，在s4之后还包括：s6、判断下一程序段是否是数控激光切割中最后一段的加工程序段，得到第三判断结果；若所述第三判断结果为下一程序段不是最后一段的加工程序段，则将所述下一程序段作为新的当前程序段，并获取与该新的当前程序段相邻的下一段加工程序段并将其作为新的下一程序段并返回s1。3.根据权利要求1所述的基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，其特征在于，直线加工程序段包括直线的刀具路径的长度、方向向量、起点以及终点；圆弧加工程序段包括圆弧的刀具路径的半径、圆心角、起点、终点、起点方向向量以及终点方向向量；起点方向向量是指在圆弧的刀具路径的起点处与圆弧的刀具路径相切并指向加工方向的向量；终点方向向量是指在圆弧的刀具路径的终点处与圆弧的刀具路径的相切并指向加工方向的向量；所述加工方向为沿着当前程序段中的刀具路径和下一程序段中的刀具路径的方向。4.根据权利要求3所述的基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，其特征在于，所述s4具体包括：若当前程序段和下一程序段分别是直线加工程序段和圆弧加工程序段，则通过第一贝塞尔曲线对当前程序段和下一程序段中刀具路径进行过渡；所述第一贝塞尔曲线的控制点包括p1、p2、p3、p4；
；；；；其中，o为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆心坐标；r为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆弧半径；l为拟合长度；为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径所在平面正交坐标系的x轴方向单位向量，方向为圆弧的刀具路径的圆心指向切点的方向；为与垂直的平面正交坐标系的y方向的单位向量，方向与圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆弧起点方向向量一致。5.根据权利要求3所述的基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，其特征在于，若当前程序段以及下一程序段分别是圆弧加工程序段和直线加工程序段，则通过第二贝塞尔曲线对当前程序段和下一程序段中刀具路径进行过渡；所述第二贝塞尔曲线的控制点包括p5、p6、p7、p8；；；；；其中，o为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆心坐标；r为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆弧半径；l为拟合长度；为圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径所在平面正交坐标系的x轴方向单位向量，方向为圆弧的刀具路径的圆心指向切点的方向；为与垂直的平面正交坐标系的y方向的单位向量，方向与圆弧加工程序段中的圆弧的刀具路径的圆弧终点方向向量相反。6.根据权利要求4或5所述的基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，其特征在于，其中，；
为直线加工程序段中的直线的刀具路径的长度。7.根据权利要求6所述的基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，其特征在于，所述s5具体包括：针对任一刀具运动轨迹中的第一贝塞尔曲线或者第二贝塞尔曲线的第一端点处的曲率，采用公式（1）进行确定速度规划的衔接速度；所述公式（1）为：；其中，为预设最大加速度；为第一贝塞尔曲线或者第二贝塞尔曲线的第一端点处的曲率；所述第一端点为第一贝塞尔曲线或者第二贝塞尔曲线中与圆弧的刀具路径连接的端点；为插补周期；为预设弓高误差；为贝塞尔曲线段允许的最大速度与其在该端点衔接程序段允许的最大速度中的较小值。8.根据权利要求1所述的基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，其特征在于，在s5之后还包括：基于所述衔接速度，通过速度前瞻和速度回溯确定与该当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹中贝赛尔曲线两端点的速度，通过t型加减速或者s型加减速进行插补，并采用数值计算方法确定每一插补周期所对应的插补点，并将插补点输出至与所述激光数控系统连接的伺服控制器进行位置控制。9.根据权利要求8所述的基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，其特征在于，其中，采用数值计算方法确定每一插补周期所对应的插补点具体包括：通过高斯勒让德积分法求解当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹中贝赛尔曲线的弧长；通过牛顿迭代法以及德卡斯特里奥算法计算当前程序段和下一程序段所对应的刀具运动轨迹中贝赛尔曲线上的插补点。10.根据权利要求1所述的基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，其特征在于，所述预设值为：2arcsin（3/5）。

技术总结
本发明涉及激光数控加工技术领域，尤其涉及一种基于贝塞尔曲线的刀具运动数据处理方法，包括：获取激光数控系统在切割过程中相邻两段加工程序段，并将第一段加工程序段作为当前程序段，将第二段加工程序段作为下一程序段；判断当前程序段和下一程序段是否符合第一预设条件，得到第一判断结果；若第一判断结果为当前程序段和下一程序段符合第一预设条件，则判断当前程序段和下一程序段是否符合第二预设条件，得到第二判断结果；若第二判断结果为符合，则通过贝塞尔曲线对当前程序段和下一程序段中刀具路径进行过渡，得到所对应的刀具运动轨迹；基于所对应的刀具运动轨迹中的贝塞尔曲线，对该贝塞尔曲线端点的衔接速度进行限制。制。制。


技术研发人员：阴雷鸣 陈振炜 李艳林 朱进全
受保护的技术使用者：济南邦德激光股份有限公司
技术研发日：2023.08.22
技术公布日：2023/9/16