1.一種五軸加工軌跡中刀具圓環(huán)體向三角片的邊投影的算法,其包括以下步驟:
(1)判斷刀具圓環(huán)體向三角片的邊投影的特殊情況,若為特殊情況,則轉(zhuǎn)至步驟(5),否則轉(zhuǎn)至步驟(2);
(2)根據(jù)第一幾何約束條件來(lái)確定初始迭代角度;
(3)基于第二幾何約束條件及第三幾何約束條件來(lái)計(jì)算初始迭代角度區(qū)域并予以離散,以確定較優(yōu)初始迭代角度θ0或α0;
(4)基于第二幾何約束條件、第三幾何約束條件及較優(yōu)初始迭代點(diǎn)θ0或α0,采用割線法在與三角片的邊垂直的刀具圓環(huán)體的曲線上搜索最優(yōu)角度θop或αop,若成功則轉(zhuǎn)至步驟(5),否則結(jié)束;
(5)依據(jù)搜索到的所述最優(yōu)角度計(jì)算出所述最優(yōu)角度對(duì)應(yīng)的刀觸點(diǎn)Pop。
2.如權(quán)利要求1所述的五軸加工軌跡中刀具圓環(huán)體向三角片的邊投影的算法,其特征在于:所述第一約束條件為:切點(diǎn)在刀具圓環(huán)體上對(duì)應(yīng)的法失向量與三角片的邊向量V=(Vx,Vy,Vz)垂直,即f(α,θ)=Vxcos(α)cos(θ)+Vycos(α)sin(θ)-Vzsin(α)=0,其中f(α,θ)為確定的搜索曲線,該搜索曲線在刀具圓環(huán)體上;α和θ表示刀具圓環(huán)體的經(jīng)度和緯度。
3.如權(quán)利要求2所述的五軸加工軌跡中刀具圓環(huán)體向三角片的邊投影的算法,其特征在于:所述第二約束條件為:如果刀具圓環(huán)體向三角片的邊投影成功,則切點(diǎn)在刀具圓環(huán)體上對(duì)應(yīng)的法矢的反方向位于共享對(duì)應(yīng)的三角片的邊的兩個(gè)相鄰三角片的法矢和之間,其中α1和θ1為表示法矢NF1的參數(shù),α2和θ2為表示法矢NF2的參數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的五軸加工軌跡中刀具圓環(huán)體向三角片的邊投影的算法,其特征在于:第三幾何約束條件為:經(jīng)過(guò)刀具圓環(huán)體與三角片的邊的切點(diǎn)Qi(αi,θi)沿投影方向PV(Ux,Uy,Uz)的投影直線到三角片的邊的距離li為0。
5.如權(quán)利要求4所述的五軸加工軌跡中刀具圓環(huán)體向三角片的邊投影的算法,其特征在于:當(dāng)Vz=0時(shí),f(α,θ)=Vxcos(α)cos(θ)+Vycos(α)sin(θ)=0,且當(dāng)cos(θ)≠0時(shí),tan(θ)=-Vx/Vy,θ有兩個(gè)值,此時(shí)確定搜索初始迭代角度為α。
6.如權(quán)利要求4所述的五軸加工軌跡中刀具圓環(huán)體向三角片的邊投影的算法,其特征在于:當(dāng)Vz≠0時(shí),搜索曲線f(α,θ)=Vxcos(α)cos(θ)+Vycos(α)sin(θ)-Vzsin(α)=0與角度θ為一一映射關(guān)系,即給定一個(gè)角度θ,刀具圓環(huán)體上有唯一的點(diǎn)與之對(duì)應(yīng),給定一個(gè)角度α,刀具圓環(huán)體上有兩個(gè)點(diǎn)與之對(duì)應(yīng),此時(shí)確定初始迭代角度為θ。
7.如權(quán)利要求4所述的五軸加工軌跡中刀具圓環(huán)體向三角片的邊投影的算法,其特征在于:在與三角片的邊垂直的刀具圓環(huán)體的曲線上搜索最優(yōu)角度包括以下步驟:
(41)對(duì)給定的第i個(gè)搜索角度αi或θi,計(jì)算投影直線與邊的距離li和精確搜索梯度其中圓環(huán)體上的搜索曲線的任意一點(diǎn)QT(QTx,QTx,QTx);
(42)當(dāng)li≠0,進(jìn)行步驟(43),否則轉(zhuǎn)步驟(45);
(43)若迭代次數(shù)i=0,令搜索步長(zhǎng)si=|gi|,迭代角度θi+1=θi-sigi或αi+1=αi-sigi),令θi=θi+1或αi=αi+1,轉(zhuǎn)至步驟(41);
(44)若gi=gi+1≠0,則令搜索步長(zhǎng)si+1=|gi+1|,否則令搜索步長(zhǎng)或計(jì)算下一個(gè)迭代點(diǎn)θi+2=θi+1-si+1gi+1或αi+2=αi+1-si+1gi+1,令θi=θi+2或αi=αi+2,轉(zhuǎn)至步驟(41);
(45)輸出最優(yōu)迭代角度θop或αop。
8.如權(quán)利要求4所述的五軸加工軌跡中刀具圓環(huán)體向三角片的邊投影的算法,其特征在于:刀觸點(diǎn)Pop的計(jì)算包括以下步驟:
(51)依據(jù)最優(yōu)角度θop或αop及公式Vxcos(α)cos(θ)+Vycos(α)sin(θ)=0,求得相應(yīng)的角度αop或θop;
(52)由(αop,θop)計(jì)算最優(yōu)點(diǎn)Pop,并作為刀觸點(diǎn)。
其中(d,h)為刀具圓環(huán)體部分的圓心在刀具坐標(biāo)系的坐標(biāo)值,R為刀具圓環(huán)體的圓弧部分的半徑。
9.如權(quán)利要求1所述的五軸加工軌跡中刀具圓環(huán)體向三角片的邊投影的算法,其特征在于:所述特殊情況包括邊向量V(Vx,Vy,Vz)與投影方向PV(Ux,Uy,Uz)平行及投影點(diǎn)在三角片的邊線段之外。