一种空间连续小线段圆弧拟合方法技术

一种空间圆弧拟合方法：1、导入连续小线段点，设定拟合精度E

【技术实现步骤摘要】
一种空间连续小线段圆弧拟合方法
[0001]本专利技术是申请号为202110342697.0、申请日为2021.03.30、专利技术名称为一种空间连续小线段圆弧与直线拟合方法的分案申请。


[0002]本专利技术涉及数控加工
，尤其是涉及一种空间连续小线段圆弧拟合方法。

技术介绍

[0003]数控加工中的刀路轨迹主要有三种形式：连续小线段轨迹、圆弧轨迹和NURBS曲线轨迹。连续小线段轨迹是通过连续直线连接一系列数据点形成，这种运动轨迹只是从工件形状上逼近原加工轨迹轮廓，无法保证加工后直线或曲面的光顺性。而NURBS曲线在曲面造型设计中应用较广泛，多数数控系统不支持NURBS曲线插补，通常也是将NURBS曲线轨迹离散成连续小线段轨迹进行加工。
[0004]对于连续小线段轨迹的拟合，圆弧或直线的拟合多以二维问题进行，且大多方法都是圆弧和直线拟合分开进行，这样导致某些适合拟合成圆弧的轨迹却拟合成多段短直线段，而适合拟合成长直线段的轨迹却拟合成了多段短圆弧，导致拟合结果存在较大的误差，不适合运动控制系统的实时性加工，且大多数拟合方法只适用于二维平面。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种空间连续小线段圆弧拟合方法，可以使加工后零件的圆弧表面更加的光滑，并提高加工的效率，提高企业生产效率。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种空间连续小线段圆弧拟合方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、导入连续小线段点，确定设定拟合精度Erd,ErR；E
rd
为点到圆弧所在空间平面的允许距离，E
rR
为点到圆心距离与半径差值的允许误差；
[0008]步骤2、由小线段上的前三个点P0,P1,P2的坐标值(x0,y0,z0)，(x1,y1,z1)，(x2,y2,z2)，计算三点所在的空间平面参数A、B、C、D；
[0009]步骤3、对小线段上的后续点P
i
＝(x
i
,y
i
,z
i
)(i＝4,5,
…
,n)，计算该点到步骤2所求空间平面的垂直距离d
p
；
[0010]步骤4、如果所述步骤3中所得d
p
＜Erd，则继续下一步骤5，否则输出前一圆弧的圆心坐标(a,b,c)和半径r参数；
[0011]步骤5、选取首点P0(x0,y0,z0)、当前点P
i
(x
i
,y
i
,z
i
)、P0与P
i
中间一点P
c
(x
c
,y
c
,z
c
)坐标，并且结合圆弧圆心(a,b,c)位于所述步骤2的空间平面上；计算空间圆弧的圆心(a,b,c)和半径r，以及圆弧方向参数；
[0012]步骤6、求连续小线段数据点列区间[0,i]各点P0,P1,...,P
i
到圆弧圆心点的距离与半径的差值ΔR
j
；
[0013]步骤7、若ΔR
j
＜ErR，则继续回到步骤3拟合下一点，否则输出前一圆弧的圆心和半径参数；
[0014]步骤8、直到拟合完最后一点，结束拟合。
[0015]本专利技术涉及一种空间连续小线段圆弧拟合方法，与现有设计相比，其优点在于：本申请所提出的空间圆弧拟合方法相对与其它方法效率较快，所提的空间圆弧拟合方法还可以与所提的空间直线方法结合方式，适合运动控制系统的实时性加工，将本专利技术算法植入基于RTX64的开放式运动控制器，同时结合实时工业以太网EtherCAT总线技术实现软控制器与伺服从站设备的通讯，实现了对轴的精确控制，在不增加硬件成本的条件下，提高了运动控制系统的加工效率，并且提高了加工轨迹的光滑性和加工精度，具有较高的应用价值。同时，本申请所提的三维圆弧
‑
直线拟合同样能应用于二维圆弧
‑
直线拟合。
附图说明
[0016]图1为本专利技术导入的空间连续小线段的示意图。
[0017]图2为本专利技术空间圆弧拟合连续小线段的示意图。
[0018]图3为本专利技术空间直线拟合方法的流程示意图。
[0019]图4为本专利技术空间曲线拟合方法的流程示意图。
[0020]图5为本专利技术空间圆弧与直线拟合方法的流程示意图。
具体实施方式
[0021]下文结合说明书附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0022]实施例1
[0023]本专利技术涉及一种空间直线拟合方法，如图3所示，包括以下步骤：
[0024]步骤1、导入如图1所示的连续小线段点，设定空间直线的拟合精度Erl。
[0025]步骤2、设小线段的初始点P0＝(x0,y0,z0)，设初始参数值η
max
＝+∞,η
min
＝
‑
∞,θ
max
＝+∞,θ
min
＝
‑
∞(其中，[η
min
,η
max
]为拟合直线段与xoy平面的夹角区间范围，[θ
min
,θ
max
]为拟合直线段在xoy平面的投影直线与x轴的夹角区间范围)。
[0026]初始化参数值η
max
＝+∞,η
min
＝
‑
∞,θ
max
＝+∞,θ
min
＝
‑
∞是为了程序的初始化，在步骤6中会将区间[η
min
,η
max
]，[θ
min
,θ
max
]修正，保证参数区间的收敛性。
[0027]步骤3、对小线段初始点的后续任意点P
i
＝(x
i
,y
i
,z
i
)(i＝1,2,
…
,n)，计算点P0与点P
i
连成的直线段P0P
i
与xoy平面的夹角计算直线段P0P
i
在xoy平面的投影与x轴的夹角
[0028]通过确保空间直线参数η，θ一直在收敛的区间范围，以保证拟合空间直线的收敛性。
[0029]步骤4、若所述步骤3中所得η，θ在所述步骤2和步骤6设定的允许范围内，即η∈[η
min
,η
max
]且θ∈[θ
min
,θ
max
]，则继续后续步骤5计算参数
[0030]空间拟合直线段与xoy平面的夹角η和拟合直线段在xoy平面的投影直线与x轴的
夹角限制在区间[η
min
,η
max
]、[θ
min
,θ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间圆弧拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、导入连续小线段点，确定设定拟合精度Erd,ErR；E
rd
为点到圆弧所在空间平面的允许距离，E
rR
为点到圆心距离与半径差值的允许误差；步骤2、由小线段上的前三个点P0,P1,P2的坐标值(x0,y0,z0)，(x1,y1,z1)，(x2,y2,z2)，计算三点所在的空间平面参数A、B、C、D；步骤3、对小线段上的后续点P
i
＝(x
i
,y
i
,z
i
)(i＝4,5,L,n)，计算该点到步骤2所求空间平面的垂直距离d
p
；步骤4、如果所述步骤3中所得d
p
＜Erd，则继续下一步骤5，否则输出前一圆弧的圆心坐标(a,b,c)和半径r参数；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：东梁，董志劼，蔡四雄，向龙，马树华，严昊，
申请(专利权)人：深圳市旗众智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：