本發(fā)明涉及一種刀軌映射方法，尤其是一種將根據(jù)工件理論形狀生成的理論刀軌映射到工件實際形狀上獲得實際刀軌的方法，具體地說是一種考慮逼近誤差的刀軌映射方法。
背景技術(shù)：
：在產(chǎn)品加工中，加工工藝、機床設(shè)備、殘余應(yīng)力等因素均會導(dǎo)致工件變形，使工件實際形狀和理論形狀產(chǎn)生偏差。對于諸如飛機蒙皮、火箭壁板、發(fā)動機葉片等薄壁工件而言，此時如果按照理論形狀加工，則會產(chǎn)生過切或欠切，所以需要按照工件實際形狀重新計算實際刀軌再根據(jù)實際刀軌進行加工，重算刀軌的時間很長，期間機床不能進行任何生產(chǎn)活動，嚴重影響機床產(chǎn)能。刀軌映射是基于工件實際形狀的幾何特點以理論刀軌為依據(jù)快速生成實際刀軌的方法?？梢詫⒗碚摰段稽c向工件實際形狀投影來進行刀軌映射。投影簡單易行，論文《自由曲面自適應(yīng)投影法精加工刀軌生成》(上海交通大學(xué)學(xué)報，2000年第10期)將工件驅(qū)動幾何體上的驅(qū)動點投影到加工曲面上以生成精加工刀軌，方便快捷。然而在刀軌映射中，首先需要根據(jù)工件理論形狀按一定逼近誤差要求生成理論刀軌，再從中提取理論刀位點向工件實際形狀投影獲得實際刀位點，這樣一來很有可能投影得到的實際刀位點所構(gòu)成的實際刀軌并不滿足當(dāng)初理論刀軌的逼近誤差要求。上述文獻中雖然也有關(guān)于新增刀位點的考慮，但是其出發(fā)點還是基于優(yōu)化工件理論形狀的精加工刀軌，并不能解決刀軌映射中兩次刀軌逼近誤差要求的問題?，F(xiàn)有的其它方法也沒有考慮到映射后實際刀軌的逼近誤差需要滿足原先理論刀軌逼近誤差的問題。針對以上問題，本專利提出一種考慮逼近誤差的刀軌映射方法，既擁有計算效率高，所用時間短的優(yōu)點，又能使實際刀軌到工件實際形狀的逼近誤差也滿足原先理論刀軌的逼近誤差要求。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對映射后的實際刀軌到工件實際形狀的逼近誤差難以保證的問題，發(fā)明了一種考慮逼近誤差的刀軌映射方法，在使用投影進行高效率刀軌映射的同時保證了映射后的實際刀軌到工件實際形狀的逼近誤差也滿足原先理論刀軌的逼近誤差要求。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種考慮逼近誤差的刀軌映射方法，其特征在于首先根據(jù)工件理論形狀按一定逼近誤差要求生成理論刀軌，再從理論刀軌中提取理論刀位點，然后測量工件實際形狀并將理論刀位點映射到該工件實際形狀上獲得初始實際刀位點，再依次測量相鄰兩個初始實際刀位點所連刀軌到該工件實際形狀的最大逼近誤差，若此最大逼近誤差超過了理論刀軌的逼近誤差要求，則在這兩個初始實際刀位點間插入刀位點以調(diào)整刀軌，若此最大逼近誤差在逼近誤差要求范圍內(nèi)，則不用插入刀位點，最終生成刀軌文件完成刀軌映射。所述的映射方法為將理論刀位點和實際刀位點一一對應(yīng)起來的方法，此處選擇投影作為映射方法，但不局限于投影。所述的依次測量相鄰兩個初始實際刀位點所連刀軌到該工件實際形狀的最大逼近誤差時，首先提取工件實際形狀上相鄰兩個初始實際刀位點所連成的曲線，求出該曲線到這兩個初始實際刀位點所連直線的最大距離，具體步驟如下：步驟一、提取工件實際形狀上相鄰兩個初始實際刀位點所連成的曲線。步驟二、將該曲線離散化為點步驟三、求出每一個點到這兩個初始實際刀位點所連直線的距離步驟四、找到距離最大的那一個點并記該最大距離為這兩個初始實際刀位點所連刀軌到該工件實際形狀的最大逼近誤差。所述的若此最大逼近誤差超過了理論刀軌的逼近誤差要求，則在這兩個初始實際刀位點間插入刀位點以調(diào)整刀軌，其特征在于當(dāng)相鄰兩個初始實際刀位點所連刀軌到該工件實際形狀的最大逼近誤差超過了理論刀軌的逼近誤差要求時，根據(jù)最大逼近誤差的大小和取到最大逼近誤差的點的位置確定插入刀位點的位置和數(shù)量，使原先兩點間的直線刀軌變?yōu)槎喽握劬€刀軌。所述的插入刀位點的方法有最大值迭代插入法和均勻迭代插入法。所述的最大值迭代插入法包括以下具體步驟如下：步驟一、獲得取到最大逼近誤差的那個點，記為插入刀位點。步驟二、用此點將原有的兩個初始實際刀位點所連成的曲線分為兩段子曲線，并和兩個初始實際刀位點分別連接得到兩條直線，這兩條直線分別對應(yīng)兩段子曲線。步驟三、分別求出上述每段子曲線到其對應(yīng)的直線的最大距離，并和理論刀軌的逼近誤差要求進行比對，若依然超過理論刀軌的逼近誤差要求，則再將取到最大距離的那個點記為插入刀位點，并將子曲線再次分割。步驟四、迭代上述過程，一直到每段子曲線到其對應(yīng)直線的最大距離都小于理論刀軌的逼近誤差要求為止。將所有的插入刀位點依次連接，得到多段折線刀軌。所述的均勻迭代插入法包括以下具體步驟：步驟一、求出一點使被其分割的兩段子曲線到各自對應(yīng)直線的最大距離相等。步驟二、將這個最大距離和理論刀軌的逼近誤差要求進行比對，若依然大于理論刀軌的逼近誤差要求，則將步驟一改為求出兩點使被其分割的三段子曲線到各自對應(yīng)直線的最大距離相等，再次進行判定，若這個最大距離依然大于理論刀軌的逼近誤差要求，則再將步驟一改為求出三點使被其分割的四段子曲線到各自對應(yīng)直線的最大距離相等，再次判定……。步驟三、迭代上述過程，一直到求出n點使被其分割的n+1段子曲線到各自對應(yīng)直線的最大距離相等，并且該最大距離滿足理論刀軌的逼近誤差要求。這n個點就是要插入的n個刀位點。將所有的插入刀位點依次連接，得到多段折線刀軌。所述的用于得到初始實際刀位點的映射方法為將理論刀位點和實際刀位點一一對應(yīng)起來的方法，現(xiàn)有投影、等弧長映射、等參數(shù)映射等方法。本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明使用投影來進行刀軌映射，和重新計算刀軌相比，速度大大提高，高效地完成了理論刀軌到實際刀軌的映射過程。2、本發(fā)明使用插入刀位點的方法保證了投影之后的實際刀軌到工件實際形狀的逼近誤差滿足原先理論刀軌的逼近誤差要求，保證了刀軌映射的質(zhì)量。附圖說明圖1為本發(fā)明的考慮逼近誤差的刀軌映射方法流程圖。圖2為本發(fā)明所應(yīng)用的示例工件示意圖。圖中sr代表該工件的實際外形，st代表該工件的理論外形。l和d是這個工件在兩個方向上的尺寸。圖3為示例工件的加工刀軌文件圖，圖中每一行g(shù)oto后面都是一個刀位點，每一個刀位點由其在工件加工坐標系下x,y,z坐標值和刀軸矢量組成。圖4為理論刀位點投影示意圖，圖中sr代表工件實際外形，pr是工件實際外形上投影得到的一個初始實際刀位點，st代表工件理論外形，pt代表工件理論外形上的一個理論刀位點。圖5為最大值迭代插入法原理示意圖，其中pr1和pr2是兩個相鄰的初始實際刀位點，曲線sr代表pr1和pr2在工件實際形狀上連成的曲線，p2是sr到直線pr1pr2距離最大的點，li是sr到pr1pr2的最大距離，pr2.1是第一次迭代的插入刀位點，pr2.2和pr2.3分別是sr被pr2.1分割后的子曲線到直線pr1pr2.1和直線pr2.1pr2距離最大的點，也是第二次迭代的插入刀位點。原有的pr1和pr2之間的直線刀軌調(diào)整為pr1pr2.2、pr2.2pr2.1、pr2.1pr2.3、pr2.3pr2多段折線刀軌。圖6為均勻迭代插入法原理示意圖，其中pr1和pr2是兩個相鄰的初始實際刀位點，曲線sr代表pr1和pr2在工件實際形狀上連成的曲線，li是sr到pr1pr2的最大距離，pr2.1和pr2.2是兩個插入刀位點，它們將pr分為三段子曲線，每一段子曲線到各自對應(yīng)直線的最大距離均為li1，原有的pr1和pr2之間的直線刀軌調(diào)整為pr1pr2.1、pr2.1pr2.2、pr2.1pr2多段折線刀軌。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進一步說明。一種考慮逼近誤差的刀軌映射方法，如圖1所示，它包括以下步驟：首先，根據(jù)工件理論形狀按一定逼近誤差要求生成理論刀軌，再從理論刀軌中提取理論刀位點；其次，測量工件實際形狀并將理論刀位點映射到該工件實際形狀上獲得初始實際刀位點，此處選擇投影作為映射方法；第三，依次測量相鄰兩個初始實際刀位點所連刀軌到該工件實際形狀的最大逼近誤差，若此最大逼近誤差超過了理論刀軌的逼近誤差要求，則在這兩個初始實際刀位點間插入刀位點以調(diào)整刀軌，若此最大逼近誤差在逼近誤差要求范圍內(nèi)，則不用插入刀位點，最終生成刀軌文件完成刀軌映射。所述的依次測量相鄰兩個初始實際刀位點所連刀軌到該工件實際形狀的最大逼近誤差時首先提取工件實際形狀上相鄰兩個初始實際刀位點所連成的曲線，再求出該曲線到這兩個初始實際刀位點所連直線的最大距離，具體步驟如下：步驟一、提取工件實際形狀上相鄰兩個初始實際刀位點所連成的曲線；步驟二、將該曲線離散化為點；步驟三、求出每一個點到這兩個初始實際刀位點所連直線的距離；步驟四、找到距離最大的那一個點并記該最大距離為這兩個初始實際刀位點所連刀軌到該工件實際形狀的最大逼近誤差。所述的若此最大逼近誤差超過了理論刀軌的逼近誤差要求，則在這兩個初始實際刀位點間插入刀位點以調(diào)整刀軌是指當(dāng)相鄰兩個初始實際刀位點所連刀軌到該工件實際形狀的最大逼近誤差超過了理論刀軌的逼近誤差要求時，根據(jù)最大逼近誤差的大小和取到最大逼近誤差的點的位置確定插入刀位點的位置和數(shù)量，使原先兩點間的直線刀軌變?yōu)槎喽握劬€刀軌；所述的插入刀位點的方法有最大值迭代插入法和均勻迭代插入法；所述的最大值迭代插入法具體步驟如下：步驟一、獲得取到最大逼近誤差的那個點，記為插入刀位點；步驟二、用此點將原有的兩個初始實際刀位點所連成的曲線分為兩段子曲線，并和兩個初始實際刀位點分別連接得到兩條直線，這兩條直線分別對應(yīng)兩段子曲線；步驟三、分別求出上述每段子曲線到其對應(yīng)的直線的最大距離，并和理論刀軌的逼近誤差要求進行比對，若依然超過理論刀軌的逼近誤差要求，則再將取到最大距離的那個點記為插入刀位點，并將子曲線再次分割；步驟四、迭代上述過程，一直到每段子曲線到其對應(yīng)直線的最大距離都小于理論刀軌的逼近誤差要求為止；將所有的插入刀位點依次連接，得到多段折線刀軌；所述的均勻迭代插入法的步驟為：步驟一、求出一點使被其分割的兩段子曲線到各自對應(yīng)直線的最大距離相等；步驟二、將這個最大距離和理論刀軌的逼近誤差要求進行比對，若依然大于理論刀軌的逼近誤差要求，則將步驟一改為求出兩點使被其分割的三段子曲線到各自對應(yīng)直線的最大距離相等，再次進行判定，若這個最大距離依然大于理論刀軌的逼近誤差要求，則再將步驟一改為求出三點使被其分割的四段子曲線到各自對應(yīng)直線的最大距離相等，再次判定……；步驟三、迭代上述過程，一直到求出n點使被其分割的n+1段子曲線到各自對應(yīng)直線的最大距離相等，并且該最大距離滿足理論刀軌的逼近誤差要求；這n個點就是要插入的n個刀位點；將所有的插入刀位點依次連接，得到多段折線刀軌。所述的用于得到初始實際刀位點的映射方法為將理論刀位點和實際刀位點一一對應(yīng)起來的方法，現(xiàn)有投影、等弧長映射、等參數(shù)映射等方法。此處選擇投影作為映射方法。詳述如下：如圖2，這是一張飛機蒙皮工件，其尺寸為2000mm×2000mm。工件實際外形和理論外形有偏差，現(xiàn)使用考慮逼近誤差的刀軌映射方法將理論刀軌映射到工件實際形狀上生成實際刀軌。具體步驟如下：步驟一：提取該蒙皮理論刀軌的所有理論刀位點。獲得該蒙皮理論刀軌文件并打開，如附圖3所示，含有g(shù)oto的每一行均代表一個刀位點，后面的6個數(shù)值分別為一個刀位點在加工坐標系下的x,y,z坐標和刀軸矢量，提取該蒙皮所有的理論刀位點。經(jīng)統(tǒng)計，該蒙皮工件一共有19850個刀位點，前十個理論刀位點顯示如下表：步驟二、將理論刀位點向工件實際形狀投影。如圖4所示，將所有理論刀位點向工件實際形狀投影，得到初始實際刀位點。前十個初始實際刀位點顯示如下表：步驟三、根據(jù)實際刀軌的最大逼近誤差情況插入刀位點。依次測量相鄰兩個初始實際刀位點所連刀軌到該工件實際形狀的最大逼近誤差，并將此最大逼近誤差和理論刀軌的逼近誤差要求進行比較，若此最大逼近誤差超過了理論刀軌的逼近誤差要求，則在這兩個初始實際刀位點間插入刀位點以調(diào)整刀軌，若此最大逼近誤差在逼近誤差要求范圍內(nèi)，則不用插入刀位點。此處使用最大值迭代插入法插入刀位點，理論刀軌逼近誤差為0.02mm。具體方法如圖5所示，其中pr1和pr2是兩個相鄰的初始實際刀位點，曲線sr代表pr1和pr2在工件實際形狀上連成的曲線，p2是sr到直線pr1pr2距離最大的點，li是sr到pr1pr2的最大距離。若li＞0.02mm，則需要插入刀位點，若li≤0.02mm，則不需要插入刀位點。如果需要插入刀位點，則將sr離散化為點，找到最大逼近誤差的那個點，此處為p2，記為插入刀位點，用p2將sr分為兩段子曲線，并和兩個初始實際刀位點分別連接得到兩條直線pr1pr2.1和pr2.1pr2。分別求出上述每段子曲線到其對應(yīng)的直線pr1pr2.1和pr2.1pr2的最大距離，再和0.02mm進行比較，發(fā)現(xiàn)左邊的那段子曲線到直線pr1pr2.1的距離依然大于0.02mm，于是再在這條子曲線內(nèi)將取到最大距離的那個點pr2.2記為插入刀位點，并將該子曲線再次分割。最終將原有的pr1和pr2之間的直線刀軌調(diào)整為pr1pr2.2、pr2.2pr2.1、pr2.1pr2.3、pr2.3pr2多段折線刀軌。對每兩個相鄰的實際刀位點都做刀軌逼近誤差判定，并根據(jù)結(jié)果來插入刀位點。最終結(jié)果如下：新增插值刀位點3415個，一共23265個刀位點。前十個實際刀位點的插值情況如下：對于前兩個實際刀位點p1和p2而言，其間插入1個刀位點，如下表p11324.64163,1341.17736,324.81741,-0.047048,-0.597570,0.800435p1.11324.64362,1337.98202,322.43706,-0.047026,-0.595950,0.801643p21324.65122,1324.57656,312.55991,-0.046938,-0.589104,0.806693對于p3和p4而言，其間插入1個刀位點，如下表p31324.65905,1311.08687,302.79789,-0.046854,-0.582135,0.811741p3.11324.66706,1297.51220,293.15242,-0.046775,-0.575047,0.816782p41324.67518,1283.85275,283.62551,-0.046699,-0.567844,0.821810對于p5和p6而言，其間插入2個刀位點，如下表p51324.68336,1270.10865,274.21894,-0.046627,-0.560531,0.826820p5.11324.69150,1256.28008,264.93441,-0.046558,-0.553114,0.831804p5.21324.69958,1242.36755,255.77368,-0.046492,-0.545596,0.836758p61324.70759,1228.37177,246.73851,-0.046429,-0.537983,0.841676最終前十個實際刀位點的刀軌調(diào)整完成之后如下表，插入刀位點4個步驟四、生成刀軌文件。將計算出的23265個刀位點寫入刀軌文件中。其中，投影得到的19850個初始實際刀位點替換掉原來的理論刀位點，再分別在相鄰的兩個初始實際刀位點之間寫入插入的刀位點，最終將插入的3415個新刀位點寫入到刀軌文件中，完成刀軌映射。本發(fā)明未涉及部分與現(xiàn)有技術(shù)相同采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。當(dāng)前第1頁12