| 主权项 |
1.一种五轴数控加工安全最短刀具长度的规划方法，其特征在于包括如下步骤：1)将刀具的回转圆柱面作为刀具的几何模型，设定初始的刀具长度，同时建立工件及障碍物的几何模型；所述刀具长度指刀柄到刀位点的悬伸量，初始的刀具长度是工艺允许范围内的一个最大值；所述障碍物包括工件的夹具以及在工件周围可能与刀具发生干涉的物体；所述工件及障碍物的几何模型是一种可以栅格化的几何表述形式；2)用等误差法、截面法或等参数法计算出刀具和工件的接触点，得到刀触点序列，由刀触点序列、刀具形状来确定用来标识刀具位置的一组刀位点；3)将高斯球面离散化，确定刀具轴线的离散参考方向；视线方向为离散参考方向的反方向，将障碍物模型栅格化并进行标准深度测试；将刀具的轴向指向离散参考方向，依次栅格化刀具回转圆柱面的圆盘并进行深度测试，把深度测试函数的属性设置为深度值大于或等于当前深度值的栅格点通过测试，并且关闭深度缓存的写入功能；用显卡的遮挡查询功能判断圆盘上的可见栅格数目，如果可见栅格数目为零，圆盘沿视线方向完全可视，否则圆盘为不完全可视；记录刀具回转圆柱面圆盘在视线方向的完全可视性，以及刀柄处圆盘到障碍物的最短距离；根据刀具回转圆柱面圆盘的完全可视性确定每个刀触点处刀具在离散参考方向上的可达性；根据刀柄处圆盘到障碍物的最短距离，确定沿该方向时刀具的安全最短刀具长度；将各个刀触点处刀具可达的离散参考方向在高斯球面上组成的集合规划为刀具可达方向锥；4)在刀具可达方向锥中，根据方向连续性约束和加工环境约束计算刀具可行方向锥；所述加工环境约束包括机床决定的工作行程约束、奇异方向约束和加工工艺要求；所述方向连续性约束是选择的方向属于当前刀触点处刀具可达方向锥和相邻两个刀触点处刀具可达方向锥的交集；5)根据刀具可行方向锥判断工件的可制造性，即用当前刀具沿刀触点序列加工工件的可行性，如果某个刀触点处的刀具可行方向锥为空，即为不可制造，则输出不可制造信息，如果所有刀触点处的刀具可行方向锥都非空，即为可制造；6)在刀具可行方向锥中，综合刀具方向变化量、刀位点序列的安全最短刀具长度和工艺要求，用动态规划方法规划得到刀具路径的安全最短刀具长度，将规划获得的最优策略集合中的刀具方向定义为新的可行方向锥；所述动态规划方法中，阶段是刀位点序列中的刀位点，状态变量包括刀位点的可行方向和可行方向上的安全最短刀具长度，允许决策集合由刀具方向的光顺性和工艺要求决定，状态转移方程是可行决策中可行刀具长度的最大值，指标函数为刀具安全长度的最小值；7)根据新的可行方向锥，沿刀触点序列构造有向图，用最短路径算法优化刀触点处的刀具方向，得到光顺的刀具路径。 |
