【技術實現步驟摘要】
本申請屬于光學產品加工，更具體地，涉及一種分段等角度刀具螺旋線路徑的自適應離散方法。
技術介紹
1、自由曲面光學元件在光束調控以及光學系統集成化方面具有顯著優勢，因此被廣泛用于先進光電、檢測及通訊等關鍵領域。高面形精度的自由曲面光學元件對于確保光學系統持續保持高品質至關重要。然而，自由曲面的曲率變化通常較為復雜，如何同時保證加工過程中的精度和效率是制造領域的一大挑戰。金剛石切削加工具有較高的結構設計自由度、更高的材料去除率以及較低的亞表面損傷，因而被認為是一種有效的自由曲面加工方法。在此過程中，cnc系統利用插補算法和刀具軌跡控制來實現自由曲面的設計要求。刀具軌跡通常從最外側區域到旋轉中心沿空間阿基米德螺旋線演化，其中螺旋線上的一系列相互作用點通過極坐標系表示，這些點依據旋轉角度和進給速度進行計算。
2、傳統的刀具路徑螺旋線角度離散方法主要包括等角度法和等弧長法，等角度法存在的問題是外圈點軌跡間距較大，內圈點軌跡間距較小，由此內外圈加工精度不一致。等弧長法存在的問題是內圈的軌跡點數量極少，且會使主軸在加工中動態改變速度對動態特性要求較高。隨后也出現了等角度法與等弧長法相結合的動態離散化方法，其外圈采用等弧長法，內圈采用等角度法，在一定程度上避免了兩者的缺陷，但該方法中無法對弓高誤差進行控制。
技術實現思路
1、針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本申請提供了一種分段等角度刀具螺旋線路徑的自適應離散方法，其目的在于解決現有自由曲面光學元件加工技術中，螺旋線路徑動態離散方法無
2、為實現上述目的，第一方面，本申請提供了一種分段等角度刀具螺旋線路徑的自適應離散方法，具體包括以下步驟：
3、根據設計曲面規劃刀具的螺旋路徑；
4、設置包括弓高誤差范圍和增量角在內的初始參數；
5、基于弓高誤差范圍獲取第一分段區域的離散角；
6、由當前分段區域的離散角加上所述增量角得到下一分段區域的離散角；
7、基于下一分段區域的離散角更新弓高誤差，以所述弓高誤差范圍為約束獲取下一分段區域的半徑值；
8、逐分段區域迭代獲取每個分段區域的離散角和半徑值；
9、利用每個分段區域的離散角和半徑值離散化所述螺旋路徑。
10、優選的，第一分段區域的離散角具體通過以下步驟獲取：
11、(1)通過離散點數量np獲得各個離散點的三維坐標；
12、(2)在相鄰離散點之間生成多個插值點，計算所述多個插值點之間的z軸差距，將所述z軸差距中的最大值作為所述相鄰離散點的誤差；
13、(3)若所有相鄰離散點的誤差中的最大值大于所述弓高誤差范圍的上限，則增加離散點數量并返回步驟(1)；否則第一分段區域的離散角等于360°/np。
14、優選的，所述步驟(1)具體為：
15、(11)根據離散點數量獲取各個離散點的極坐標，其中第i個離散點的極坐標為(r(i),θ(i))：
16、r(i)＝rw-af×θ(i)/360
17、θ(i)＝(i-1)×(360°/np)
18、其中，r(i)為半徑坐標，θ(i)為角坐標；rw＝d/2，d為螺旋路徑的加工口徑；af為螺旋路徑每圈的給進量；
19、(12)將各個離散點的極坐標轉化為三維坐標。
20、優選的，所述離散點數量的初始值為初始參數之一。
21、優選的，由當前分段區域的離散角加上增量角得到下一分段區域的離散角，具體為：
22、θi+1＝θi+δθ
23、其中，θi和θi+1分為當前分段區域和下一分段區域的離散角；δθ為增量角。
24、優選的，基于下一分段區域的離散角更新弓高誤差，以弓高誤差范圍為約束獲取下一分段區域半徑值，具體為：
25、以0為起始位置，當前分段區域半徑值為終止位置；
26、在起始位置和終止位置之間采用二分法查找下一分段區域半徑值r，使得r代入弓高誤差函數hmn＝f(af,r,np1)后得到的弓高誤差hmn在所述弓高誤差范圍之內；
27、其中，np1＝360/θi+1，θi+1為下一分段區域的離散角；af為螺旋路徑每圈的給進量。
28、優選的，獲得下一分段區域的離散角和半徑值后，若下一分段區域的離散角θi+1滿足下式：
29、θi+1≥θmax
30、則將θmax作為隨后所有分段區域的離散角，并以θmax更新弓高誤差，以所述弓高誤差范圍為約束，采用二分法獲取半徑值作為隨后所有分段區域的半徑值；其中，θmax為最大步進角，初始參數之一；
31、否則，繼續逐分段區域迭代獲取每個分段區域的離散角和半徑值。
32、第二方面，本申請提供一種電子設備，包括：存儲器，用于存儲程序；處理器，用于執行存儲器存儲的程序，當存儲器存儲的程序被執行時，處理器用于執行第一方面或第一方面的任一種可能的實現方式所描述的方法。
33、第三方面，本申請提供一種計算機可讀存儲介質，計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，當計算機程序在處理器上運行時，使得處理器執行第一方面或第一方面的任一種可能的實現方式所描述的方法。
34、第四方面，本申請提供一種計算機程序產品，當計算機程序產品在處理器上運行時，使得處理器執行第一方面或第一方面的任一種可能的實現方式所描述的方法。
35、總體而言，通過本申請所構思的以上技術方案與現有技術相比，具有以下有益效果：
36、(1)本申請根據設定的弓高范圍動態控制每段的離散角度，保證了加工過程中的誤差在可接受范圍內；并通過精確的二分法計算，在每個離散角度計算階段使用二分法精確確定與下一區域交界處的半徑值，確保了每段的起點弓高符合要求，極大的消除了離散點的弓高誤差。
37、(2)本申請通過動態調整離散角度步進，可以在加工過程中逐步調整角度，避免了機床需要頻繁進行快速且高精度的動態調整，降低了對機床高頻率響應的要求。
38、(3)本申請通過自適應動態調整機制優化了軌跡點的設置，有效避免了傳統方法中離散點過多或過少導致的表面不均勻問題，減少了軌跡點冗余加工或者重復加工，提升了自由曲面加工效率。
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1.一種分段等角度刀具螺旋線路徑的自適應離散方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的自適應離散方法，其特征在于，第一分段區域的離散角具體通過以下步驟獲取：
3.根據權利要求2所述的自適應離散方法，其特征在于，所述步驟(1)具體為：
4.根據權利要求2所述的自適應離散方法，其特征在于，所述離散點數量的初始值為初始參數之一。
5.根據權利要求1所述的自適應離散方法，其特征在于，由當前分段區域的離散角加上增量角得到下一分段區域的離散角，具體為：
6.根據權利要求1所述的自適應離散方法，其特征在于，基于下一分段區域的離散角更新弓高誤差，以弓高誤差范圍為約束獲取下一分段區域半徑值，具體為：
7.根據權利要求1所述的自適應離散方法，其特征在于，獲得下一分段區域的離散角和半徑值后，若下一分段區域的離散角θi+1滿足下式：
8.一種電子設備，其特征在于，包括：
9.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，其特征在于，當所述計算機程序在處理器上運
10.一種計算機程序產品，其特征在于，當所述計算機程序產品在處理器上運行時，使得所述處理器執行如權利要求1-7任一所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種分段等角度刀具螺旋線路徑的自適應離散方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的自適應離散方法，其特征在于，第一分段區域的離散角具體通過以下步驟獲取：
3.根據權利要求2所述的自適應離散方法，其特征在于，所述步驟(1)具體為：
4.根據權利要求2所述的自適應離散方法，其特征在于，所述離散點數量的初始值為初始參數之一。
5.根據權利要求1所述的自適應離散方法，其特征在于，由當前分段區域的離散角加上增量角得到下一分段區域的離散角，具體為：
6.根據權利要求1所述的自適應離散方法，其特征在于，基于下一分段區域的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張建國，郝佳欣，許劍鋒，馬善意，肖峻峰，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：
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