(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210633400.0 (22)申请日 2022.06.06 (71)申请人 浙江工业大 学 地址 310014 浙江省杭州市下城区潮王路 18号 (72)发明人 董辉　李玲利　方智勇　吴祥　 罗立锋　陈积明　俞立　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 忻明年 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 9/22(2006.01) B23K 37/02(2006.01) (54)发明名称 一种空间轮廓轨 迹的加工路径优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种空间轮廓轨迹的加工路 径优化方法， 包括： 确定空间圆弧轮廓的起始点、 目标点和任一中间点； 计算空间圆弧轮廓的圆心 坐标和半径； 以圆心为原点建立新坐标系， 并计 算空间圆弧轮廓的圆心角和旋转变化矩阵； 获取 空间圆弧轮廓、 外扩圆弧轮廓和内缩圆弧轮廓的 离散点坐标公式； 将空间圆弧轮廓划分m个圆弧 段， 计算各圆弧段的单位摆焊角； 确定过渡段位 置并修正过渡 段所在圆弧段的单位摆焊角， 获取 过渡段所在圆弧段的摆焊点坐标； 计算其他圆弧 段的摆焊点坐标， 顺序连接全部摆焊点获得空间 圆弧不均匀摆焊轨迹。 该方法可获得高精度不均 匀摆焊轨迹， 避免误计算圆弧轮廓外的焊接点， 焊接性能好。 权利要求书4页 说明书11页 附图4页 CN 115026815 A 2022.09.09 CN 115026815 A 1.一种空间轮廓轨迹的加工路径优化方法， 其特征在于： 所述空间轮廓轨迹的加工路 径优化方法包括如下步骤： S1、 获取空间圆弧轮廓， 并确定空间圆弧轮廓的起始点Ps、 目标点Pe和任一中间点Pm， 坐 标依次记为Ps(xs,ys,zs)、 Pe(xe,ye,ze)和Pm(xm,ym,zm)； S2、 计算空间圆弧轮廓的圆心坐标Po(xo,yo,zo)和半径R； S3、 以圆心坐标Po为原点建立新坐标系{X',Y',Z'}， 并计算空间圆弧轮廓的圆心角 θ和 新坐标系{X',Y',Z'}还原至原坐 标系{X,Y,Z}的旋 转变化矩阵， 其中， X'轴方向为矢量 所指方向， Z'轴方向为 所指方向， Y'轴方向符合右手定则； S4、 基于齐次变换矩阵获取空间圆弧轮廓在原坐标系{X,Y,Z}下的离 散点坐标公式； S5、 根据预设摆焊 幅度Wh基于齐次变换矩阵分别获取外扩圆弧轮廓和内缩 圆弧轮廓在 原坐标系{X,Y,Z}下的离 散点坐标公式； S6、 将空间圆弧轮廓划分为m个圆弧段， 根据各圆弧段的弧长li和预设离散精度ni计算 对应圆弧段的单位摆焊角 θ ′i， i＝1,2,3…,m； S7、 确定相邻两圆弧段中的过渡段位置并修正过渡段所在圆弧段的单位摆焊角， 获取 过渡段所在圆弧段的摆焊点 坐标， 具体如下： S71、 根据相 邻两圆弧段的单位摆焊角 θ ′i和 θ′i+1确定过渡段所在圆弧段， 若θ ′i＜θ′i+1， 在第i+1个圆弧段中取过渡段， 若θ ′i＞θ′i+1， 在第i个圆弧段中取过渡段， 若θ ′i＞θ′i+1且θ′i ＞θ′i‑1， 在第i个圆弧段的两端均取 过渡段； S72、 根据预设过渡段摆焊次数计算过渡段摆焊点 坐标； S73、 修正过渡段 所在圆弧段的单位摆焊角， 具体如下： 若 θ′i＜ θ′i+1， 预设过渡段摆焊次数为t0， 则修正 若 θ′i＞θ′i+1， 预设过渡段摆焊次数为t0， 则修正 若 θ′i＞θ′i+1且 θ′i＞θ′i‑1， 两预设过渡段摆焊次数分别为t1、 t2， 则修正 式中， ni+1为第i+1个圆弧段的预设离散精度， θi+1为第i+1个圆弧段的圆心角， ni为第i个 圆弧段的预设离散精度， θi为第i个圆弧段的圆心角， 为预设过渡段摆焊次数为t0的过 渡段第k0个摆焊点对应的摆焊角， k0＝1,2,3…,t0， 为预设过渡段摆焊次数为t1的过渡 段第k1个摆焊点对应的摆焊角， k1＝1,2,3…,t1， 为预设过渡段摆焊次数为t2的过渡段 第k2个摆焊点对应的摆焊角， k2＝1,2,3…,t2； S74、 根据修 正后的单位摆焊角计算过渡段 所在圆弧段 上除过渡段外的摆焊点 坐标；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115026815 A 2S8、 计算过渡段所在圆弧段外的其他圆弧段的摆焊点坐标， 顺序连接全部摆焊点坐标 获得空间圆弧不均匀摆焊轨 迹。 2.如权利要求1所述的空间轮廓轨 迹的加工路径优化方法， 其特 征在于： 所述空间圆弧轮廓的圆心坐标Po(xo,yo,zo)计算如下： 所述空间圆弧轮廓的半径R计算如下： 式中， A为线段PsPm的中点， B为线段PmPe的中点。 3.如权利要求1所述的空间轮廓轨 迹的加工路径优化方法， 其特 征在于： 所述旋转变化矩阵公式如下： 其中， 所述空间圆弧轮廓的圆心角 θ 公式如下： 式中， a tan2表示返回坐标点的反正切值， 且当θ＜0， 令θ ＝θ +2 π。 4.如权利要求3所述的空间轮廓轨 迹的加工路径优化方法， 其特 征在于： 所述空间圆弧轮廓在原坐标系{X,Y,Z}下的离 散点坐标公式如下： 其中， 所述外扩圆弧轮廓在原坐标系{X,Y,Z}下的离 散点坐标公式如下：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115026815 A 3