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申请/专利权人：北京航空航天大学;成都飞机工业(集团)有限责任公司

摘要：本发明属于智能制造数控加工技术，提出了一种基于隐马尔可夫模型的刀位点与刀轨段在线匹配方法。该在线匹配方法考虑了加工过程中刀具移动的时序特性，即刀具在加工过程中沿着刀轨段顺序进行移动，不会出现逆向或跳过的情况，将加工过程建模为一个隐马尔可夫过程，其中观测值为存在偏差的刀具真实位置，状态值为刀具所在的理论刀轨段。通过建立加工中刀具运动过程的HMM，能够综合考虑刀具当前位置与历史运动信息，推理计算出真实刀位点与理论刀轨段的对应匹配。

主权项：1.一种基于隐马尔可夫模型的刀位点与刀轨段在线匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：基于当前真实刀位点，利用KD-Tree从全局刀轨数据中筛选出候选刀轨段集；步骤S2：建立发射概率模型，分别计算当前真实刀位点位于各候选刀轨段的发射概率；步骤S3：建立转移概率模型，分别计算刀具从上一时刻刀轨段向各候选刀轨段转移的转移概率；步骤S4：基于步骤S2得到的发射概率和步骤S3得到的转移概率，获得各候选刀轨段的融合概率；步骤S5：建立最佳匹配筛选机制，从候选刀轨段集中筛选出与当前真实刀位点最佳匹配的候选刀轨段；所述步骤S1具体包括：步骤S1-1：建立全局刀轨数据的二维矩阵，所述二维矩阵中的每行分别为刀轨段端点的空间x、y、z坐标，对所有刀轨段进行索引标记，建立刀轨段端点的KD-Tree；步骤S1-2：利用KD-Tree，查找出与当前真实刀位点距离小于设定阈值的刀轨段端点，将其所在的刀轨段作为候选刀轨段，存入候选刀轨段集中；所述步骤S2具体包括：步骤S2-1：建立发射概率模型，其表达式如下： 其中，表示t时刻真实刀位点位于索引为j的刀轨段上的发射概率，表示刀具位置误差的标准差，表示t时刻真实刀位点到索引为j的刀轨段的距离；步骤S2-2：遍历所述候选刀轨段集，利用所述发射概率模型计算当前真实刀位点位于各候选刀轨段的发射概率；所述步骤S2-1中的计算方式为：若到的投影落在内部，则为与投影点间的距离；若到的投影落在外部，则为的两个刀轨段端点中与更近的刀轨段端点与的距离；所述步骤S3具体包括：步骤S3-1：建立转移概率模型，其表达式如下： 其中，i代表t-1时刻真实刀位点所匹配刀轨段的索引值，表示刀具从到的转移概率，为指数分布的尺度参数，表示刀具在t-1时刻与t时刻间的真实移动距离，表示刀具从到转移的理论轨迹长度，为修正系数；步骤S3-2：遍历所述候选刀轨段集，利用所述转移概率模型计算刀具从t-1时刻向各候选刀轨段转移的转移概率；所述步骤S3-1中的计算方式为：由向做垂线，垂足为，由向做垂线，垂足为，与间的刀轨段长度之和即为；所述步骤S4具体包括：步骤S4-1：基于所述发射概率和所述转移概率，计算得到各候选刀轨段的融合概率，计算公式如下： 其中，表示是正确匹配结果的融合概率，表示发射概率的权重，表示转移概率的权重；步骤S4-2：建立融合概率矩阵，融合概率矩阵中包含每条候选刀轨段的索引值、发射概率、转移概率以及融合概率。

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