具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

在本发明实施例的描述中，参考术语“一个实施例/实施方式”、“另一实施例/实施方式”或“一些实施例/实施方式”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少两个实施例或实施方式中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的示实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式中以合适的方式结合。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于数控加工系统的曲线拟合方法。

参照图1，基于数控加工系统的曲线拟合方法具体包括但不限于有以下步骤S100、步骤S200和步骤S300。

步骤S100：获取待拟合线段，待拟合线段包括多条依次连接的直线线段；

需要说明的是，一般地，待拟合线段包括大量、连续的小直线，可以理解的是，本实施例并不对其直线线段的数量和长度做限制。

步骤S200：对于每一对相邻的直线线段，基于最小二乘法生成第一螺旋线和第二螺旋线，第一螺旋线和第二螺旋线存在部分重叠曲线；

需要说明的是，部分重叠曲线处即为第一螺旋线和第二螺旋线的过渡部分，因此，部分重叠曲线既可以由第一螺旋线表示，也可以由第二螺旋线表示。

步骤S300：对部分重叠曲线进行平滑过渡处理，得到拟合后的曲线线段。

需要说明的是，由于第一螺旋线和第二螺旋线均为平滑的线段，而部分重叠曲线处为第一螺旋线和第二螺旋线的过渡部分，因此，对部分重叠曲线进行平滑处理后，即可得到拟合后平滑的曲线线段。

可以理解的是，通过上述步骤S100、步骤S200和步骤S300，先获取包括多条依次连接的直线线段的待拟合线段，然后对于每一对相邻的直线线段，基于最小二乘法生成存在部分重叠曲线的第一螺旋线和的第二螺旋线，再对部分重叠曲线进行平滑过渡处理，即可根据第一螺旋线、平滑过渡处理后的部分重叠曲线、第二螺旋线得到拟合后的曲线线段。根据本发明实施例的技术方案，能够将待拟合线段拟合成第一螺旋线和第二螺旋线，并使第一螺旋线经过平滑过渡处理后的部分重叠曲线平滑过渡至第二螺旋线，从而实现在速度和加速度均过渡平滑的情况下，完成曲线的快速拟合。

参照图2，示例性的，相邻的直线线段包括第一相邻线段和第二相邻线段，第一相邻线段与第二相邻线段部分重叠，关于上述步骤S200，具体可以包括但不限于以下步骤S210、步骤S220和步骤S230。

步骤S210：获取第一相邻线段的第一当前端点、第一起始端点和第一末尾端点，并获取第二相邻线段的第二当前端点、第二起始端点和第二末尾端点；

步骤S220：根据第一当前端点、第一起始端点和第一末尾端点得到第一旋转方向和第一旋转中心，并根据第二当前端点、第二起始端点和第二末尾端点得到第二旋转方向和第二旋转中心；

步骤S230：根据第一起始端点、第一当前端点、第一旋转方向和第一旋转中心得到第一螺旋线，并根据第二起始端点、第二当前端点、第二旋转方向和第二旋转中心得到第二螺旋线。

具体地，由第一相邻线段的第一当前端点、第一起始端点和第一末尾端点即可计算得到第一旋转方向和第一旋转中心，再由第一起始端点、第一当前端点、第一旋转方向和第一旋转中心即可计算得到与第一相邻线段对应的第一螺旋线；由第二相邻线段的第二当前端点、第二起始端点和第二末尾端点即可计算得到第二旋转方向和第二旋转中心，再由第二起始端点、第二当前端点、第二旋转方向和第二旋转中心即可计算得到与第二相邻线段对应的第二螺旋线。

示例性的，第一旋转方向和第二旋转方向通过如下公式获得：

其中，V₀表示第一旋转方向和第二旋转方向，p₀表示第一当前端点和第二当前端点，p_-1表示第一起始端点和第二起始端点，p₁表示第一末尾端点和第二末尾端点，×表示三维向量叉乘，||p₀-p_-1||表示三维向量p_-1与p₀的欧氏距离，||p₁-p₀||表示三维向量p₀与p₁的欧氏距离。

具体地，将第一相邻线段的第一当前端点、第一起始端点和第一末尾端点代入上述公式即可得到第一旋转方向；同理，将第二相邻线段的第二当前端点、第二起始端点和第二末尾端点代入上述公式即可得到第二旋转方向。

示例性的，第一旋转中心和第二旋转中心通过如下公式获得：

其中，C表示第一旋转中心和第二旋转中心，V₀表示第一旋转方向和第二旋转方向，p₀表示第一当前端点和第二当前端点，p_-1表示第一起始端点和第二起始端点，n表示预设常数且n≥1，i表示满足1≤i≤n的最大常数，j表示满足2≤j≤n的最大常数。

具体地，将第一相邻线段的第一当前端点、第一起始端点和第一旋转方向代入上述公式即可得到第一旋转中心；同理，将第二相邻线段的第二当前端点、第二起始端点和第二旋转方向代入上述公式即可得到第二旋转中心。

示例性的，具体地，先查找最大的i，j，满足1≤i≤n，2≤j≤n，n≥1为给定的一个常数，且p_-i、p_-i+1、……，p_-1为p₀的依次向前查询的端点，p₁、p₂、……，p_j为依次向后查询的端点。

然后，按下式求解旋转中心C。

之后，针对查找的所有端点，按下式求出每个端点与旋转中心的距离。

L_t＝||p_t-C||,t∈(-i,j)

然后，按如下公式求出平均距离。

之后，按如下公式所有端点与平均距离的误差的绝对值。

e_t＝|L_t-L|

然后，定义端点拟合误差ε，如果所有e_t＜ε，则表明点p_-i，p_-i+1，…，p_-1，p₀，p₁，p₂，…，p_j全部符合拟合要求，C即为求解的旋转中心，否则求e_t的最大值对应的t，如果t＜0，则表明p₀前向端点p_-i，p_-i+1，…，p_-1拟合误差大于后向p₁，p₂，…，p_j，此时如果i>1，则i＝i-1，如果i＝1，则j＝j-1；如果t>0，则如果j>1，则j＝j-1，如果j＝1，则i＝i-1；如果t＝0，则如果i>j，则i＝i-1，否则j＝j-1。

最后，重复上述步骤，直到找到符合拟合要求的端点p-i，p-i+1，…，p_-1，p₀，p₁，p₂，…，p_j，以及旋转中心C。

可以理解的是，第一旋转中心和第二旋转中心通过上述步骤分别代入计算得到。

参照图3，示例性的，在上述步骤S220之后，该方法还包括但不限于以下步骤S240。

步骤S240：根据预设误差值、第一旋转方向、第一当前端点、第一起始端点和第一末尾端点，确定第一相邻线段是否可以拟合，并根据预设误差值、第二旋转方向、第二当前端点、第二起始端点和第二末尾端点，确定第二相邻线段是否可以拟合。

具体地，在将第一相邻线段拟合成第一螺旋线之前，判断第一相邻线段是否可以拟合，从而保证拟合后的第一螺旋线与第一相邻线段的贴合性；同理，在将第二相邻线段拟合成第二螺旋线之前，判断第二相邻线段是否可以拟合，从而保证拟合后的第二螺旋线与第二相邻线段的贴合性。

参照图4，示例性的，关于上述步骤S240，具体可以包括但不限于以下步骤S241和步骤S242。

步骤S241：判断预设误差值、第一旋转方向、第一当前端点、第一起始端点和第一末尾端点，是否满足预设拟合判定公式，若满足，则第一相邻线段可以拟合；

步骤S242：判断预设误差值、第二旋转方向、第二当前端点、第二起始端点和第二末尾端点，是否满足预设拟合判定公式，若满足，则第二相邻线段可以拟合；

需要说明的是，预设拟合判定公式如下：

ε_max表示预设误差值，V₀表示第一旋转方向和第二旋转方向，p₀表示第一当前端点和第二当前端点，p_-1表示第一起始端点和第二起始端点，p₁表示第一末尾端点和第二末尾端点，||p₁-p_-1||表示三维向量p_-1与p₁的欧氏距离，||p₀-p_-1||表示三维向量p_-1与p₀的欧氏距离，||p₁-p₀||表示三维向量p₀与p₁的欧氏距离。

参照图5，示例性的，关于上述步骤S300，具体可以包括但不限于以下步骤S310、步骤S320和步骤S330。

步骤S310：在第一螺旋线和第二螺旋线处于相同的预设旋转角度的情况下，取第一螺旋线的第一三维位置和第二螺旋线的第二三维位置；

步骤S320：根据第一三维位置和第二三维位置生成与部分重叠曲线对应的平滑曲线；

步骤S330：使用平滑曲线取代部分重叠曲线。

具体地，假设p₀点可以构成第一螺旋线p₁点也可以构成第二螺旋线则p₀指向p₁的线段可以由这两条螺旋线的任意一条构成。由于与具有不同的C,V₀,它们之间的过渡无法实现平滑，为此，定义分别表示第一螺旋线与第二螺旋线在旋转角度为θ时的三维位置，则p₀指向p₁的双螺旋线当前三维位置可按公式计算得到，从而生成平滑曲线。

示例性的，平滑曲线通过如下公式获得：

其中，f(u)表示平滑曲线，表示第一螺旋线在预设旋转角度为θ时的三维位置，表示第二螺旋线在预设旋转角度为θ时的三维位置，0≤u≤1。

需要说明的是，当u从0变化到1时，第一螺旋线平滑从过渡到第二螺旋线

示例性的，对于加工第一螺旋线和第二螺旋线的相关速度值可由如下方式得到，从而更加便于数控系统的使用。

设平滑曲线的向心最大加速度为a_max，最大速度为F，则p₀指向p₁的拟合后的平滑曲线的起点、末点以及最大速度分别通过如下公式获得。

v_max＝max(v_p0,v_p1,F)

基于上述第一方面实施例的基于数控加工系统的曲线拟合方法，提出本发明第二方面各个实施例的电子设备。

参照图6，该电子设备包括存储器100、处理器200及存储在存储器100上并可在处理器200上运行的计算机程序；计算机程序被处理器200执行时实现如上述第一方面任意一项实施例所描述的基于数控加工系统的曲线拟合方法。

需要说明的是，电子设备可以为路由器、交换机、服务器或者其他数据处理传输设备。

可以理解的是，处理器200和存储器100可以通过总线或者其他方式连接。

需要说明的是，实现上述实施例的基于数控加工系统的曲线拟合方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在该存储器100中，当被处理器200执行时，执行上述实施例中的基于数控加工系统的曲线拟合方法，例如，执行如图1中的方法步骤S100至S300、图2中的方法步骤S210至S230、图3中的方法步骤S240、图4中的方法步骤S241至S242和图5中的方法步骤S310至S330。

可以理解的是，由于本发明第二方面实施例的物联网数据监控装置执行包括有上述第一方面任一实施例的基于数控加工系统的曲线拟合方法，因此，本发明第二方面实施例的电子设备的具体实施方式和技术效果，可参照上述第一方面任一实施例的基于数控加工系统的曲线拟合方法的具体实施方式和技术效果，在此不做赘述。

以上所描述的电子设备的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

基于上述第一方面实施例的基于数控加工系统的曲线拟合方法，提出本发明第三方面各个实施例的计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器200或控制器执行，例如，被上述电子设备实施例中的一个处理器200执行，可使得上述处理器200执行上述实施例中的基于数控加工系统的曲线拟合方法，例如，执行如图1中的方法步骤S100至S300、图2中的方法步骤S210至S230、图3中的方法步骤S240、图4中的方法步骤S241至S242和图5中的方法步骤S310至S330。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器200，如中央处理器200、数字信号处理器200或微处理器200执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器100技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下，作出各种变化。