[发明专利]连续微直线段的衔接速度的优化方法及系统

说明书

本发明公开了一种连续微直线段的衔接速度的优化方法，包括：根据加工轨迹中的相邻微直线段的端点坐标计算相邻微直线段的衔接点夹角；根据衔接点夹角、向心加速度、插补周期、轮廓误差、弓高误差、相邻微直线段各自的进给速度确定相邻衔接点的最大安全过渡速度；通过前瞻处理及回溯处理以离散化的速度规划方法根据最大安全过渡速度获取加速过程可达的最大结束速度或减速过程允许的最大起始速度。本发明实施例提出的前瞻处理与回溯处理，计算连续微直线段位移和机床加减速能力限制下加速过程实际可达的最大结束速度或减速过程允许的最大起始速度，有效降低相邻衔接点的速度跳变。

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种连续微直线段的衔接速度的优化方法及系统。

背景技术

在数控加工领域复杂轮廓零/部件加工应用场景中，数控加工处理的数据往往由CAD/CAM软件通过一定的逼近准则离散化零/部件轮廓轨迹而产生。因此，如何实现对这些数量巨大的离散化的微直线段的高速、高精以及平稳加工，一直都是业内竞相追逐的目标之一。

针对这类离散化曲率非连续的微直线段的现有加工方案主要有直接法和拟合法。直接法是以每微直线段作为速度规划的最小单元直接进行轨迹插补加工，具有计算简单和运算量小的特点，但存在加工效率低、电机频繁加减速影响电机寿命、表面加工质量差以及数据存储量大等问题。拟合法又可细分为局部拟合和全局拟合法，局部拟合指以两段或多段的微直线段为拟合优化对象，利用局部插入二次或二次以上曲线实现加工轨迹的局部平滑过渡以达到高速加工的目的，如圆弧过渡法、B样条曲线过渡法等。全局拟合是指以整个离散化轨迹镞作为拟合对象对加工轨迹优化处理，加工表面质量相当较好，但需开发相应的曲线直接插补算法，计算工作量大且开发难度较高，不易于实现，特别是在对时序要求严格的应用场合，拟合法实时性难以得到保证。

连续轨迹相邻衔接点速度优化方法和插补规划算法作为连续轨迹高速加工的两个关键技术，衔接点速度优化预处理是否得当，会直接影响后续轨迹插补规划的优劣性。

现有的衔接点速度优化过程中，在推算加减速距离与加减速度、加减速时间等参数之间的关系式时采用的公式与后续插补规划过程计算位移和周期的迭代公式不一致，容易造成衔接点处速度曲线不连续，引起设备振动和加工质量等不良影响。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出一种连续微直线段的衔接速度的优化方法来解决现有的数控加工发生设备振动和加工质量不佳的难题。

本发明提出一种连续微直线段的衔接速度的优化方法，所述优化方法应用于数控加工，所述优化方法包括：

根据加工轨迹中的相邻微直线段的端点坐标计算所述相邻微直线段的衔接点夹角；

根据所述衔接点夹角、向心加速度、插补周期、轮廓误差、弓高误差、所述相邻微直线段各自的进给速度确定所述相邻衔接点的最大安全过渡速度；

通过前瞻处理及回溯处理以离散化的速度规划方法根据所述最大安全过渡速度获取加速过程可达的最大结束速度或减速过程允许的最大起始速度。

进一步地，在通过前瞻处理及回溯处理以离散化的速度规划方法根据所述最大安全过渡速度获取加速过程可达的最大结束速度或减速过程允许的最大起始速度前，所述优化方法还包括：

执行前瞻初始化，所述前瞻初始化包括：

设置前瞻段数N、第i段的起始速度V_i,s、第i段的结束速度V_i,e及第i段的位移L_i；

根据所述第i段的起始速度V_i,s、所述第i段的结束速度V_i,e及第i段的加速度A_i计算从所述第i段的起始速度V_i,s到所述第i段的结束速度V_i,e所需的第i段的周期数n_i：