CN102360198A - 数控系统中操作设备的速度规划方法、装置及数控机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了数控系统中速度控制方法、装置及数控机床，所述方法通过对由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径的长度之和S与实际加工路径长度L进行比较，通过比较结果可以反映出当前指定速度v的值是否适合，并进行相应的调整，使当前指定速度v与实际最佳速度无限接近。本发明提供的所述装置通过参数获取单元与速度处理单元对当前指定速度v进行调整。本发明提供的数控机床采用上述方法和装置对操作设备的运行速度进行规划，本发明提供的方法、装置及数控机床可以避免S型曲线速度规划方法中对高次方程求解的步骤，减少了运算量，提高了速度规划效率。

Description

数控系统中操作设备的速度规划方法、装置及数控机床

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，具体涉及数控系统中操作设备的速度规划方法、装置及数控机床。

背景技术

在自动化控制领域中，数控机床、工业机器人等设备的数控系统中均会涉及到速度规划的环节，以保证机床、工业机器人等设备高效、平稳的工作。

数控系统通常采用T型曲线速度规划和S型曲线速度规划对系统进行加减速控制，T型曲线速度规划虽然计算量小，编程简单，但是在加减速阶段存在加速度突变的现象，导致机床产生剧烈振动，不适合于数控机床的高速加工。S型曲线速度规划是一种比较好的规划方式，能够尽可能的满足运动高效性和平稳性的要求，但是对于起点速度和终点速度不为0的S型曲线速度规划，如果要考虑到每一个插补周期的位置准确性和速度平稳性，计算非常复杂，常用的S型曲线速度规划通过限制加加速度(即加速度的导数)来控制加速度的突变现象。

常用的S曲线加减速控制方法利用多项式表示法将整个速度规划分为7个阶段，其中7阶段论S曲线速度规划的7个阶段如图1所示，t1、t2、t3、t4、t5、t6和t7分别为加加速阶段、匀加速阶段、减加速阶段、匀速阶段、加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段，在所要规划的设定路径长度足够长的情况下，只要按照上述7个阶段在设定路径长度内达到了用户要求的速度即可，然而如果实际加工路径很小(几毫米)，就有可能7个阶段中的某个或某几个阶段不存在，例如匀速阶段或者加、减速阶段不存在，这种情况下数控系统中的操作设备便容易出现速度突变以至于设备抖动的现象，那么在这种情况下，现有技术中的采用的方法是：首先对设定路径进行判断，计算整个规划过程中含有哪几个有效阶段，然后再按照相应的阶段配置，根据不同的数学模型计算整个加减速过程的相关参数，而这种方法最终得到的是高次方程组，如果要进行精确的计算则需要解带根号的3次方程组，使得整个规划过程的计算量变得巨大，规划过程复杂，并且很难达到各个阶段的路径长度满足插补周期的整数倍的要求，会出现速度跳变的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种数控系统中操作设备的速度规划方法及装置，所述方法包括：

步骤A：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

步骤B：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行步骤C；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤C。

步骤C：判断步骤B的执行次数是否满足设定值，如果否，则执行步骤B；如果是，则保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

进一步地，在步骤A：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L之后，还包括：

步骤B1：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤B；如果否，则保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

进一步地，在步骤A：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L之后，还包括：

步骤B2：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤B；如果否，则执行步骤D；

步骤D：判断所述当前加速路径与减速路径长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；如果是，则保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤A。

所述装置包括：参数获取单元，用于获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

速度处理单元，用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v；如果否，则增大当前指定速度v；

计数判断单元，用于判断速度处理单元的执行次数是否满足设定值，如果否，则执行速度处理单元；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。

优选地，所述装置还包括：路径判断单元，用于判断所述参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行速度处理单元；如果否，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。

优选地，所述装置还包括：速度复检单元，用于判断所述当前加速路径与减速路径长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元；如果否，则增大当前指定速度v并执行参数获取单元。

本发明还提供了另一种数控系统中操作设备的速度规划方法及装置，所述另一种方法包括：

步骤O：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

步骤P：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行步骤Q；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤Q。

步骤Q：判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值是否满足预设值范围，如果否，则执行步骤P；如果是，则保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

进一步地，在步骤O：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L之后，还包括：

步骤P1：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤P；如果否，则保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

进一步地，在步骤O：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L之后，还包括：

步骤P2：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤P；如果否，则执行步骤R；

步骤R：判断所述当前加速路径与减速路径长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；如果是，则保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤O。

所述另一种装置包括：

参数获取单元，用于获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

速度处理单元，用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v；如果否，则增大当前指定速度v；

差值判断单元，用于判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值是否满足预设值范围，如果否，则执行速度处理单元；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。

优选地，所述另一种装置还包括：路径判断单元，用于判断所述参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行速度处理单元；如果否，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。

优选地，所述另一种装置还包括：速度复检单元，用于判断所述当前加速路径与减速路径长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元；如果否，则增大当前指定速度v并执行参数获取单元。

本发明还提供了一种数控机床，包括控制装置、驱动装置和电源装置，所述电源装置为整个数控机床供电，所述控制装置控制所述驱动装置驱动数控机床的操作设备进行运作，所述数控机床还包括对操作设备运行进行速度规划的速度规划装置，所述速度规划装置包括：

参数获取单元，用于获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

速度处理单元，用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v；如果否，则增大当前指定速度v；

计数判断单元，用于判断速度处理单元的执行次数是否满足设定值，如果否，则执行速度处理单元；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。

本发明还提供了另一种数控机床，包括控制装置、驱动装置和电源装置，所述电源装置为整个数控机床供电，所述控制装置控制所述驱动装置驱动数控机床的操作设备进行运作，所述数控机床还包括对操作设备运行进行速度规划的速度规划装置，所述速度规划装置包括：

参数获取单元，用于获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

速度处理单元，用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v；如果否，则增大当前指定速度v；

差值判断单元，用于判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值是否满足预设值范围，如果否，则执行速度处理单元；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的数控系统中操作设备的速度规划方法及装置，在整个速度规划的过程中，以实现S型曲线的典型7段规划或5段规划为目的，将设备在加加速阶段、匀加速阶段和减加速阶段的运动路径统一设定为加速路径，将设备在减减速阶段、匀减速阶段和加减速阶段运动的路径统一设定为减速路径，这样在后续的规划过程中只需通过比较操作设备加速路径与减速路径之和与实际加工路径的大小来对当前的指定速度进行调整即可，而本发明提供的规划方法其步骤亦简洁、明了：数控系统规划之初首先获取一个初始的指定速度，该初始的指定速度也是系统规划之初的当前指定速度，该初始的指定速度可以是人为输入的值也可以是系统中存储的速度默认值，然后根据该当前指定速度值得到当前加速路径与减速路径之和，并将该路径之和与实际加工路径比较，根据该加速路径与减速路径之和与实际路径比较的结果来调整当前指定速度，如此反复执行比较与判断的步骤，使得当前指定速度无限接近实际最佳速度，从而得到数控系统中操作设备运行的最佳速度，并根据该最佳速度对操作设备的运行速度进行S型曲线规划。

本发明提供的数控机床，其采用的速度规划装置可以通过所述控制装置对其程序指令进行控制，进而对所述驱动装置驱动的操作设备的运行速度进行规划，该数控机床能够通过其速度规划装置快速、有效的得到数控系统中操作设备所需运行的最佳速度，提高了整个数控机床的系统运行效率，降低了数控机床的系统在速度规划时的运算难度。

本发明避免了对操作设备进行速度规划时求解高次方程的复杂繁琐的步骤，使得整个数控系统的速度规划效率得到大幅提高，而且方法相对简便易于实现。即使对于实际加工路径长度很小的情况下，也能很快速很准确的得到符合该路径规划的最佳速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统的S曲线加减速控制的速度曲线图；

图2为实施例一提供的数控系统中速度控制方法的流程图；

图3为实施例二提供的数控系统中操作设备的速度规划方法的流程图；

图4为实施例三提供的数控系统中操作设备的速度规划方法的流程图；

图5为实施例四提供的数控系统中操作设备的速度规划装置的结构图；

图6为实施例四提供的另一种数控系统中操作设备的速度规划装置的结构示意图；

图7为实施例四提供的又一种数控系统中操作设备的速度规划装置的结构示意图；

图8为实施例五提供的数控系统中操作设备的速度规划方法的流程图；

图9为实施例六提供的数控系统中操作设备的速度规划方法的流程图；

图10为实施例七提供的数控系统中操作设备的速度规划方法的流程图；

图11为实施例八提供的数控系统中操作设备的速度规划装置的结构示意图；

图12为实施例八提供的另一种数控系统中操作设备的速度规划装置的结构示意图；

图13为实施例八提供的又一种数控系统中操作设备的速度规划装置的结构示意图；

图14为实施例九提供的一种数控机床的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一、本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法，包括：

步骤A：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

本发明中所述的操作设备是数控系统中硬件执行单元，包括数控切割刀头、数控激光焊接头、数控运行平台、机器人手臂等能够通过软件程序控制的部件，数控系统在进行速度规划之初，当前指定速度即为初始的指定速度，该初始的指定速度可以是经过技术人员预估所得到的速度值，也可以是数控系统中保留的系统默认速度值，甚至可以是数控系统中在规定的范围内随机产生的一个速度值，设定该指定速度的目的在于速度规划之初对指定速度的初始化，后续会根据执行步骤中的判断条件对该初始的指定速度进行调整，对当前指定速度不断的进行修正，使其无限接近于实际的最佳速度。

速度规划可以理解为控制操作设备在指定的时间内达到指定的速度，所述当前加速路径与减速路径长度之和S是由当前指定速度v来确定的，数控系统在对实际加工路径进行速度规划时，操作设备在实际加工路径的始点的速度V₀是已知的，即操作设备完成上一路径时的终点速度是已知的，而操作设备到达本实际加工路径的终点的速度是预知的，即操作设备到达本实际加工路径的终点的速度是根据加工要求所确定的速度，因此该终点的速度也作为已知量，而且，此时的当前指定速度假定为速度规划的最佳速度值，即将当前指定速度值作为7段或5段S型曲线速度规划过程中的最大速度值，这样便可以通过实际加工路径的始点速度、终点速度及当前指定速度得到当前加速路径和减速路径长度之和S。

实际加工路径长度L是根据用户所加工的产品的形状、尺寸所决定的长度值，或者根据用户所要求的运行路径的长度值决定的，属于本规划过程中的已知量。

步骤B：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行步骤C；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤C。

本步骤中将实际加工路径长度L与所述当前加速路径与减速路径的长度之和S作出比较，由于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S是由当前指定速度v确定的，因此，如果所述当前加速路径与减速路径的长度之和S大于了实际加工路径长度L，则说明当前指定速度v所赋的值偏大，需要对当前指定速度v进行减小调整，对于减小当前指定速度v的方式可以是等比方式递减，例如在程式控制上表现为v＝v-(c×v)，其中c为0～1之间的常量；如v＝v-0.5v、v＝v-0.2v或者v＝v-0.8v，减小当前指定速度v的方式也可以是等差方式递减，例如在程式控制上表现为v＝v-C，其中C为0～v之间的一常量，可以理解的是，等比方式或者等差方式的递减方式只是本实施例中两种实施方式而已，对于减小当前指定速度v的方式还可以存在其他的递减方式，包括无规律递减，随机递减等均应包含在本发明的保护范围内。

对于增大当前指定速度v的方式的原理与上述减小当前指定速度v的方式相同，即对于增大当前指定速度v的方式可以是等比方式递增，例如在程式控制上表现为v＝v+(c×v)，其中c为0～1之间的常量；如：v＝v+0.5v、v＝v+0.2v或者v＝v+0.8v，增大当前指定速度v的方式也可以是等差方式递增，例如在程式控制上表现为v＝v+C，其中C为0～v之间的一常量，可以理解的是，等比方式或者等差方式的递增方式只是本实施例中两种实施方式而已，对于增大当前指定速度v的方式还可以存在其他的递增方式，包括无规律递增，随机递增等均应包含在本发明的保护范围内。

在本发明实施中，当前指定速度v的递减比例与递增比例相同，例如递减程式选择v＝v-0.2v，那么递增程式也相应的选择为v＝v+0.2v，这样可以保证经过规划得到的最佳速度更加准确。当然，在实际应用的过程中，当前指定速度v的递减比例与递增比例可以存在不同，因此，当前指定速度v的递减比例是否与递增比例相同不应理解为对本发明保护范围的限制。

步骤C：判断步骤B的执行次数是否满足设定值，如果否，则执行步骤B；如果是，则保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

本步骤中步骤B的执行次数即为步骤B中判断所述实际加工路径长度L是否小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和S的判断次数，通过每次的判断结果对当前指定速度v进行调整，选择增大当前指定速度或减小当前指定速度，使得当前指定速度v无限的接近实际中的最佳速度，可以理解的是，步骤B的执行次数越多，系统规划得到的当前指定速度v越接近实际的最佳速度，而从数控系统的规划效率考虑，在保证满足高精度要求的条件下，可以设置设定值为20次，如果设定值大于20次，那么数控系统的规划时间会相应增大，影响到整个数控系统的工作效率，因此本发明中所述设定值的范围为5次～20次。

数控系统中在规划过程中，当当前指定速度v满足S型曲线速度规划的7段要求或5段要求时，便将当前指定速度v作为整个实际加工路径中的最佳速度予以保存。

为了保证通过规划得到的当前指定速度v作为整个实际加工路径中的最佳速度予以保存时，该当前指定速度v不超过操作设备的上限速度，本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法在判断步骤B的执行次数满足设定值后，还包括：判断当前指定速度v是否超出操作设备的上限速度，如果超出，则保存所述操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；如果未超出，则保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

为了保证整个规划过程在典型的7段或5段S型曲线速度规划的每个阶段的路径长度均为插补周期的整数倍，本发明实施例保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，还包括：

将实际路径长度L减去所述当前加速路径长度与减速路径长度之和S的差值作为匀速路径长度。

在保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，还包括：

对所述操作设备在运行过程中的匀加速度a和/或变加速度j进行调整，使得所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求。

如图2所示是本发明是实施例中数控系统中操作设备的速度规划方法的具体流程图。下面结合图2对本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法做出具体介绍：

101：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

本发明实施例中操作设备在系统规划之初的当前指定速度v是由系统随机产生的一个速度值。

102：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；

当所述实际加工路径长度L小于所述当前加速路径与减速路径长度之和S时，执行103：减小当前指定速度v。

当所述实际加工路径长度L不小于所述当前加速路径与减速路径长度之和S时，执行104：增加当前指定速度v。

每次执行完103：减小当前指定速度v或104：增加当前指定速度v之后，执行105：判断步骤B的执行次数是否满足设定值；显而易见地，本实施例中判断步骤B的执行次数即为判断步骤102的执行次数，根据所述路径的比较结果，对每一次对当前指定速度的不断修正，如果步骤102的执行次数尚未满足设定值，那么说明所得到的当前指定速度v未达到精度要求，因此需要将该当前指定速度v返回到步骤102，将该当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S与所述实际加工路径长度L进行比较；如果步骤102的执行次数满足设定值，那么说明得到的当前指定速度v已经满足了在实际加工路径中将加工效率最大化的要求，而在实际操作的过程中，如果实际加工路径的长度比较大，可能会导致增大当前指定速度v的过程中，当前指定速度v的值超出操作设备的上限速度，该操作设备的上限速度是由操作设备本身的设计而决定的恒定值，如果操作设备在大于此上限速度的情况下工作，会对操作设备带来不利影响，如操作设备抖动严重、精度下降等等，因此作为本发明实施例的一种改进方式，在执行105的次数满足设定值后，即判断步骤B的执行次数满足设定值后，此时便执行步骤106：判断当前指定速度v是否超出操作设备的上限速度；如果超出，则执行108：保存操作设备的最大上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；可以理解的是，在当前指定速度v超出操作设备的最大上限速度时，当前指定速度v已经不适合作为实际加工路径中的最佳速度，显而易见地，在实际加工路径足够大的情况下，操作设备的上限速度作为实际加工路径中的最佳速度能够保证加工效率的最佳化。如果当前指定速度v未超出操作设备的上限速度，则执行107：保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

在保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后或保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，执行步骤109：将实际路径长度L减去加速路径与减速路径长度之和S的差值作为匀速路径长度。本发明方法中将整个规划的路径划分为三段路径：加速路径、减速路径和匀速路径，可以理解的是，匀速路径是7段或5段S型曲线速度规划中的一段。

为了使所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求，在保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后或保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，还包括步骤110：对所述操作设备在运行过程中的匀加速度a和/或变加速度j进行调整。本发明实施例中在步骤109执行完毕后执行步骤110。本发明实施例中变加速度j包括了加加速度、减加速度、加减速度和减减速度。可以理解的是，在加速过程中，即dv/dt＞0时，如果变加速度j对时间的导数dj/dt＞0时，所述变加速度则为加加速度；如果变加速度j对时间的导数dj/dt＜0时，所述变加速度则为减加速度。在减速过程中，即dv/dt＜0时，如果变加速度j对时间的导数dj/dt＞0时，所述变加速度则为加减速度；如果变加速度j对时间的导数dj/dt＜0时，所述变加速度则为减减速度。

实施例二、本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法，包括：

步骤A：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

步骤B1：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤B；如果否，则保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

步骤B：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行步骤C；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤C。

步骤C：判断步骤B的执行次数是否满足设定值，如果否，则执行步骤B；如果是，则保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

本发明实施例相对于上述实施例一在步骤A：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L之后，还包括：

步骤B1：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤B；如果否，则保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

步骤B1可以在第一次判断出所述实际加工路径L不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S时，将该当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度予以保存，而不必等到步骤B的执行次数满足设定值时再对当前指定速度v进行保存，这样可以使得整个规划的效率得以提高；可以理解的是，为了保证规划之初系统所获得的当前指定速度v的值不至于过小，因此本发明实施例中对于规划之初的当前指定速度v采取人为输入的方式对该指定速度进行初始化，根据操作设备的运行速度极限值以及常规状态操作设备的运行速度值对规划之初的当前指定速度进行赋值。

本发明实施例中的步骤A、步骤B、步骤C的介绍可以参照上述实施例一中的描述，在此不再赘述。

下面结合图3对本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法进行详细介绍：

201：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径的长度之和S和实际加工路径长度L；

202：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；

当步骤202中所述实际加工路径长度L小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S时，执行203：减小当前指定速度v，然后进一步执行204：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的常数之和；当步骤204中所述实际加工路径长度L小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S时，执行205：减小当前指定速度v；当步骤204中所述实际加工路径长度L不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S时，执行206：增加当前指定速度v。

每次执行完205：减小当前指定速度v或206：增加当前指定速度v之后，执行207：判断步骤B的执行次数是否满足设定值；显而易见地，本实施例中判断步骤B的执行次数即为判断步骤204的执行次数，根据所述路径的比较结果，对每一次对当前指定速度的不断修正，如果步骤204的执行次数尚未满足设定值，那么说明所得到的当前指定速度v未达到精度要求，因此需要将该当前指定速度v返回到步骤204，将该当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S与所述实际加工路径长度L进行比较；如果步骤204的执行次数满足设定值，那么说明得到的当前指定速度v已经满足了在实际加工路径中将加工效率最大化的要求，而在实际操作的过程中，如果实际加工路径的长度比较大，可能会导致增大当前指定速度v的过程中，当前指定速度v的值超出操作设备的上限速度，该操作设备的上限速度是由操作设备本身的设计而决定的恒定值，如果操作设备在大于此上限速度的情况下工作，会对操作设备带来不利影响，如操作设备抖动严重、精度下降等等，因此作为本发明实施例的一种改进方式，在执行207的次数满足设定值后，即判断步骤B的执行次数满足设定值后，此时便执行步骤208：判断当前指定速度v是否超出操作设备的上限速度；如果超出，则执行210：保存操作设备的最大上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；可以理解的是，在当前指定速度v超出操作设备的最大上限速度时，当前指定速度v已经不适合作为实际加工路径中的最佳速度，显而易见地，在实际加工路径足够大的情况下，操作设备的上限速度作为实际加工路径中的最佳速度能够保证加工效率的最佳化。如果当前指定速度v未超出操作设备的上限速度，则执行209：保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

而当步骤202中所述实际加工路径长度L不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S时，同样执行209：保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

在保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后或保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，执行步骤211：将实际路径长度L减去加速路径与减速路径长度之和S的差值作为匀速路径长度。为了使所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求，在保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，还包括步骤212：对所述操作设备在运行过程中的匀加速度a和/或变加速度j进行调整。对于步骤211和步骤212的详细描述请参见实施例中的步骤109和步骤110的描述，此处不再赘述。本发明实施例中在步骤211执行完毕后执行步骤212。

实施例三、本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法，包括：

步骤A：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

步骤B2：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤B；如果否，则执行步骤D；

步骤D：判断所述当前加速路径与减速路径长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；如果是，则保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤A。

步骤B1：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤B；如果否，则保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

步骤B：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行步骤C；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤C。

步骤C：判断步骤B的执行次数是否满足设定值，如果否，则执行步骤B；如果是，则保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

相对于上述实施例二，本发明实施例中在步骤A：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L之后，还包括：

步骤B2：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤B；如果否，则执行步骤D；

步骤D：判断所述当前加速路径与减速路径长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；如果是，则保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤A。

步骤B2用于对上述两路径长度进行比较，在系统规划之初，所述的当前指定速度v即为初始指定速度，步骤B2用于对上述两路径长度进行比较，如果初始指定速度在一定要求范围内，即通过该初始指定速度v得到的加速路径长度与减速路径长度之和S满足：N×L＜S≤L，其中0＜N＜1；则可以将该初始指定速度v作为实际加工路径中的最佳速度保存。同样可以理解，在步骤D中只要通过当前指定速度v得到的当前加速路径长度与减速路径长度之和S满足：N×L＜S≤L，其中0＜N＜1；则将该当前指定速度v作为实际加工路径中的最佳速度保存，在满足所要求的精度下而不需要进入后续的规划步骤中，节省了规划时间，提高了规划效率。

当然，为了保证所得到的当前指定速度v与实际最佳速度更接近，可以设定步骤D中N的值尽可能接近1。可以理解的是，N的值不能过于接近0，否则会影响到规划精度，因此实际应用中可以选择0.5≤N＜1，本发明实施例中设定N＝0.8具有更好的规划效率。

本发明实施例中的其他步骤介绍可以参照上述实施例一中的描述，在此不再赘述。

下面结合图4对本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法进行详细介绍：

301：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径的长度之和S和实际加工路径长度L；

302：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；

如果步骤302中所述实际加工路径长度L不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；那么，则说明当前指定速度v的范围在所要求的最大速度值以下，所述要求的极最大度值是指能够使所述加工路径长度L等于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的指定速度值。但是，如果当前指定速度v的值很小时，甚至接近于0时，同样可以满足所述实际加工路径长度L不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S，因此本发明实施例在步骤302中判断出所述实际加工路径不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S时，执行步骤303：判断所述当前减速路径长度与减速路径的长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；本发明实施例中N＝0.8。

当步骤303中判断出所述当前加速路径与减速路径的长度之和S不大于所述实际加工路径长度L的N倍时，其中0＜N＜1；则说明当前指定速度v的值过小，那么此时执行步骤304：增加当前指定速度v，然后返回步骤301对当前指定速度v所确定的当前加速路径与减速路径的长度之和S与实际加工路径长度L重新比较。

当步骤303中判断出所述当前加速路径与减速路径的长度之和S大于所述实际加工路径长度L的N倍时，其中0＜N＜1；可以理解的是经过步骤302的判断后当前指定速度v的值不会出现过大的情形，那么此时当前指定速度v的值可以满足规划要求，因此执行步骤311：保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

上述步骤有效的防止了当前指定速度v的值过小的情况，从而避免将速度过小的当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度而保存。

如果步骤302中所述实际加工路径长度L小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；则执行步骤305：减小当前指定速度v；然后执行步骤306：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则执行步骤307：减小当前指定速度v；如果否，则执行步骤308：增加当前指定速度v。

每次执行完步骤307或步骤308之后，执行309：判断步骤B的执行次数是否满足设定值，即判断步骤306的执行次数是否满足设定值；如果否，则返回步骤306对两路径重新判断，如果是，则执行步骤310：判断当前指定速度v是否超出操作设备的上限速度；如果超出，则执行步骤312：保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；如果未超出，则执行步骤311：保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

执行完步骤311：保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度之后或步骤312：保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度之后，执行步骤313：将实际路径长度L减去加速路径与减速路径长度之和S的差值作为匀速路径长度。为了使所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求，在保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后或保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度之后，还包括步骤314：对所述操作设备在运行过程中的匀加速度a和/或变加速度j进行调整。本发明实施例中在步骤313执行完毕后执行步骤314。

本发明实施例中对步骤306、307、308、309、310、311、312、313、314的具体描述请参见上述实施例二中的步骤204、205、206、207、208、209、210、211、212，此处不再赘述。

实施例四、如图5所示，本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划装置，包括：

参数获取单元401，用于获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

速度处理单元402，用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v；如果否，则增大当前指定速度v；

计数判断单元403，用于判断速度处理单元402的执行次数是否满足设定值，如果否，则执行速度处理单元402；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元410。

参数调整单元406，用于对所述操作设备在运行过程中的匀加速度a和/或变加速度j进行调整，使得所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求。

如图6所示，作为本发明的一种较佳实施例，本发明实施例的数控系统中操作设备的速度规划装置还包括：路径判断单元404，用于判断所述参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行速度处理单元402；如果否，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元410。

如图7所示，作为本发明的另一种较佳实施例，本发明实施例的数控系统中操作设备的速度规划装置还包括：速度复检单元405，用于判断所述当前加速路径与减速路径长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元410；如果否，则增大当前指定速度v并执行参数获取单元401。

实施例五、本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法，包括：

步骤O：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

步骤P：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行步骤Q；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤Q；

步骤Q：判断实际加工路径长度L减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值是否满足预设值范围，如果否，则执行步骤P；如果是，则保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

相对于上述发明实施例一，本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法中，步骤Q通过对实际加工路径长度L减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值范围来判断当前指定速度v的值是否满足速度规划要求，即是否当前指定速度v接近操作设备的实际最佳速度。可以理解的是所述预设值范围应当是正数范围，即预设值应当大于0，这样可以保证在实际加工路径长度L始终大于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的情况下，选择当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。如果实际加工路径长度L减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值是负数，则说明当前指定速度v的值过大，需要重新返回步骤P将当前指定速度v的值进行调整，如果实际加工路径长度L减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值是正数，且差值较大，则说明当前指定速度v的值过小，未接近实际的最佳速度，那么当实际加工路径长度L减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值满足预设值范围可以能保证当前指定速度v接近实际的最佳速度，预设值范围可以是具体的长度范围，也可以根据实际加工路径长度L确定一定的比例作为预设值范围，例如预设值范围选择为0～K×L，其中0＜K＜1；例如预设值范围选择为0～0.1L。本发明实施例中的预设值范围是具体的长度范围，即本发明实施例中的预设值范围是0～1mm。

为了保证通过规划得到的当前指定速度v作为整个实际加工路径中的最佳速度予以保存时，该当前指定速度v不超过操作设备的上限速度，本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法在判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值满足预设值范围后，还包括：判断当前指定速度v是否超出操作设备的上限速度，如果超出，则保存所述操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；如果未超出，则保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

本发明实施例中的步骤O、步骤P、步骤Q的介绍可以参照上述实施例一中的对步骤A、步骤B、步骤C的描述，在此不再赘述。

下面结合图8对发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法进行详细介绍：

501：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

502：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；

当所述实际加工路径长度L小于所述当前加速路径与减速路径长度之和S时，执行503：减小当前指定速度v。

当所述实际加工路径长度L不小于所述当前加速路径与减速路径长度之和S时，执行504：增加当前指定速度v。

每次执行完503：减小当前指定速度v或504：增加当前指定速度v之后，执行505：判断实际加工路径长度L减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值是否满足预设值范围；如果满足，那么说明得到的当前指定速度v已经满足了在实际加工路径中将加工效率最大化的要求，而在实际操作的过程中，如果实际加工路径的长度比较大，可能会导致增大当前指定速度v的过程中，当前指定速度v的值超出操作设备的上限速度，该操作设备的上限速度是由操作设备本身的设计而决定的恒定值，如果操作设备在大于此上限速度的情况下工作，会对操作设备带来不利影响，如操作设备抖动严重、精度下降等等，因此作为本发明实施例的一种改进方式，在执行505的次数满足设定值后，即判断步骤P的执行次数满足设定值后，此时便执行步骤506：判断当前指定速度v是否超出操作设备的上限速度；如果超出，则执行508：保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；可以理解的是，在当前指定速度v超出操作设备的上限速度时，当前指定速度v已经不适合作为实际加工路径中的最佳速度，显而易见地，在实际加工路径足够大的情况下，操作设备的上限速度作为实际加工路径中的最佳速度能够保证加工效率的最佳化。如果当前指定速度v未超出操作设备的上限速度，则执行507：保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

在保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后或保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，执行步骤509：将实际路径长度L减去加速路径与减速路径长度之和S的差值作为匀速路径长度。为了使所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求，在保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，还包括步骤510：对所述操作设备在运行过程中的匀加速度a和/或变加速度j进行调整。本发明实施例中在步骤509执行完毕后执行步骤510。

实施例六、本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法相对于上述实施例五，本发明实施例的数控系统中操作设备的速度规划方法，在上述步骤O：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L之后，还包括：

步骤P1：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤P；如果否，则保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

对于本发明实施例的其他步骤可以参考上述实施例五中的具体描述，此处不再赘述。

下面结合图9对本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法进行详细介绍：

601：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径的长度之和S和实际加工路径长度L；

602：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；

当步骤602中所述实际加工路径长度L小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S时，执行603：减小当前指定速度v，然后进一步执行604：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的常数之和；当步骤604中所述实际加工路径长度L小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S时，执行605：减小当前指定速度v；当步骤604中所述实际加工路径长度L不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S时，执行606：增加当前指定速度v。

每次执行完605：减小当前指定速度v或606：增加当前指定速度v之后，执行607：判断实际加工路径长度L减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值是否满足预设值范围；如果不满足，则返回步骤604；如果满足，则执行步骤608：判断当前指定速度v是否超出操作设备的上限速度；如果超出，则执行步骤610：保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；如果未超出，则执行步骤609：保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

而当步骤602中所述实际加工路径长度L不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S时，同样执行609：保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。在本发明实施例中，对于系统规划之初的当前指定速度v通常由操作人员赋予的速度初值，该速度初值不会超出操作设备的上限速度值，可以理解的是，步骤602中如果判断出实际加工路径长度L不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S时，则可以将当前指定速度v直接进行保存。

在保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后或保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，执行步骤611：将实际路径长度L减去加速路径与减速路径长度之和S的差值作为匀速路径长度。为了使所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求，在保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，还包括步骤612：对所述操作设备在运行过程中的匀加速度a和/或变加速度j进行调整。本发明实施例中在步骤611执行完毕后执行步骤612。

实施例七、本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法，相对于上述实施例五，在上述步骤O：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L之后，还包括：

步骤P2：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤P；如果否，则执行步骤R；

步骤R：判断所述当前加速路径与减速路径长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；如果是，则保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤O。

对于本发明实施例的其他步骤可以参考上述实施例中的具体描述，此处不再赘述。

下面结合图10对本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法进行详细介绍：

701：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径的长度之和S和实际加工路径长度L；

702：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；

如果步骤702中所述实际加工路径长度L不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；那么，则说明当前指定速度v的范围在所要求的最大速度值以下，所述要求的极最大度值是指能够使所述加工路径长度L等于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的指定速度值。但是，如果当前指定速度v的值很小时，甚至接近于0时，同样可以满足所述实际加工路径长度L不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S，因此本发明实施例在步骤702中判断出所述实际加工路径不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S时，执行步骤703：判断所述当前减速路径长度与减速路径的长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；本发明实施例中N＝0.8。

当步骤703中判断出所述当前加速路径与减速路径的长度之和S不大于所述实际加工路径长度L的N倍时，其中0＜N＜1；则说明当前指定速度v的值过小，那么此时执行步骤704：增加当前指定速度v，然后返回步骤701对当前指定速度v所确定的当前加速路径与减速路径的长度之和S与实际加工路径长度L重新比较。

当步骤703中判断出所述当前加速路径与减速路径的长度之和S大于所述实际加工路径长度L的N倍时，其中0＜N＜1；可以理解的是经过步骤702的判断后当前指定速度v的值不会出现过大的情形，那么此时当前指定速度v的值可以满足规划要求，因此执行步骤711：保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

上述步骤有效的防止了当前指定速度v的值过小的情况，从而避免将速度过小的当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度而保存。

如果步骤702中所述实际加工路径长度L小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；则执行步骤705：减小当前指定速度v；然后执行步骤706：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则执行步骤707：减小当前指定速度v；如果否，则执行步骤708：增加当前指定速度v。

每次执行完步骤707或步骤708之后，执行步骤709：判断实际加工路径长度L减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值是否满足预设值范围；如果否，则返回步骤706对两路径重新判断，如果是，则执行步骤710：判断当前指定速度v是否超出操作设备的上限速度；如果超出，则执行步骤712：保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；如果未超出，则执行步骤711：保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后或保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度之后，执行步骤713：将实际路径长度L减去加速路径与减速路径长度之和S的差值作为匀速路径长度。为了使所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求，在保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，还包括步骤714：对所述操作设备在运行过程中的匀加速度a和/或变加速度j进行调整。本发明实施例中在步骤713执行完毕后执行步骤714。

实施例八、如图11所示，本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划装置，包括：

参数获取单元801，用于获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

速度处理单元802，用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v；如果否，则增大当前指定速度v；

差值判断单元803，用于判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值是否满足预设值范围，如果否，则执行速度处理单元802；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元810。

参数调整单元806，用于对所述操作设备在运行过程中的匀加速度a和/或变加速度j进行调整，使得所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求。

如图12所示，作为本发明的一种较佳实施例，本发明实施例的数控系统中操作设备的速度规划装置还包括：路径判断单元804，用于判断所述参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行速度处理单元802；如果否，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元810。

如图13所示，作为本发明的另一种较佳实施例，本发明实施例的数控系统中操作设备的速度规划装置还包括：速度复检单元805，用于判断所述当前加速路径与减速路径长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元810；如果否，则增大当前指定速度v并执行参数获取单元801。

本发明提供的数控系统中操作设备的速度规划方法通过对由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L进行比较来判断当前指定速度v的值是否满足要求，并根据比较结果对当前指定速度v进行调整，当当前指定速度v接近实际最佳速度时，变将当前指定速度v作为实际加工路径中的最佳速度。本发明中的方法能够避免S型曲线速度规划中对高次方程的求解步骤，减少了整个规划过程的运算步骤，提高了整个规划的效率。

实施例九、如图14所示，本发明提供了一种数控机床，包括控制装置、驱动装置和电源装置，所述电源装置为整个数控机床供电，所述控制装置控制所述驱动装置驱动数控机床的操作设备进行运作，其特征在于，还包括对操作设备运行进行速度规划的速度规划装置，所述速度规划装置包括：

参数获取单元，用于获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

速度处理单元，用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v；如果否，则增大当前指定速度v；

计数判断单元，用于判断速度处理单元的执行次数是否满足设定值，如果否，则执行速度处理单元；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。

本发明实施例还提供了另一种数控机床，包括控制装置、驱动装置和电源装置，所述电源装置为整个数控机床供电，所述控制装置控制所述驱动装置驱动数控机床的操作设备进行运作，其特征在于，还包括对操作设备运行进行速度规划的速度规划装置，所述速度规划装置包括：

参数获取单元，用于获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

速度处理单元，用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v；如果否，则增大当前指定速度v；

差值判断单元，用于判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值是否满足预设值范围，如果否，则执行速度处理单元；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。

本发明提供的数控机床，其采用的速度规划装置也可以是上述实施例四或实施例八提供的数控系统中操作设备的速度规划装置，具体描述可以参见上述实施例四或实施例八，此处不再赘述。所述的速度规划装置与所述的控制装置相连，将经过规划得到的最佳速度反馈给控制装置，然后控制装置以该最佳速度对操作设备进行控制，当然，所述速度规划装置还可以集成在所述控制装置内部，可以理解的是，对于所述速度规划装置与控制装置的连接方式并不构成对本发明保护范围的限制。

本发明实施例提供的数控机床，其采用的速度规划装置可以通过所述控制装置对其程序指令进行控制，进而对所述驱动装置驱动的操作设备的运行速度进行规划。本发明实施例中的数控机床相对于现有技术中的数控机床能够通过其速度规划装置快速、有效的得到数控系统中操作设备所需运行的最佳速度，提高了整个数控机床的系统运行效率，降低了数控机床的系统在速度规划时的运算难度。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(RandomAccess Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制

Claims (24)

1.数控系统中操作设备的速度规划方法，其特征在于，包括：

步骤A：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

步骤B：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行步骤C；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤C。

步骤C：判断步骤B的执行次数是否满足设定值，如果否，则执行步骤B；如果是，则保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

2.如权利要求1所述的数控系统中操作设备的速度规划方法，其特征在于，在步骤A：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L之后，还包括：

步骤B1：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤B；如果否，则保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

3.如权利要求1所述的数控系统中操作设备的速度规划方法，其特征在于，在步骤A：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L之后，还包括：

步骤B2：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤B；如果否，则执行步骤D；

步骤D：判断所述当前加速路径与减速路径长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；如果是，则保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤A。

4.如权利要求1或2或3所述的数控系统中操作设备的速度规划方法，其特征在于，判断步骤B的执行次数满足设定值后，还包括：判断当前指定速度v是否超出操作设备的上限速度，如果超出，则保存所述操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；如果未超出，则保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

5.如权利要求1或2或3所述的数控系统中操作设备的速度规划方法，其特征在于，保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，还包括：

将实际路径长度L减去所述当前加速路径长度与减速路径长度之和S的差值作为匀速路径长度。

6.如权利要求1或2或3所述的数控系统中操作设备的速度规划方法，其特征在于，保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，还包括：

对所述操作设备在运行过程中的匀加速度a和/或变加速度j进行调整，使得所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求。

7.如权利要求1或2或3所述的数控系统中操作设备的速度规划方法，其特征在于：所述设定值的范围为5～20次。

8.数控系统中操作设备的速度规划装置，其特征在于，包括：

参数获取单元，用于获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

速度处理单元，用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v；如果否，则增大当前指定速度v；

计数判断单元，用于判断速度处理单元的执行次数是否满足设定值，如果否，则执行速度处理单元；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。

9.如权利要求8所述的数控系统中操作设备的速度规划装置，其特征在于，还包括：

路径判断单元，用于判断所述参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行速度处理单元；如果否，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。

10.如权利要求8或9所述的数控系统中操作设备的速度规划装置，其特征在于，还包括：

速度复检单元，用于判断所述当前加速路径与减速路径长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元；如果否，则增大当前指定速度v并执行参数获取单元。

11.如权利要求10所述的数控系统中操作设备的速度规划装置，其特征在于，还包括：

参数调整单元，用于对所述操作设备在运行过程中的匀加速度a和/或变加速度j进行调整，使得所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求。

12.数控系统中操作设备的速度规划方法，其特征在于，包括：

步骤O：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

步骤P：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行步骤Q；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤Q。

步骤Q：判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值是否满足预设值范围，如果否，则执行步骤P；如果是，则保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

13.如权利要求12所述的数控系统中操作设备的速度规划方法，其特征在于，在步骤O：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L之后，还包括：

步骤P1：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤P；如果否，则保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

14.如权利要求12所述的数控系统中操作设备的速度规划方法，其特征在于，在步骤O：获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L之后，还包括：

步骤P2：判断所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行所述步骤P；如果否，则执行步骤R；

步骤R：判断所述当前加速路径与减速路径长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；如果是，则保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；如果否，则增大当前指定速度v并执行步骤O。

15.如权利要求12或13或14所述的数控系统中操作设备的速度规划方法，其特征在于，判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值满足预设值范围后，还包括：判断当前指定速度v是否超出操作设备的上限速度，如果超出，则保存所述操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度；如果未超出，则保存当前指定速度v作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。

16.如权利要求12或13或14所述的数控系统中操作设备的速度规划方法，其特征在于，保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，还包括：

将实际路径长度L减去所述当前加速路径长度与减速路径长度之和S的差值作为匀速路径长度。

17.如权利要求12或13或14所述的数控系统中操作设备的速度规划方法，其特征在于，保存当前指定速度v为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后，还包括：

对所述操作设备在运行过程中的匀加速度a和/或变加速度j进行调整，使得所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求。

18.如权利要求12或13或14所述的数控系统中操作设备的速度规划方法，其特征在于：所述预设值范围为0～1mm。

19.数控系统中操作设备的速度规划装置，其特征在于，包括：

参数获取单元，用于获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

速度处理单元，用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v；如果否，则增大当前指定速度v；

差值判断单元，用于判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值是否满足预设值范围，如果否，则执行速度处理单元；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。

20.如权利要求19所述的数控系统中操作设备的速度规划装置，其特征在于，还包括：

路径判断单元，用于判断所述参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v并执行速度处理单元；如果否，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。

21.如权利要求19或20所述的数控系统中操作设备的速度规划装置，其特征在于，还包括：

速度复检单元，用于判断所述当前加速路径与减速路径长度之和S是否大于实际加工路径长度L的N倍，其中0＜N＜1；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元；如果否，则增大当前指定速度v并执行参数获取单元。

22.如权利要求19或20所述的数控系统中操作设备的速度规划装置，其特征在于，还包括：

参数调整单元，用于对所述操作设备在运行过程中的匀加速度a和/或变加速度j进行调整，使得所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求。

23.一种数控机床，包括控制装置、驱动装置和电源装置，所述电源装置为整个数控机床供电，所述控制装置控制所述驱动装置驱动数控机床的操作设备进行运作，其特征在于，还包括对操作设备运行进行速度规划的速度规划装置，所述速度规划装置包括：

参数获取单元，用于获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

速度处理单元，用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v；如果否，则增大当前指定速度v；

计数判断单元，用于判断速度处理单元的执行次数是否满足设定值，如果否，则执行速度处理单元；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。

24.一种数控机床，包括控制装置、驱动装置和电源装置，所述电源装置为整个数控机床供电，所述控制装置控制所述驱动装置驱动数控机床的操作设备进行运作，其特征在于，还包括对操作设备运行进行速度规划的速度规划装置，所述速度规划装置包括：

参数获取单元，用于获取由操作设备的当前指定速度v确定的当前加速路径与减速路径长度之和S和实际加工路径长度L；

速度处理单元，用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度L是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和S；如果是，则减小当前指定速度v；如果否，则增大当前指定速度v；

差值判断单元，用于判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和S的差值是否满足预设值范围，如果否，则执行速度处理单元；如果是，则保存当前指定速度v至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。

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