CN107765648B - 一种cnc加工的进给速度规划方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CNC加工进给速度规划方法及装置，该方法包括：接收读取初始化参数，保证恒定进给速度区段始终存在于至少一个插补周期，根据S型加减速算法计算未圆整的S型速度曲线中每个区段的插补时间以及相应的起始进给速度和累计位移，完成进给速度初步规划；圆整插值时间，计算圆整误差，根据改进的梯形加减速算计算圆整误差补偿参数，实时插值得到补偿进给速度和相应的进给长度，完成进给速度最终规划。有效保持加速度曲线的连续性，以及提高可靠性。

Description

一种CNC加工的进给速度规划方法及装置

技术领域

本发明属于计算机数控加工的技术领域，尤其是涉及一种CNC加工的进给速度规划方法及装置。

背景技术

CNC加工为计算机数字控制机床(Computer Numerical Control)加工的简称，进给速度规划是CNC加工最重要的部分之一，在现代计算机数字控制加工中扮演着重要的角色。在CNC加工中一个高效的进给速度曲线能够极大改善加工精度、表面光洁度和效率；同时，可以满足数控机床对进给速度的运动和动态约束。因此，柔顺、精确和可靠的进给速度规划方法已经成为现代数控机床中一个重要的指标。

目前，加减速算法作为一种进给速度规划方法能够产生平滑的进给速度曲线，其中的修正梯形加减速算法简单易实施；然而，当沿着复杂的刀具路径进行插补时，采用修正梯形加减速算法会导致进给速度的多种振荡。为解决该问题，限制加减速算法被提出，例如正弦算法、S型算法等；其中，七段S曲线加减速算法因为其简单性和平滑性而被广泛使用。然而，现有基于S曲线加减速的进给速度规划方法并未提及圆整误差。

圆整误差的定义为所需弧长与通过进给速度和采样周期计算的进给长度的总和之间的差。理论的运动参数，例如分段时间{[T₁,T₂,T₃,T₄,T₅,T₆,T₇]}和每段的起点速度{[v₁,v₂,v₃,v₄,v₅,v₆,v₇]}，能够使用标准的S型加减速算法通过进给速度规划计算出来。但是，在实际的插补中，由于插补距离，起始进给速度等运动参数被任意给出，导致每个规划段时间和总时间都不能以插值周期的整数倍精确地离散化。因此，残留距离小于插补周期会导致位置误差和进给速度波动。

为了改善进给速度曲线的平滑性，现有技术中已经提出了一些圆整误差补偿的方法。2009年Li等人提出了一种变化周期进给速度规划方法来补偿修正梯形法的圆整误差，Wang等人在2010年提出了多种进给速度和加速度约束的最佳速度控制方法。然而，这些方法的加速度曲线是不连续的，并且可能导致机床的振动和冲击。

为了解决上述问题实现连续加速度曲线的圆整误差补偿，一种基于S型加减速算法的规划进给速度控制策略被提出，可以处理减速区域称为“尾”的低进给速度区域。但是，加速区域和减速区域的加速度增加部分和减少部分的时间被假设为相同，在CNC加工的许多情况下并不适用。随后Du等人提出了基于S型规则的复杂参考轨迹的进给规划方法的完整方法，圆整误差得到补偿，其中S型轮廓的各段均都被圆整，且补偿的加速度是恒定的。然而，补偿后的加速度曲线在一些插补周期的突然变化中是不连续的。LIU Qiang等人提出了一种基于三次多项式进给速度曲线的进给速度规划方法，这保证了复合加速度曲线是连续的。

但是，上述方法在进给速度前瞻中未考虑时间圆整。且上述方法的圆整由标准加减速算法规划的各段时间，存在一些问题，例如每个部分的开始进给速度和插值曲线的末端进给速度的规划参数在圆整后被改变，并且不能匹配规划结果。如果实际的末端进给速度v′_ei小于理论进给速度v_ei，则进给速度可以达到通过规划获得的下一曲线的最终进给速度v_ei+1，其中，v_ei＞v_ei+1；相反，如果v′_ei大于v_ei，v′_ei可能不能减缓到v_ei+1，特别是对于短曲线，降低了加工精度。然而，CNC加工中v′_ei和v_ei大小之间的关系是不确定的。因此，现有方法中给出的时间圆整方法影响了进给速度规划的可靠性。此外，现有方法中的时间圆整方法增加了圆整误差，而其中一些并不需要补偿；圆整误差越大，加速度和加加速度曲线越容易超出约束范围，对插补精度和机床的不利影响就越大。

综上所述，针对现有技术如何进一步提高CNC加工中进给速度规划的精确度和可靠性的问题，以及进一步提高进给速度规划中的插补精度和运动平滑度、减小对机床影响的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，解决现有技术中如何进一步提高CNC加工中进给速度规划的精确度和可靠性的问题，本发明提供了一种CNC加工的进给速度规划方法及装置，将基于S型加减速算法和圆整误差补偿的进给速度规划方法进行结合，且提出一种新的时间圆整方法和新的速度规划策略，有效改善圆整误差补偿特性，提高进给速度规划的可靠性，降低圆整误差量。

本发明的第一目的是提供一种CNC加工进给速度规划方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种CNC加工进给速度规划方法，该方法包括：

接收读取初始化参数，保证匀速段始终存在于至少一个插补周期，根据S型加减速算法计算未圆整的S型速度曲线中每个区段的插补时间以及相应的起始进给速度和累计位移，完成进给速度初步规划；

圆整插值时间，计算圆整误差，根据改进的梯形加减速算法计算圆整误差补偿参数，实时插值补偿进给速度和相应的进给长度，完成进给速度最终规划。

在本发明中，保证速度曲线匀速段始终存在至少一个插补周期，即保证速度曲线匀速段的存在，使得圆整时间和圆整误差可从匀速段获取，且其他部分参数不受影响；即使在最大进给速度小于命令进给速度时，不论速度曲线长短，本发明均可满足圆整误差补偿条件；同时引入改进的梯形加减速算法计算圆整误差补偿参数，实时插值补偿进给速度和相应的进给长度，有效保持了加速度曲线的连续性。

作为进一步的优选方案，所述初始化参数为指定运动参数，包括最大加加速度、最大加速度、指令进给速度、速度曲线长度、起始进给速度和末端进给速度。

作为进一步的优选方案，在该方法中，所述保证匀速段始终存在于至少一个插补周期进行进给速度初步规划的具体步骤为：

假设最大进给速度，并根据该假设最大进给速度与插补周期的乘积计算速度曲线匀速段长度，判断假设的最大进给速度是否小于指令进给速度和/或速度曲线加速段、减速段与匀速段长度之和是否不大于速度曲线长度决定是否更改假设的最大进给速度，直至确定最大进给速度；

根据S型加减速算法计算速度曲线中每个区段的插补时间以及相应的起始进给速度和累计位移，完成进给速度初步规划。

作为进一步的优选方案，在该方法中，确定最大进给速度的具体步骤为：

假设最大进给速度为指令进给速度，计算速度曲线加速度长度、减速段长度和匀速段长度，判断速度曲线加速段、减速段与匀速段长度之和是否不大于速度曲线长度，若是，确定最大进给速度为该假设的最大进给速度，否则进入下一步；

假设最大进给速度为末端进给速度与最大加速度比最大加加速度之和，判断假设的最大进给速度是否小于指令进给速度，若是，计算速度曲线加速度长度、减速段长度和匀速段长度，判断速度曲线加速段、减速段与匀速段长度之和是否不大于速度曲线长度，若是，在该假设的最大进给速度闭区间与指令进给速度开区间之间确定最大进给速度，否则，均进入下一步；

假设最大进给速度为启动进给速度与最大加速度比最大加加速度之和，判断假设的最大进给速度是否小于指令进给速度，若是，计算速度曲线加速度长度、减速段长度和匀速段长度，判断速度曲线加速段、减速段与匀速段长度之和是否不大于速度曲线长度，若是，在该假设的最大进给速度闭区间与上一步假设的最大进给速度开区间之间确定最大进给速度，否则，均在末端进给速度闭区间与上一步该假设的最大进给速度和指令进给速度的最小值的开区间之间确定最大进给速度。

在本发明中，根据该假设最大进给速度与插补周期的乘积计算速度曲线匀速段长度保证了速度曲线匀速段始终存在至少一个插补周期，即保证速度曲线匀速段的存在，使得圆整时间和圆整误差可从匀速段获取，且其他部分参数不受影响；即使在最大进给速度小于命令进给速度时，不论速度曲线长短，本发明均可满足圆整误差补偿条件。

作为进一步的优选方案，在圆整插值时间之前，判断总插补时间是否为整数倍的插补周期，若是，圆整误差为零，不进行插值时间圆整；否则，圆整插值时间，计算圆整误差。

本发明提出一种新的时间圆整方法，有效改善圆整误差补偿特性，避免了传统时间圆整方法仅考虑将速度曲线每个不为插补周期整数倍的时间段进行时间圆整，即使在总插补时间为整数倍插补周期情况下仍进行时间插补和误差补偿，影响运动平滑度，增加计算量的问题。

作为进一步的优选方案，圆整误差补偿参数包括补偿进给速度和相应的补偿进给长度；

所述进给速度最终规划中，每个插补周期补偿后的进给长度为根据S型加减速算法计算未圆整的S型速度曲线中每个区段的插补时间相应的累计位移与根据改进的梯形加减速算法计算的补偿长度之和。

作为进一步的优选方案，在进给速度初步规划前进行前瞻，获得启动速度和末端进给速度，所述前瞻采用优化的双向规划方法，具体步骤为：

根据约束条件获得限制启动速度，根据速度曲线下一段的回溯扫描获取末端进给速度，结合初始化参数根据最大进给速度相同的方法通过回溯扫描确定最大启动进给速度，同时应满足加速段长度与匀速段长度之和为速度曲线长度，确定该段的起始进给速度；

根据上述回溯扫描获得的末端进给速度，根据速度曲线上一段的正向扫描获取起始进给速度，结合初始化参数根据最大进给速度相同的方法通过正向扫描确定最大末端进给速度，同时应满足加速段长度与匀速段长度之和为速度曲线长度，确定该段的末端进给速度。

作为进一步的优选方案，回溯扫描中确定该段的起始进给速度的具体步骤为：

判断限制起始速度、末端进给速度和最大起始进给速度之间的关系，

若末端进给速度不大于限制起始速度且最大起始进给速度不小于限制起始速度，则该段的起始进给速度设置为限制起始速度；

若末端进给速度不大于限制起始速度且最大起始进给速度小于限制起始速度，则该段的起始进给速度设置为最大起始进给速度；

若末端进给速度大于限制起始速度且最大起始进给速度不小于限制起始速度，则该段的起始进给速度设置为限制起始速度；

正向扫描中确定该段的末端进给速度的具体步骤为：

判断末端进给速度、起始进给速度和最大末端进给速度之间的关系，

若起始进给速度小于末端进给速度且最大末端进给速度不小于末端进给速度，则该段的末端进给速度保持为末端进给速度；

若起始进给速度小于末端进给速度且最大末端进进给速度小于末端进给速度，则该段的末端进给速度更新为最大末端进给速度；

若起始进给速度不小于末端进给速度且最大末端进进给速度大于末端进给速度，则该段的末端进给速度保持为末端进给速度。

在本发明中，正向扫描纠正回溯扫描在末端进给速度大于限制起始速度且最大起始进给速度不小于限制起始速度时不能确保进给速度调节中存在匀速段，起始进给速度小于末端进给速度，保证存在匀速度段。在正向扫描中基于回溯扫描结果，进给速度可以通过至少一个匀速段的插补周期由末端进给速度向后的加速度到达起始进给速度，确保匀速段的存在。因此，通过优化的双向规划方法，始终使匀速段至少有一个插补周期，保证了所提出的进给速度规划方法可以获得与前瞻结果相同的末端进给速度。

本发明的第二目的是提供一种计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备设备的处理器加载并执行以下处理：

接收读取初始化参数，保证匀速段始终存在于至少一个插补周期，根据S型加减速算法计算未圆整的S型速度曲线中每个区段的插补时间以及相应的起始进给速度和累计位移，完成进给速度初步规划；

圆整插值时间，计算圆整误差，根据改进的梯形加减速算法计算圆整误差补偿参数，实时插值得到补偿进给速度和相应的进给长度，完成进给速度最终规划。

本发明的第三目的是提供一种CNC加工进给速度规划装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种CNC加工进给速度规划装置，采用一种计算终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行以下处理：

接收读取初始化参数，保证恒定进给速度区段始终存在于至少一个插补周期，根据S型加减速算法计算未圆整的S型速度曲线中每个区段的插补时间以及相应的起始进给速度和累计位移，完成进给速度初步规划；

圆整插值时间，计算圆整误差，根据改进的梯形加减速算法计算圆整误差补偿参数，实时插值得到补偿进给速度和相应的进给长度，完成进给速度最终规划。

本发明的有益效果：

1、本发明所述的一种CNC加工的进给速度规划方法及装置，保证速度曲线匀速段始终存在至少一个插补周期，即保证速度曲线匀速段的存在，使得圆整时间和圆整误差可从匀速段获取，且其他部分参数不受影响；即使在最大进给速度小于命令进给速度时，不论速度曲线长短，本发明均可满足圆整误差补偿条件；同时引入改进的梯形加减速算法计算圆整误差补偿参数，实时插值补偿进给速度和相应的进给长度，有效保持了加速度曲线的连续性；

2、本发明所述的一种CNC加工的进给速度规划方法及装置，根据该假设最大进给速度与插补周期的乘积计算速度曲线匀速段长度保证了速度曲线匀速段始终存在至少一个插补周期，即保证速度曲线匀速段的存在，使得圆整时间和圆整误差可从匀速段获取，且其他部分参数不受影响；即使在最大进给速度小于命令进给速度时，不论速度曲线长短，本发明均可满足圆整误差补偿条件；

3、本发明所述的一种CNC加工的进给速度规划方法及装置，提出一种新的时间圆整方法，有效改善圆整误差补偿特性，避免了传统时间圆整方法仅考虑将速度曲线每个不为插补周期整数倍的时间段进行时间圆整，即使在总插补时间为整数倍插补周期情况下仍进行时间插补和误差补偿，影响运动平滑度，增加计算量的问题；

4、本发明所述的一种CNC加工的进给速度规划方法及装置，正向扫描纠正回溯扫描在末端进给速度大于限制起始速度且最大起始进给速度不小于限制起始速度时不能确保进给速度调节中存在匀速段的问题，起始进给速度小于末端进给速度，保证存在匀速度段。在正向扫描中基于回溯扫描结果，进给速度可以通过至少一个匀速段段的插补周期由末端进给速度向后的加速度到达起始进给速度，确保匀速段的存在。通过优化的双向规划方法，始终使匀速段至少有一个插补周期，保证了所提出的进给速度规划方法可以获得与前瞻结果相同的末端进给速度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明中的方法流程图；

图2为本发明中的七段的S型加减速曲线示意图；

图3为本发明中的改进的修正梯形加减速曲线示意图；

图4为本发明中的S型加减速算法中进给速度和加速度的定期采样示意图；

图5为本发明中的进给速度规划方法流程示意图；

图6为本发明中的第i个段的反向扫描示意图；

图7为本发明中的第i个段的正向扫描示意图；

图8为实施例2中的试验曲线示意图；(a)∞形曲线，(b)蝴蝶形曲线；

图9为实施例2本发明方法对∞形曲线的仿真结果示意图；(a)计划进给速度(b)切向加速度(c)加加速度；

图10为对比例1对∞形曲线的仿真结果示意图；(a)计划进给速度，(b)切向加速度，(c)加加速度；

图11为对比例2对∞形曲线的仿真结果示意图；(a)计划进给速度，(b)切向加速度，(c)加加速度；

图12为实施例2本发明方法对蝶形曲线的仿真结果示意图；(a)计划进给速度(b)切向加速度(c)加加速度；

图13为对比例1对蝶形曲线的仿真结果示意图；(a)计划进给速度，(b)切向加速度(c)加加速度；

图14为对比例2对蝶形曲线的仿真结果示意图；(a)计划进给速度，(b)切向加速度，(c)加加速度。

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做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。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本实施例使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

针对现有技术中存在的不足，解决现有技术中如何进一步提高CNC加工中进给速度规划的精确度和可靠性的问题，本发明提供了一种CNC加工的进给速度规划方法及装置，将基于S型加减速算法和圆整误差补偿的进给速度规划方法进行结合，且提出一种新的时间圆整方法和新的速度规划策略，有效改善圆整误差补偿特性，提高进给速度规划的可靠性，降低圆整误差量。

在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例1的目的是提供一种CNC加工进给速度规划方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

如图1所示，

一种CNC加工进给速度规划方法，该方法包括进给速度初始规划阶段和圆整误差补偿参数计算阶段，在进给速度初始规划阶段，主要是获得S型速度曲线中每个区段的插补时间以及根据S型加减速算法计算相应的起始速度和累积位移。在本实施例中提出了考虑圆整误差补偿的一种新的时间圆整方法和新的速度规划策略。在圆整误差补偿参数计算阶段，主要是获得基于改进的梯形加减速算法的圆整误差及其补偿参数。

需要注意的是，在本实施例中进给速度初始规划阶段采用的S型加减速算法和圆整误差补偿参数计算阶段采用的改进的梯形加减速算法均为本领域技术人员可知的现有算法。

S型加减速算法：

如图2所示，典型的S型加减速算法中的速度曲线轮廓由七个部分组成。

S型加减速算法的具体步骤为：

根据指定的运动参数，例如，最大加加速度J_max，加速度a_max，指令进给速度F，曲线长度L，起始进给速度v_s和末端进给速度v_e，通过分析或数值方法计算曲线各段的时间{[T₁,T₂,T₃,T₄,T₅,T₆,T₇]}，具体方法采用数控系统S曲线加减速规划研究中的方法步骤。根据S型加减速算法的各段时间和运动特性，获得各段起始速度{[v₁,v₂,v₃,v₄,v₅,v₆,v₇]}和累积位移{[S₁,S₂,S₃,S₄,S₅,S₆,S₇]}。因此，可以容易地计算每个插值周期的进给长度。然而，某些曲线的持续时间可能为零。此外，由于任意给定的参数和数值计算方法，持续时间T_i(i＝1,2,...,7)和总时间

都不会在插补周期T_s的整数倍内精确地离散化，导致圆整误差。

改进的梯形加减速算法：

如图3所示为改进的梯形加减速算法中的位移曲线、速度曲线和加速度曲线。在本实施例中改进的梯形加减速算法的具体方法采用基于机器视觉的Delta机器人分拣系统算法中所述的改进的梯形加减速算法的方法步骤，以实现圆整误差补偿。其加速度曲线是连续的，加速度a公式可以表达如下：

其中，T为总运动时间，a_Tmax是最大加速度。

积分公式(1)得到具有相同时间分割规则的速度v和位移S方程如下：

开始进给速度和结束进给速度始终设置为零。在改进的梯形加减速算法中总运动时间T平均分为八个部分，根据特定的比例构成五段，整个给定的位移S_trap，总运动时间T和最大加速度a_Tmax的特殊关系，可以通过如下公式得出：

根据给定的位移S_trap，运动时间T和式(4)，在式(1)到式(3)中的所有参数都能被计算出来。

一种新的时间圆整方法，在进给速度初始规划阶段和圆整误差补偿参数计算阶段均采用了新的时间圆整方法，包括：

判断总插补时间是否为整数倍的插补周期，若是，圆整误差为零，不进行插值时间圆整；否则，圆整插值时间，计算圆整误差。

在本实施例中的一种新的时间圆整方法，有效改善圆整误差补偿特性，避免了传统时间圆整方法仅考虑将速度曲线每个不为插补周期整数倍的时间段进行时间圆整，即使在总插补时间为整数倍插补周期情况下仍进行时间插补和误差补偿，影响运动平滑度，增加计算量的问题。

在传统方法中，基于S型加减速算法和圆整误差补偿的速度规划是完全独立的。且进给速度规划后的S型速度曲线的各段时间T_i圆整为插补周期T_s的整数倍，这影响了速度规划的可靠性，并增加了圆整误差量，圆整误差越大，运动参数比如加速度和加加速度曲线越容易超出约束范围，对插补精度和机床的不利影响就越大。

为了改善误差补偿特性，在本实施例中提出了一种新的时间圆整方法。从图2可以看出，S型速度曲线的加速度和速度曲线在总规划时间内是连续的。在每个插补过程中，只需确定总插补时间T_total为整数倍的插补周期T_s，可以从图4所示的S型速度曲线连续轮廓中计算目标进给速度和相应的进给长度，但每个时间段T_i不需要是整数倍的插补周期T_s，如果总插补时间T_total是整数倍的插补周期T_s,则总插补时间T_total和各段时间T_i两者都不需要时间圆整，圆整误差相应为零。然而，在这种情况下，传统方法仍然会进行时间圆整和误差补偿，影响运动平滑度，增加计算量。相反，如果总插补时间T_total不是整数倍的插补周期T_s，则应该圆整，额外补偿的时间小于一个插补周期，减少圆整误差。

步骤(1)：进给速度初始规划阶段

接收读取初始化参数，保证恒定进给速度区段始终存在于至少一个插补周期，根据S型加减速算法计算未圆整的S型速度曲线中每个区段的插补时间以及相应的起始进给速度和累计位移，完成进给速度初步规划；

根据提出的时间圆整方法，总插值周期数N_total可以计算如下：

运算符'[]'表示圆整。因此，圆整时间可以表示如下：

Δt＝T_total-N_totalT_s＜T_s (6)

相应的圆整误差假设为ΔS。如果Δt和ΔS从加速或减速部分获取，其他部分的初始规划结果也需要进行规划，以保持加速度分布和位置精度的连续性，这是非常复杂的；相反，如果Δt和ΔS从匀速段获取，则其他部分参数不受影响；同时，实际的末端进给速度v′_e将等于v_e通过规划获得。因此，选择匀速段进行规划，匀速段的时间T₄应大于Δt。然而，通过S型加减速算法的传统规划方法，根据给定条件，匀速段可能不存在。

因此，本实施例中提出了一种进给速度初始规划方法，其流程图如图5所示，假设实际最大速度为v_max，并且0≤v_s＜v_e＜F。

步骤(1-1)：接收读取初始化参数，在本实施例中，所述初始化参数为指定运动参数，包括最大加加速度J_max，加速度a_max，指令进给速度F，曲线长度L，起始进给速度v_s和末端进给速度v_e。

步骤(1-2)：假设最大进给速度，并根据该假设最大进给速度与插补周期的乘积计算速度曲线匀速段长度，判断假设的最大进给速度是否小于指令进给速度和/或速度曲线加速段、减速段与匀速段长度之和是否不大于速度曲线长度决定是否更改假设的最大进给速度，直至确定最大进给速度；

根据S型加减速算法计算速度曲线中每个区段的插补时间{[T₁,T₂,T₃,T₄,T₅,T₆,T₇]}以及相应的起始进给速度{[v₁,v₂,v₃,v₄,v₅,v₆,v₇]}和累计位移{[S₁,S₂,S₃,S₄,S₅,S₆,S₇]}，完成进给速度初步规划。

在该方法中，确定最大进给速度的具体步骤为：

步骤(1-2-1)：假设最大进给速度为指令进给速度

计算速度曲线加速度长度S_acc、减速段长度S_dec和匀速段长度S_con；假设最大进给速度与插补周期的乘积计算速度曲线匀速段长度S_con＝v_maxT_s，在本步骤中即

判断速度曲线加速段、减速段与匀速段长度之和是否不大于速度曲线长度S_acc+S_con+S_dec≤S；

若是，确定最大进给速度为该假设的最大进给速度

否则进入步骤(1-2-2)；

步骤(1-2-2)：假设最大进给速度为末端进给速度与最大加速度比最大加加速度之和

判断假设的最大进给速度是否小于指令进给速度

若不是，进入步骤(1-2-3)；

若是，计算速度曲线加速度长度S_acc、减速段长度S_dec和匀速段长度S_con；假设最大进给速度与插补周期的乘积计算速度曲线匀速段长度S_con＝v_maxT_s，在本步骤中即

判断速度曲线加速段、减速段与匀速段长度之和是否不大于速度曲线长度，S_acc+S_con+S_dec≤S；

若是，在该假设的最大进给速度闭区间与指令进给速度开区间之间确定最大进给速度

否则，步骤(1-2-3)；

计算最大进给速度v_max；

步骤(1-2-3)：假设最大进给速度为起始进给速度与最大加速度比最大加加速度之和

判断假设的最大进给速度是否小于指令进给速度

若是，计算速度曲线加速度长度S_acc、减速段长度S_dec和匀速段长度S_con；假设最大进给速度与插补周期的乘积计算速度曲线匀速段长度S_con＝v_maxT_s，在本步骤中即

判断速度曲线加速段、减速段与匀速段长度之和是否不大于速度曲线长度，S_acc+S_con+S_dec≤S；

若是，在该假设的最大进给速度闭区间与上一步假设的最大进给速度开区间之间确定最大进给速度

否则，均在末端进给速度闭区间与上一步该假设的最大进给速度和指令进给速度的最小值的开区间之间确定最大进给速度

计算最大进给速度v_max。

需要注意的是，速度规划由不超过三个步骤组成，关键是通过不同的假设计算最大进给速度v_max。一旦v_max确定，可以通过分析或数值方法获得每个部分时间{[T₁,T₂,T₃,T₄,T₅,T₆,T₇]}和相应的起始速度{[v₁,v₂,v₃,v₄,v₅,v₆,v₇]}和累积位移{[S₁,S₂,S₃,S₄,S₅,S₆,S₇]}。

根据该假设最大进给速度与插补周期的乘积计算速度曲线匀速段长度保证了速度曲线匀速段始终存在至少一个插补周期，即保证速度曲线匀速段的存在，使得圆整时间和圆整误差可从匀速段获取，且其他部分参数不受影响；即使在最大进给速度小于命令进给速度时，不论速度曲线长短，本发明均可满足圆整误差补偿条件。

步骤(2)：圆整误差补偿参数计算阶段

根据本实施例中提出的新的时间圆整方法，在圆整插值时间之前，判断总插补时间是否为整数倍的插补周期，若是，圆整误差为零，不进行插值时间圆整；否则，圆整插值时间，计算圆整误差。

圆整插值时间，计算圆整误差，根据改进的梯形加减速算法计算圆整误差补偿参数，实时插值补偿进给速度和相应的进给长度，完成进给速度最终规划。

根据本实施例中提出的新的时间圆整方法，圆整误差可以计算如下：

ΔS＝S_trap＝v_maxΔt (7)

其中，S_trap为给定的位移，v_max为最大进给速度，Δt为圆整时间；

为了减少每个插补周期的补偿长度，ΔS应在整个当前曲线的插值过程中进行补偿，因此，根据改进的梯形加减速算法，总补偿周期数可以如下获得：

根据公式(4)计算圆整误差补偿的实际最大加速度。如下：

圆整误差补偿参数包括补偿进给速度和相应的补偿进给长度；

所述进给速度最终规划中，每个插补周期补偿后的进给长度为根据S型加减速算法计算未圆整的S型速度曲线中每个区段的插补时间相应的累计位移与根据改进的梯形加减速算法计算的补偿长度之和。

进给速度和相应的进给长度通过组合方程式(1)-(3)和等式(7)-(9)，得到，在实时插补期间，进给长度Δl：

Δl＝Δl_S+Δl_T (10)

其中，Δl_S为步骤(1)中根据S型加减速算法计算的进给长度，Δl_T是步骤(2)中通过改进的梯形加减速算法计算的补偿长度。

通过时间圆整方法保证速度曲线匀速段始终存在至少一个插补周期，即保证速度曲线匀速段的存在，使得圆整时间和圆整误差可从匀速段获取，且其他部分参数不受影响；即使在最大进给速度小于命令进给速度时，不论速度曲线长短，本发明均可满足圆整误差补偿条件；同时引入改进的梯形加减速算法计算圆整误差补偿参数，通过基于改进的梯形加减速算法的提出的圆整误差补偿方法，实时插值补偿进给速度和相应的进给长度，有效保持了加速度曲线的连续性，并且加加速度受到限制。

实施例2：

本实施例2的目的是提供一种CNC加工进给速度规划方法。本实施例基于实施例1的基础，增加了新的前瞻方法。

对于插补曲线，需要在进给速度规划之前进行前瞻，以获得开始和结束时的速度。传统的前瞻方法只适用于标准的S型加减速算法。然而，由于圆整误差补偿，通过进给速度规划生成非标准S形轮廓。同时，由于在所提出的进给速度规划方法中始终存在匀速部分，因此可能无法在指定位移之内加速或减慢到由前瞻获得的理论末端进给速度，特别是对于仅有加速段和减速段的短线段。因此，需要优化前瞻规划策略以匹配所提出的速度规划方法。

虽然有很多前瞻的方法，但主要的步骤是从曲线的另一侧沿着向前或向后方向计算最大的终点进给速度。因此，在本实施例中这里选择了由NURBS曲线的回溯模块和前瞻模块组成的双向规划方法来介绍优化策略。但本发明中的前瞻方法并不局限于双向规划方法。

一般来说，NURBS曲线在进给速度前瞻之前的断点和临界点被分成几个块和段。同时，应该获得每个段终点的限制进给速度。传统的双向规划方法的过程如下：首先，假定末端进给速度为0mm/s。并且执行回溯模块以在标准S形加减速算法中计算从最后分段到起始分段的各分段起始速度。其次，前瞻模块还应用于重新计算起始段到最后一段的末端进给速度。通过这两个步骤，可以确保在标准S形加减速算法中，起始进给速度可以加快或减慢每个段的平滑进给速度。

在进给速度初步规划前进行前瞻，获得起始进给速度和末端进给速度，所述前瞻采用优化的双向规划方法，在本实施例中，将长度为L_i的第i个段作为示例，描述前瞻过程，具体步骤为：

步骤1：回溯扫描

如图6所示，在进行回溯扫描L_i之前，根据约束条件获得限制起始速度v_s ^r _i，约束条件为和弦误差、向心加速度等；

根据速度曲线下一段，即第(i+1)段的回溯扫描获取末端进给速度v_ei，结合初始化参数，在本实施例中根据L_i和指定的运动参数J_max，a_max和F，根据最大进给速度相同的方法通过回溯扫描确定最大起始进给速度v_smax，同时应满足加速段长度与匀速段长度之和为速度曲线长度，传统方法不同，v_smax计算过程应满足以下公式：

S′_acc+S′_con＝L_i (11)

其中，S′_acc是加速段长度并且S′_con＝v_smaxT_s，

最终确定该段的起始进给速度；

但是，v_smax可能会小于F，因此，回溯扫描中确定该段的起始进给速度的具体步骤为：

判断限制起始速度末端进给速度v_ei和最大起始进给速度v_smax之间的关系，有三种不同的情况描述如下：

(1)若末端进给速度不大于限制起始速度且最大起始进给速度不小于限制起始速度，

且

在这种情况下，则该段的起始进给速度v_si设置为限制起始速度

同时，匀速段必须以提出的进给速度规划方式

和v_ei存在。

(2)若末端进给速度不大于限制起始速度且最大起始进给速度小于限制起始速度，

且

在这种情况下，则该段的起始进给速度v_si设置为最大起始进给速度v_smax；匀速段只有一个插补周期。

(3)若末端进给速度大于限制起始速度且最大起始进给速度不小于限制起始速度，且

在这种情况下，则该段的起始进给速度v_si设置为限制起始速度然而，不能确保进给速度调节中存在匀速段，这将在步骤2正向扫描中进一步纠正。

回溯扫描后，正向扫描应从起始段开始到最后一段。

步骤2：正向扫描

如图7所示，

根据上述回溯扫描获得的末端进给速度v_ei，根据速度曲线上一段，即第(i-1)段的正向扫描获取起始进给速度v_si，结合初始化参数根据最大进给速度相同的方法通过正向扫描确定最大最终进给速度v_emax，同时应满足加速段长度与匀速段长度之和为速度曲线长度，传统方法不同，v_smax计算过程应满足以下公式：

S′_acc+S′_con＝L_i (11)

其中，S′_acc是加速段长度并且S′_con＝v_smaxT_s，

确定该段的末端进给速度。

正向扫描中确定该段的末端进给速度的具体步骤为：

判断末端进给速度、起始进给速度和最大最终进给速度之间的关系，，有三种不同的情况描述如下：

(1)若起始进给速度小于末端进给速度且最大最终进进给速度不小于末端进给速度，v_si＜v_ei且v_emax≥v_ei，

在这种情况下，则该段的末端进给速度保持为末端进给速度v_ei；可以保证匀速段的存在。

(2)若起始进给速度小于末端进给速度且最大最终进进给速度小于末端进给速度，v_si＜v_ei且v_emax＜v_ei，

在这种情况下，则该段的末端进给速度更新为最大末端进给速度v_emax；此外，匀速段具有一个精确的插补周期；

(3)若起始进给速度不小于末端进给速度且最大末端进进给速度大于末端进给速度，v_si≥v_ei且v_emax＞v_ei，

在这种情况下，则该段的末端进给速度保持为末端进给速度v_ei。基于回溯扫描结果，进给速度可以通过至少一个周期的匀速段从v_ei向后的加速度到达v_si。因此，可以确保在这种情况下匀速段的存在。

通过步骤2中的(1)-(2)，当步骤1的(3)中不能确定时，v_si＜v_ei，可以保证存在匀速度段。

在本发明中，正向扫描纠正回溯扫描在末端进给速度大于限制起始速度且最大起始进给速度不小于限制起始速度时不能确保进给速度调节中存在匀速段的问题，起始进给速度小于末端进给速度，保证存在匀速度段。在正向扫描中基于回溯扫描结果，进给速度可以通过至少一个周期的匀速段由末端进给速度向后的加速度到达起始进给速度，确保匀速段的存在。因此，通过优化的双向规划方法，始终使匀速段至少有一个插补周期，保证了所提出的进给速度规划方法可以获得与前瞻结果相同的末端进给速度。

在本实施例中，通过两个NURBS曲线的模拟分析，评估所提出的速度规划方法的性能。使用Du等人公开的A complete S-shape feed rate scheduling approach for NURBSinterpolator中的代表性方法作为对比例1和LIU Qiang等人公开的High AccurateInterpolation of NURBS Tool Path for CNC Machine Tools中给出的代表性方法作为对比例2进行分析和比较。

如图8(a)和图8(b)所示，选择∞形曲线和蝴蝶形曲线两条NURBS曲线作为对本实施例中的方法及对比例1-2进行评估。测试曲线的阶次，控制点，节点矢量和权重向量分别如下。

∞形曲线参数：

阶次：p＝3。

控制点(mm)＝[(0,0)，(55.507,52.139)，(-150，-150)，(-150,150)，(0,0)，(150，-150)150，150)，(0,0)]。

节点矢量＝[0,0,0,0,0.25,0.5,0.75,1.0,1.0,1.0,1.0]。

权重向量＝[1.0,0.6,0.85,1,0.85,0.6,1.0]。

蝴蝶形曲线参数：

阶次：p＝3。

控制点(mm)＝[(54.493,52.139),(55.507,52.139),(56.082,49.615),(56.780,44.971),(69.575,51.358),(77.786,58.573),(90.526,67.081),(105.973,63.801),(100.400,47.326),(94.567,39.913),(92.369,30.485),(83.440,33.757),(91.892,28.509),(89.444,20.393),(83.218,15.446),(87.621,4.830),(80.945,9.267),(79.834,14.535),(76.074,8.522),(70.183,12.550),(64.171,16.865),(59.993,22.122),(55.680,36.359),(56.925,24.995),(59.765,19.828),(54.493,14.940),(49.220,19.828),(52.060,24.994),(53.305,36.359),(48.992,22.122),(44.814,16.865),(38.802,12.551),(32.911,8.521),(29.152,14.535),(28.040,9.267),(21.364,4.830),(25.768,15.447),(19.539,20.391),(17.097,28.512),(25.537,33.750),(16.602,30.496),(14.199,39.803),(8.668,47.408),(3.000,63.794),(18.465,67.084),(31.197,58.572),(39.411,51.358),(52.204,44.971),(52.904,49.614),(53.478,52.139),(54.492,52.139)].

节点矢量＝[0,0,0,0,0.0083,0.015,0.0361,0.0855,0.1293,0.1509,0.1931,0.2273,0.2435,0.2561,0.2692,0.2889,0.3170,0.3316,0.3482,0.3553,0.3649,0.3837,0.4005,0.4269,0.4510,0.4660,0.4891,0.5000,0.5109,0.5340,0.5489,0.5731,0.5994,0.6163,0.6351,0.6447,0.6518,0.6683,0.6830,0.7111,0.7307,0.7439,0.7565,0.7729,0.8069,0.8491,0.8707,0.9145,0.9639,0.9850,0.9917,1.0,1.0,1.0,1.0]。

权重向量＝[1.0,1.0,1.0,1.2,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1,2,1.0,1.0,5.0,3.0,1.0,1.1,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.1,1.0,3.0,5.0,1.0,1.0,2.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.0,1.2,1.0,1.0,1.0]。

在本实施例中，模拟环境由具有Intel(R)Core(TM)i7-6700HQ 2.60GHz CPU和8.00GB SDRAM安装Windows 7操作系统的计算机组成。并且用于模拟的所有算法都是通过C++语言在Microsoft visual studio 2008上开发和实现的。

根据本实施例中提出的进给速度规划方法和A novel approach for NURBSinterpolation through the integration of acc-jerk-continuous-based controlmethod and look-ahead algorithm中给出的插值程序，NURBS曲线插值器的流程分为预处理阶段和实时插补阶段两个主要阶段。在预处理阶段，可以通过断点处的曲线分割，每个块的弧长和曲率计算，临界点的分段，进给速度前瞻和进给规划等五个模块获得必要的特征、方法。在实时插补阶段，可以在每个插补周期内通过圆整误差补偿获得进给速度和相应的进给长度。应用AReal-Time Predictor-Corrector Interpolator for CNC Machining中提出的预测校正原理和The NURBS Book中的de Boor-Cox算法计算插值点位置。

插值参数如表1所示。

表1插值参数

∞形曲线的分析比较：

∞形曲线分为四段，每段长度足够长，具有匀速段。通过本实施例中提出的速度规划方法获得的仿真结果如图9(a)-(c)所示。可以看出，加速度曲线是连续的，而进给速度曲线是平滑的。同时，在实时插补期间每个段的端点处的实际进给速度等于进给速度规划结果。然而，由于圆整误差补偿而导致的某些插值点的加加速度曲线超过了公差，但仍然保持在特定的范围内。

通过对比例1和对比例2给出的方法得到的模拟结果分别如图10(a)-(c)和图11(a)-(c)所示。可以看出，图10(b)所示的加速度曲线由于圆整误差补偿的加速度不连续而在一些插值点上具有突然的变化。因此，会对机床造成振动和冲击，并影响表面光洁度。同时，加加速度远远超出了约束范围。相反，图11(b)所示的加速度曲线由于加加速连续的圆整误差补偿进给速度曲线而连续。然而，如表2所示，通过传统方法获得的补偿长度大于所提出的方法，因为每个规划段时间是圆整的。因此，加速度和加加速度更容易超过约束。另外，由对比例1和对比例2得到的最后一段中的末端进给速度等于3.417mm/s，不能减慢到零，这将影响运动平滑度和加工精度。从表2可以看出，尽管所提出的方法的插值时间比另外两种方法要长，但是所提出的圆整方法具有最小的补偿长度以及最大加速度和加加速度。

表2∞形曲线模拟结果的静态比较

蝶形曲线的分析比较：

蝴蝶形曲线上划分有18段模块。但是其中一些是很短的，并且它们的最大进给速度是无法达到的。本实施例中所提出的方法的仿真结果如图12(a)-(c)所示，具有连续失误加速度和平滑的进给速度曲线。同时，在一定程度上，尽管由于圆整误差补偿，加加速度曲线超过的定义的约束范围，但是依然处在一个特定的范围内。

对比例1和对比例2方法的仿真结果分别如图13(a)-(c)和图14(a)-(c)所示。然而，只有前17个段被内插。最后一段短，长度只有0.33mm。根据标准S形加减速算法的前瞻结果，起始进给速度应为18.07mm/s，减速段可达到0mm/s。然而，由于采用传统的时间圆整法，第17段的实际末端进给速度将圆整为21.67mm/s，也是最后一段的起始进给速度。因此，进给速度不能以较短的长度减慢到零。它解释说，基于标准S形加减速算法的先进算法与传统的时间圆整方法不匹配，这影响了进给规划的可靠性。由图11(b)所示的加速度曲线，在4.1.2中给出的相同理由，在一些插值点也是不连续的。另外，如表3所示，对比例1和对比例2的补偿长度较大。

表3前17段的静态比较模拟结果对蝴蝶形曲线

在本实施例中，提出了基于S形加减速算法的最优进给速度规划方法，分为进给速度初始规划和圆整误差补偿参数计算两个阶段。在进给速度初始规划阶段，提出了一种新颖的时间圆整原理和进给速度规划方法，以获得每个部分和其他相应的参数，可以确保匀速段始终存在。在圆整误差补偿参数计算阶段，引入改进的梯形加减速算法，并计算出一些关键参数，以准备实时插值。因此，可以基于S形规则和改进的梯形规则来保证加速度曲线的连续性。此外，还优化了前瞻策略，以提高进给规划的稳定性。最后，与对比例1和对比例2相比，执行两个NURBS曲线的模拟以验证所提出的具有最小圆整误差和高可靠性的方法的良好性能。此外，在本实施例中，测试曲线由自主研发的运动控制器和三轴雕刻机加工，以验证所提方法的适用性。

实施例3：

本实施例3的目的是提供一种计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备设备的处理器加载并执行以下处理：

接收读取初始化参数，保证匀速段始终存在至少一个插补周期，根据S型加减速算法计算未圆整的S型速度曲线中每个区段的插补时间以及相应的起始进给速度和累计位移，完成进给速度初步规划；

圆整插值时间，计算圆整误差，根据改进的梯形加减速算法计算圆整误差补偿参数，实时插值得到补偿进给速度和相应的进给长度，完成进给速度最终规划。

在本实施例中，计算机可读记录介质的例子包括磁存储介质(例如，ROM，RAM，USB，软盘，硬盘等)、光学记录介质(例如，CD-ROM或DVD)、PC接口(例如，PCI、PCI-Expres、WiFi等)等。然而，本公开的各个方面不限于此。

实施例4：

本实施例4的目的是提供一种CNC加工进给速度规划装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种CNC加工进给速度规划装置，采用一种计算终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行以下处理：

接收读取初始化参数，保证匀速段始终存在至少一个插补周期，根据S型加减速算法计算未圆整的S型速度曲线中每个区段的插补时间以及相应的起始进给速度和累计位移，完成进给速度初步规划；

圆整插值时间，计算圆整误差，根据改进的梯形加减速算法计算圆整误差补偿参数，实时插值得到补偿进给速度和相应的进给长度，完成进给速度最终规划。

本领域技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种CNC加工进给速度规划方法，其特征在于，该方法包括：

接收读取初始化参数，始终使匀速段至少有一个插补周期，根据S型加减速算法计算未圆整的S型速度曲线中每个区段的插补时间以及相应的起始进给速度和累计位移，完成进给速度初步规划；

圆整插值时间，计算圆整误差，根据改进的梯形加减速算法计算圆整误差补偿参数，实时插值补偿进给速度和相应的进给长度，完成进给速度最终规划。

2.如权利要求1所述的一种CNC加工进给速度规划方法，其特征在于，所述初始化参数为指定运动参数，包括最大加加速度、最大加速度、指令进给速度、速度曲线长度、起始进给速度和末端进给速度。

3.如权利要求2所述的一种CNC加工进给速度规划方法，其特征在于，在该方法中，所述始终使匀速段至少有一个插补周期进行进给速度初步规划的具体步骤为：

假设最大进给速度，并根据该假设最大进给速度与插补周期的乘积计算速度曲线匀速段长度，判断假设的最大进给速度是否小于指令进给速度和/或速度曲线加速段、减速段与匀速段长度之和是否不大于速度曲线长度决定是否更改假设的最大进给速度，直至确定最大进给速度；

根据S型加减速算法计算速度曲线中每个区段的插补时间以及相应的起始进给速度和累计位移，完成进给速度初步规划。

4.如权利要求3所述的一种CNC加工进给速度规划方法，其特征在于，在该方法中，确定最大进给速度的具体步骤为：

假设最大进给速度为指令进给速度，计算速度曲线加速段长度、减速段长度和匀速段长度，判断速度曲线加速段、减速段与匀速段长度之和是否不大于速度曲线长度，若是，确定最大进给速度为该假设的最大进给速度，否则进入下一步；

假设最大进给速度为末端进给速度与最大加速度比最大加加速度之和，判断假设的最大进给速度是否小于指令进给速度，若是，计算速度曲线加速段长度、减速段长度和匀速段长度，判断速度曲线加速段、减速段与匀速段长度之和是否不大于速度曲线长度，若是，在该假设的最大进给速度闭区间与指令进给速度开区间之间确定最大进给速度，否则，进入下一步；

假设最大进给速度为起始进给速度与最大加速度比最大加加速度之和，判断假设的最大进给速度是否小于指令进给速度，若是，计算速度曲线加速段长度、减速段长度和匀速段长度，判断速度曲线加速段、减速段与匀速段长度之和是否不大于速度曲线长度，若是，在该假设的最大进给速度闭区间与上一步假设的最大进给速度开区间之间确定最大进给速度，否则，在末端进给速度闭区间与上一步该假设的最大进给速度和指令进给速度的最小值的开区间之间确定最大进给速度。

5.如权利要求1所述的一种CNC加工进给速度规划方法，其特征在于，在圆整插值时间之前，判断总插补时间是否为整数倍的插补周期，若是，圆整误差为零，不进行插值时间圆整；否则，圆整插值时间，计算圆整误差。

6.如权利要求1所述的一种CNC加工进给速度规划方法，其特征在于，圆整误差补偿参数包括补偿进给速度和相应的补偿进给长度；

所述进给速度最终规划中，每个插补周期补偿后的进给长度为根据S型加减速算法计算未圆整的S型速度曲线中每个区段的插补时间相应的累计位移与根据改进的梯形加减速算法计算的补偿进给长度之和。

7.如权利要求2所述的一种CNC加工进给速度规划方法，其特征在于，在进给速度初步规划前进行前瞻，获得起始进给速度和末端进给速度，所述前瞻采用优化的双向规划方法，具体步骤为：

根据约束条件获得限制起始速度，根据速度曲线下一段的回溯扫描获取末端进给速度，结合初始化参数根据最大进给速度相同的方法通过回溯扫描确定最大起始进给速度，同时应满足加速段长度与匀速段长度之和为速度曲线长度，确定该段的起始进给速度；

根据上述回溯扫描获得的末端进给速度，根据速度曲线上一段的正向扫描获取起始进给速度，结合初始化参数根据最大进给速度相同的方法通过正向扫描确定最大最终进给速度，同时应满足加速段长度与匀速段长度之和为速度曲线长度，确定该段的末端进给速度。

8.如权利要求7所述的一种CNC加工进给速度规划方法，其特征在于，

回溯扫描中确定该段的起始进给速度的具体步骤为：判断限制起始速度、末端进给速度和最大起始进给速度之间的关系，若末端进给速度不大于限制起始速度且最大起始进给速度不小于限制起始速度，则该段的起始进给速度设置为限制起始速度；若末端进给速度不大于限制起始速度且最大起始进给速度小于限制起始速度，则该段的起始进给速度设置为最大起始进给速度；若末端进给速度大于限制起始速度且最大起始进给速度不小于限制起始速度，则该段的起始进给速度设置为限制起始速度；

正向扫描中确定该段的末端进给速度的具体步骤为：判断末端进给速度、起始进给速度和最大最终进给速度之间的关系，若起始进给速度小于末端进给速度且最大最终进给速度不小于末端进给速度，则该段的末端进给速度保持为末端进给速度；若起始进给速度小于末端进给速度且最大最终进给速度小于末端进给速度，则该段的末端进给速度更新为最大最终进给速度；若起始进给速度不小于末端进给速度且最大最终进给速度大于末端进给速度，则该段的末端进给速度保持为末端进给速度。

9.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行以下处理：

接收读取初始化参数，始终使匀速段至少有一个插补周期，根据S型加减速算法计算未圆整的S型速度曲线中每个区段的插补时间以及相应的起始进给速度和累计位移，完成进给速度初步规划；

圆整插值时间，计算圆整误差，根据改进的梯形加减速算法计算圆整误差补偿参数，实时插值得到补偿进给速度和相应的进给长度，完成进给速度最终规划。

10.一种CNC加工进给速度规划装置，采用一种计算终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行以下处理：

接收读取初始化参数，始终使匀速段至少有一个插补周期，根据S型加减速算法计算未圆整的S型速度曲线中每个区段的插补时间以及相应的起始进给速度和累计位移，完成进给速度初步规划；

圆整插值时间，计算圆整误差，根据改进的梯形加减速算法计算圆整误差补偿参数，实时插值得到补偿进给速度和相应的进给长度，完成进给速度最终规划。

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