CN109739179B - 插补控制方法及装置、计算机设备及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种插补控制方法，该方法包括：对于k次B样条曲线的第j个插补点，利用该k次B样条曲线的基函数及第j‑1个插补点的插补自变量，得到该第j‑1个插补点的曲率参数，根据该曲率参数、及速度控制参数计算该第j个插补点的插补速度，其中，该速度控制参数包括预设的插补精度和/或角速度阈值，且按照上述第j个插补点的插补速度进行第j个周期的插补。通过设置速度控制参数，使得可以结合第j‑1个插补点的曲率参数及该速度控制参数得到第j个插补点的插补速度，使得不仅能够基于曲率参数的变化实时调整插补速度，且得到的插补速度能够满足速度控制要求，例如满足精度要求和/后角速度要求，有效改善插补质量及提高插补效率。

Description

插补控制方法及装置、计算机设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及数控系统领域，尤其涉及一种插补控制方法及装置、计算机设备及可读存介质。

背景技术

数控领域的核心是数控插补技术，中国正处于工业转型期，汽车、钢铁、机械、电子等行业的高速增长，构成了对数控机床的巨大需求，但是其核心技术即插补技术仍然存在着诸多问题。

目前，在数控领域现有的插补方式存在无法满足实际的插补需求，导致质量差及效率低等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种插补控制方法及装置、计算机设备及可读存储介质，可以解决现有技术中存在无法满足实际的插补需求，导致质量差及效率低等问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种插补控制方法，包括：

对于k次B样条曲线的第j个插补点，利用所述k次B样条曲线的基函数及第j-1个插补点的插补自变量，得到所述第j-1个插补点的曲率参数，所述j为正整数，且j的初始值为1；

根据所述曲率参数，及速度控制参数计算所述第j个插补点的插补速度，所述速度控制参数包括预设的插补精度和/或角速度阈值；

按照所述插补速度进行第j个周期的插补。

第二方面，本发明实施例提供了一种插补控制装置，包括：

曲率计算模块，用于对于k次B样条曲线的第j个插补点，利用所述k次B样条曲线的基函数及第j-1个插补点的插补自变量，得到所述第j-1个插补点的曲率参数，所述j为正整数，且j的初始值为1；

速度计算模块，用于根据所述曲率参数，及速度控制参数计算所述第j个插补点的插补速度，所述速度控制参数包括预设的插补精度和/或角速度阈值；

插补模块，用于按照所述插补速度进行第j个周期的插补。

第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上且在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时，实现如第一方面所述的插补控制方法中的各个步骤。

第四方面，本发明实施例提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被执行时，实现如第一方面所述的插补控制方法中的各个步骤。

本发明提供一种插补控制方法，对于k次B样条曲线的第j个插补点，利用该k次B样条曲线的基函数及第j个插补点的插补自变量，得到该第j-1个插补点的曲率参数，其中，j为正整数，且j的初始值为1，根据该曲率参数、及速度控制参数计算该第j个插补点的插补速度，其中，该速度控制参数包括预设的插补精度和/或角速度阈值，且按照上述第j个插补点的插补速度进行第j个周期的插补。通过设置速度控制参数，使得可以结合第j-1个插补点的曲率参数及该速度控制参数得到第j个插补点的插补速度，使得不仅能够基于曲率参数的变化实时调整插补速度，且得到的插补速度能够满足速度控制要求，例如满足精度要求和/后角速度要求，有效改善插补质量及提高插补效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例中插补控制方法的一流程示意图；

图2为本发明实施例中插补控制方法的另一流程示意图；

图3为本发明实施例中插补控制装置的一结构示意图；

图4为本发明实施例中插补控制装置的另一结构示意图。

图5为本发明实施例中计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域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。

为了更好的理解本发明实施例中的技术方案，下面将介绍本发明实施例中涉及到的部分技术名词的解释，如下：

B样条曲线：

给定n+1个控制点d₀,d₁,d₂……d_n和节点向量集合U＝[u₀,u₀,u₀,……u_n+k+1]，k次B样条曲线可以由上述控制点和节点向量集合U定义，具体的：

其中，k表示B样条曲线的次数，p(h)表示k次B样条曲线的函数，N_i,k(h)是k次B样条曲线的基函数，d_i表示k次B样条曲线中的第i个控制点，n+1表示控制点的个数。

基函数：

基函数的表达式是N_i,k(h)，且基函数是由节点向量集合U＝[u₀,u₀,u₀,……u_n+k+1]按德布尔-考克斯递推公式决定的。且基函数的表达式如下：

当次数k的值为0时，

当次数k的值不为0时，

规定

其中，h表示插补自变量，i表示第i个控制点，u_i+k、u_i、u_i+k+1、u_i+1均为节点向量集合中的节点向量。

插补：

在数控系统中，刀具不能严格的按照要求切割形成曲线，只能用折线轨迹逼近所要加工的曲线，因此，插补可以定定义为数控系统依照一定的方法确定刀具运动轨迹的过程，也可以说，已知曲线上的某些数据，按照某种算法计算该曲线上的已知点之间的中间点的方法，也称为数据密化。例如，在已经确定k次B样条曲线的情况下，若需要按照该k次B样条曲线进行切割，则对其已知的控制点进行数据密化，密化到点与点之间的距离为脉冲当量，以此可以控制数控系统的切割时的各轴，从而在切割时形成需要的轮廓轨迹。

插补点：是指在插补过程中，通过数据密化的方式确定的点。

请参阅图1，为本发明实施例中插补控制方法的流程示意图，该方法包括：

步骤101、对于k次B样条曲线的第j个插补点，利用k次B样条曲线的基函数及第j-1个插补点的插补自变量，得到第j-1个插补点的曲率参数；

其中，j为正整数，且j的初始值为1。

在本发明实施例中，上述的插补控制方法可以由插补控制装置(以下简称为控制装置)，该控制装置可以是程序模块，属于数控系统，数控系统在执行该控制装置时，能够实现上述的插补控制方法。

在本发明实施例中，对于待切割的材料，或者对于材料的某一个部分，如拐角，可以设计相应的用于切割的k次B样条曲线，且数控系统将按照该k次B样条曲线进行插补，以实现切割过程。

其中，在切割过程中，控制装置将实时基于k次B样条曲线确定插补点的插补速度，以便能够按照确定的插补速度进行插补，且插补的过程是具有周期的，该周期可以是预先设置的周期时长，例如，可以为1s。通常情况下，一个插补点对应一个插补周期，例如第j个插补点对应第j个插补周期。

其中，初始的插补点可以定义为第0个插补点，该第0个插补点也是按照k次B样条曲线进行切割的起始点，可以定义该第0个插补点的插补自变量为初始插补自变量，如为0。需要说明的是，在进行插补的过程中，各个插补点的插补自变量的处于预设的范围内，该范围为[0，1]。

在确定第0个插补点之后，将确定第1个插补周期内对第1个插补点的插补速度，以便按照该插补速度执行插补，以k次B样条曲线的第1个插补点为例，可利用k次B样条曲线的基函数及第0个插补点的插补自变量，得到该第1个插补点的曲率参数，可以理解的是，对于每一个插补点，如第j个插补点，都将使用k次B样条曲线的基函数及第j-1个插补点的插补自变量，得到第j-1个插补点的曲率参数，其中，j为正整数，且j的初始值为1。

其中，第j-1个插补点的曲率参数可以是曲率，或者也可以是曲率半径，其中，曲率和曲率半径的关系如下|：

其中，ρ表示曲率半径，q表示曲率。

需要说明的是，上述的曲率参数可以是根据k次B样条曲线的一阶导和二阶导计算得到的，具体如下：

对k次B样条曲线的基函数求导，使用的公式为：

规定

上述公式(5)即为对基函数N_i,k(h)进行求导的表达式，w为预设的权重值，基函数N_i,k(h)的表达式可以参考公式(2)及公式(3)。

对基函数求导的表达式进行计算，可以得到：

即可得到x函数和y函数的一阶导表达式，并进一步利用该x函数，和y函数的一阶导表达式计算k次B样条曲线的一阶导和二阶导。

其中，k次B样条曲线的一阶导为：

其中，k次B样条曲线的二阶导为：

在得到k次B样条曲线的一阶导和二阶导之后，按照如下方式计算得到k次B样条曲线的曲率参数曲线：

可以理解的是，在计算第j个插补点的曲率时，可以按照结合上述公式(5)至公式(10)，利用B样条曲线的基函数，及第j-1个插补点的插补自变量代入相应的公式中，即可得到第j个插补点的曲率。

步骤102、根据曲率参数，及速度控制参数计算第j个插补点的插补速度，速度控制参数包括预设的插补精度和/或角速度阈值；

步骤103、按照插补速度进行第j个周期的插补。

在本发明实施例中，为了能够得到合理的插补速度，可以在数控系统中预先设置速度控制参数，该数据控制参数至少包括插补精度及角速度阈值中的至少一个，其中，插补精度是用于表示插补过程中插补点确定的精细程度，插补精度越大，表明切割的准确性越高，切割时的曲线越接近于k次B样条曲线，角速度阈值是指在执行切割时各轴旋转的角速度的最大值，通过设置角速度的方式，可以避免插补速度过大对数控系统的设备的影响。

在得到的第j-1个插补点的曲率参数之后，控制装置将按照第j-1个插补点的曲率参数、及上述的速度控制参数计算第j个插补点的插补速度，且在得到插补速度之后，按照该插补速度进行第j个周期的插补。

可以理解的是，第j个周期的插补，是指从第j-1个插补点开始，按照确定的插补速度对材料进行切割，且切割时长是预设的周期时长，且在周期时长达到时，表示完成了第j个周期的切割过程。

在本发明实施例中，通过预先设置速度控制参数，使得可以结合第j-1个插补点的曲率参数及该速度控制参数得到第j个插补点的插补速度，有效基于曲率参数的变化实时调整插补速度，切割的过程更加匹配k次B样条曲线的特征，且得到的插补速度能够满足速度控制要求，例如满足精度需求和/或角速度要求，有效改善插补质量及提高插补效率。

请参阅图2，为本申请实施例中插补控制方法的另一流程示意图，包括：

步骤201、对于k次B样条曲线的第j个插补点，利用k次B样条曲线的基函数及第j-1个插补点的插补自变量，得到第j-1个插补点的曲率参数；

步骤202、根据曲率参数，及速度控制参数计算第j个插补点的插补速度，速度控制参数包括预设的插补精度和/或角速度阈值；

步骤203、按照插补速度进行第j个周期的插补；

需要说明的是，图2所示实施例中的步骤201至步骤203分别与图1所示实施例中的步骤101至103描述的内容相似，具体可以参阅图1所描述的相关内容，此处不做赘述。

需要说明的是，对于上述步骤201，在确定k次B样条曲线的初始插补点，即起始点时，若该k次B样条曲线之前还有其他的段，则将该k次B样条曲线的上一段轨迹的插补结束的实际位置作为该k次B样条曲线的起始点，其中，上一段轨迹的插补结束的实际位置为对上一段轨迹插补结束之后，切割的刀具所处的位置，即是确定刀具当前所处的实际切割位置作为k次B样条曲线插补的起始点(也称为初始插补点，或者第0个插补点)。可以理解的是，该第0个插补点的插补自变量为0，以便能够利用第0个插补点的插补自变量计算第1个插补点的插补速度及插补自变量，实现插补过程。

需要说明的是，通过将上一段轨迹的插补结束的实际位置作为k次B样条曲线的起始点，使得能够调整修改起始点的位置，而不需要使用k次B样条曲线设置的初始位置，能够有效的实现上一段轨迹与k次B样条曲线的衔接，保证轨迹衔接顺畅。

进一步的，速度控制参数至少包括插补精度和角速度阈值中的至少一种，因此，上述的第j个插补点的插补速度有以下几种情况：

当速度控制参数包括插补精度时，控制装置利用第j-1个插补点的曲率参数及该插补精度计算第j个插补点的插补速度，如下：

其中，V_j表示第j个插补点的插补速度，ρ_j表示第j个插补点的曲率半径(可以理解的是，此处的曲率参数使用的是曲率半径，且曲率半径与曲率之间可以互相转换，具体可使用公式(4))，e表示预设的插补精度，T表示预设的周期时长。

当速度控制参数包括角速度阈值时，将利用第j-1个插补点的曲率参数及预设的角速度阈值计算该第j个插补点的插补速度，如下：

V_j＝ρ_j·α

其中，V_j表示第j个插补点的插补速度，ρ_j表示第j个插补点的曲率半径，α表示预设的角速度阈值。

当速度控制参数包括插补精度和角速度阈值时，可以将利用第j-1个插补点的曲率参数及该插补精度计算得到的插补速度作为第一插补速度，将利用第j-1个插补点的曲率参数及上述角速度阈值计算得到的插补速度作为第二插补速度，并从第一插补速度和第二插补速度中选择最小的插补速度，作为第j个插补点的插补速度，可以理解的，从第一插补速度和第二插补速度中选择最小的插补速度，可以使得使用的插补速度同时满足精度要求和角速度要求。

需要说明的是，操作人员可以通过对插补精度进行调节，根据不同的切割要求调整不同的精度，以实现对插补速度的调节。

步骤204、利用所述第j-1个插补点的插补自变量、所述第j个插补点的插补速度及预设的周期时长，得到第j个插补点的插补自变量；

在本发明实施例中，在完成对第j个插补点的插补的同时，控制系统还需要确定第j个插补点的插补自变量，以便能够确定第j+1个插补点，以进行第j+1个周期的插补过程。

其中，数控系统可利用第j-1个插补点的插补自变量，第j个插补点的插补速度及预设的周期时长，得到第j个插补点的插补自变量。具体可以使用第j-1插补点的插补自变量相对于预设的周期时长的泰勒级数展开，通过对曲线求导，确定第j个插补点的插补自变量，如下：

其中，h_j表示第j个插补点的插补自变量，h_j-1表示第j-1个插补点的插补自变量，V_j表示第j个插补点的插补速度，T表示预设的周期时长；

其中，

分别表示x函数、y函数及z函数对插补自变量的一阶导，

分别表示x函数、y函数及z函数对插补自变量的二阶导。

步骤205、当所述第j个插补点的插补自变量位于预设的范围内时，利用所述第j个插补点的插补自变量、已读取的所述k次B样条曲线的控制点集合及节点矢量集合，确定第j+1个插补点，令j＝j+1，返回步骤201。

步骤206、当所述第j个插补点的插补自变量未位于预设的范围内时，确定基于所述k次B样条曲线的插补过程结束。

在本发明实施例中，在得到第j个插补点的插补自变量之后，需要利用该插补自变量确定是否需要结束对k次B样条曲线的插补过程，可以使用第j个插补点的插补自变量与预设的范围进行比较，若该第j个插补点的插补自变量位于预设的范围内时，则确定还需要继续执行插补过程，若该第j个插补点的插补自变量未位于预设的范围内时，则确定基于上述k次B样条曲线的插补过程结束，进一步的，数控系统中将清除与该k次B样条曲线的插补有关的数据，并加载下一段轨迹的插补的数据，以便按照下一段轨迹进行切割，该下一段轨迹可以是直线段、圆弧段或者其他的k次B样条曲线，此处不做限定。

数控系统在基于k次B样条曲线进行插补时，存储有该k次B样条曲线的控制点集合及节点矢量集合，其中，k次B样条曲线可以由该控制点集合及节点矢量集合定义，具体可参阅公式(1)。当第j个插补点的插补自变量位于预设的范围内时，控制装置将利用该第j个插补点的插补自变量，已读取的k次B样条曲线的控制点集合及节点矢量集合，确定第j+1个插补点，具体如下：

其中，d_xi、d_yi、d_zi表示第i个控制点在三维坐标系x、y、z方向上的坐标，x(h_j+1)、y(h_j+1)、z(h_j+1)表示第j+1个插补点在三维坐标系x、y、z方向上的坐标，上述控制点集合中包含n+1个控制点，N_i,k(h_j)表示第j个插补点的插补自变量h_j对应的基函数，具体可参阅公式(2)及公式(3)，上述的节点矢量集合是用于按照基函数的表达式得到N_i,k(h_j)的。

可以理解的是，对于k次B样条曲线，除了第0个插补点之外，其他的插补点都可以按照上述方式确定坐标。且在得到第j+1个插补点之后，控制装置将令j＝j+1，并返回步骤201，通过循环的方式进行插补。

可以理解的是，上述方案描述了通过判断插补点的插补自变量来确定是否结束对k次B样条曲线的插补，在一种可行的实现方式中，还可以提前结束对k次B样条曲线的插补，具体的，以执行到上述步骤202为例，在确定第j个插补点的插补速度之后，控制装置可利用该第j个插补点的插补速度及预设的周期时长，预测第j个周期的插补距离，其中，该插补距离可以是插补速度与周期时长的乘积。

当该插补距离小于k次B样条曲线未插补的剩余距离时，表明可以完整实现该第j个周期的插补，控制装置将继续执行上述的步骤203。当该插补距离大于k次B样条曲线未插补的剩余距离时，表明无法实现第j个周期的完整插补，此时，若继续进行插补，则可能会出现速度变化较大的情况。

其中，速度变化较大是指：若k次B样条曲线的第j个插补距离为1cm，插补速度为V1，k次B样条曲线未插补的剩余距离为0.5cm，且k次B样条曲线连接下一段轨迹(该下一个分段可以是另一条k次B样条曲线，或者是圆弧段，或者是直线段，此处不做限定)，则第j个插补周期实际上是按照插补速度V1插补0.5cm，在0.5cm处(即k次B样条曲线与下一段轨迹的交接处)由于进入下一段轨迹，需重新确定插补速度且该插补速度为V2，若插补速度V1为10个速度单位，插补速度V2为4个速度单位，则从插补速度V1变为插补速度V2，速度的变化较大，导致插补速度不够连续，容易导致数控系统的设备受损，且影响插补质量及效率。为了解决该问题，在本申请实施例中，数控系统在检查到第j个周期的插补距离小于k次B样条曲线的剩余距离时，将该k次B样曲线的剩余距离并入下一段轨迹，在下一段轨迹中进行插补，以实现速度连续。

在本发明实施例中，通过预先设置速度控制参数，使得可以结合第j-1个插补点的曲率参数及该速度控制参数得到插补速度，有效基于曲率参数的变化实时调整插补速度，切割的过程更加匹配k次B样条曲线的特征，且得到的插补速度能够有效满足速度控制要求，例如，满足精度要求和/或角速度要求，有效改善插补质量及提高插补效率。此外，通过将上一段轨迹插补结束的实际位置作为该k次B样条曲线的起始点，使得能够有效的衔接上一段轨迹与k次B样条曲线，确保轨迹衔接顺畅。进一步的，通过对k次B样条曲线的第j个插补距离与剩余距离的比较，能够将不满足一个插补周期的剩余距离并入下一段轨迹中，以确保插补速度不会出现大的变化，实现速度的连续。

在一种可选的实现方式中，本发明实施例中的图1及图2所示实施例中的技术方案适用于拐角处的插补，例如，对平板进行切割时，可以确定该平板的拐角处的k次B样条曲线，并按照该k次B样条曲线进行插补及切割，以实现对拐角的切割，使得能够合理过渡拐角，避免对数控系统的机床运动平稳性的冲击，确保加工精度并提高加工效率，减少振动，改善切割质量。且能够实现拐角处的k次B样条曲线与上一段轨迹及下一段轨迹的合理衔接，提高插补的合理性。

请参阅图3，为本发明实施例中插补控制装置的结构示意图，包括：

曲率计算模块301，用于对于k次B样条曲线的第j个插补点，利用所述k次B样条曲线的基函数及第j-1个插补点的插补自变量，得到所述第j-1个插补点的曲率参数，所述j为正整数，且j的初始值为1；

速度计算模块302，用于根据所述曲率参数，及速度控制参数计算所述第j个插补点的插补速度，所述速度控制参数包括预设的插补精度和/或角速度阈值；

插补模块303，用于按照所述插补速度进行第j个周期的插补。

在本发明实施例中，通过预先设置速度控制参数，使得可以结合第j-1个插补点的曲率参数及该速度控制参数得到插补速度，有效基于曲率参数的变化实时调整插补速度，切割的过程更加匹配k次B样条曲线的特征，且得到的插补速度能够满足速度控制要求，例如满足精度需求和/或角速度要求，有效改善插补质量及提高插补效率。

请参阅图4，为本发明实施例中插补控制装置的另一结构示意图，包括如图3所示实施例中的曲率计算模块301、速度计算模块302及插补模块303，且与图3所示实施例中描述的内容相似，此处不做赘述。

在本发明实施例中，上述控制装置还包括：

变量计算模块401，用于利用所述第j-1个插补点的插补自变量、所述第j个插补点的插补速度及预设的周期时长，得到第j个插补点的插补自变量；

确定返回模块402，用于当所述第j个插补点的插补自变量位于预设的范围内时，利用所述第j个插补点的插补自变量、已读取的所述k次B样条曲线的控制点集合及节点矢量集合，确定第j+1个插补点，令j＝j+1，返回所述曲率计算模块301。

其中，变量计算模块401具体用于：

按照如下公式计算第j个插补点的插补自变量：

其中，h_j表示第j个插补点的插补自变量，h_j-1表示第j-1个插补点的插补自变量，V_j表示第j个插补点的插补速度，T表示预设的周期时长；

其中，

分别表示x函数、y函数及z函数对插补自变量的一阶导，

分别表示x函数、y函数及z函数对插补自变量的二阶导。

此外，在本发明实施例中，速度计算模块302具体可以用于：利用所述曲率参数及预设的插补精度计算所述第j个插补点的插补速度；或者，利用所述曲率参数及预设的角速度阈值计算所述第j个插补点的插补速度；或者，利用所述曲率参数及预设的插补精度计算得到第一插补速度，及利用所述曲率参数及预设的角速度阈值计算得到第二插补速度，从所述第一插补速度及第二插补速度中选取最小值作为所述第j个插补点的插补速度。

在本发明实施例中，在曲率计算模块301之前还可以包括初始确定模块，初始确定模块用于确定刀具当前所处的实际切割位置作为所述k次B样条曲线插补的第0个插补点，且第0个插补点的插补自变量为0。

且进一步的，为了能够达到速度连续的效果，在速度计算模块302之后，还可以包括：

预测模块，用于利用所述第j个插补点的插补速度及预设的周期时长，预测第j个周期的插补距离；

触发模块，用于当所述插补距离小于所述k次B样条曲线未插补的剩余距离时，触发执行所述插补模块303；

并入模块，用于当所述插补距离大于所述k次B样条曲线未插补的剩余距离时，将所述剩余距离作为下一段轨迹的一部分。

可以理解的是，图4所示实施例中描述的内容与图2所示实施例中描述的内容相似，可以参阅图2所示实施例中的内容，此处不做赘述。

在本发明实施例中，通过预先设置速度控制参数，使得可以结合第j-1个插补点的曲率参数及该速度控制参数得到插补速度，有效基于曲率参数的变化实时调整插补速度，切割的过程更加匹配k次B样条曲线的特征，且得到的插补速度能够有效满足速度控制要求，例如，满足精度要求和/或角速度要求，有效改善插补质量及提高插补效率。此外，通过将上一段轨迹插补结束的实际位置作为该k次B样条曲线的起始点，使得能够有效的衔接上一段轨迹与k次B样条曲线，确保轨迹衔接顺畅。进一步的，通过对k次B样条曲线的第j个插补距离与剩余距离的比较，能够将不满足一个插补周期的剩余距离并入下一段轨迹中，以确保插补速度不会出现大的变化，实现速度的连续。

在本发明实施例中，还提供一种计算机设备，该计算机设备可以是数控机床，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上其在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时，实现上述实施例中插补控制方法中的各个步骤。

在本发明实施例中，还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，执行上述实施例中插补控制方法中的各个步骤。

请参阅图5，为本发明实施例中计算机设备的结构示意图，该计算机设备可以是数控设备，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现本发明方法实施例中插补控制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。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。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的一种插补控制方法及装置、计算机设备及存储介质的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种插补控制方法，其特征在于，所述方法包括：

对于k次B样条曲线的第j个插补点，利用所述k次B样条曲线的基函数及第j-1个插补点的插补自变量，得到所述第j-1个插补点的曲率参数，所述j为正整数，且j的初始值为1，所述插补自变量的计算公式为：

其中，h_j表示第j个插补点的插补自变量，h_j-1表示第j-1个插补点的插补自变量，V_j表示第j个插补点的插补速度，T表示预设的周期时长；

分别表示x函数、y函数及z函数对插补自变量的一阶导，

分别表示x函数、y函数及z函数对插补自变量的二阶导；

所述曲率参数包括曲率半径，所述曲率半径为根据所述k次B样条曲线的一阶导和二阶导计算得到，k次B样条曲线的求导公式为：

其中，N_i,k(h)为k次B样条曲线的基函数，w为预设的权重值，u_i为节点向量集合中的节点向量；

k次B样条曲线的一阶导为：

k次B样条曲线的二阶导为：

所述k次B样条曲线的曲率参数计算公式为：

根据所述曲率半径，及速度控制参数计算所述第j个插补点的插补速度，所述速度控制参数包括预设的插补精度和/或角速度阈值，计算公式为：

其中，V_j表示第j个插补点的插补速度，ρ_j表示第j个插补点的曲率半径，e表示预设的插补精度，T表示预设的周期时长，其中曲率半径与曲率的关系为：

其中ρ表示曲率半径，q表示曲率；

按照所述插补速度进行第j个周期的插补。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述曲率半径，及速度控制参数计算所述第j个插补点的插补速度，包括：

利用所述曲率半径及预设的插补精度计算所述第j个插补点的插补速度；

或者，

利用所述曲率半径及预设的角速度阈值计算所述第j个插补点的插补速度；

或者，

利用所述曲率半径及预设的插补精度计算得到第一插补速度，及利用所述曲率半径及预设的角速度阈值计算得到第二插补速度，从所述第一插补速度及第二插补速度中选取最小值作为所述第j个插补点的插补速度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述第j个插补点的插补自变量位于预设的范围内时，利用所述第j个插补点的插补自变量、已读取的所述k次B样条曲线的控制点集合及节点矢量集合，确定第j+1个插补点，令j＝j+1，返回执行所述对于k次B样条曲线的第j个插补点，利用所述k次B样条曲线的基函数及所述第j-1个插补点的插补自变量，得到所述第j-1个插补点的曲率参数的步骤。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对于k次B样条曲线的第j个插补点，利用所述k次B样条曲线的基函数及所述第j-1个插补点的插补自变量，得到所述第j-1个插补点的曲率参数，之前还包括：

确定刀具当前所处的实际切割位置作为所述k次B样条曲线插补的第0个插补点，且第0个插补点的插补自变量为0。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述曲率半径计算所述第j个插补点的插补速度之后还包括：

利用所述第j个插补点的插补速度及预设的周期时长，预测第j个周期的插补距离；

当所述插补距离小于所述k次B样条曲线未插补的剩余距离时，继续执行所述按照所述插补速度进行第j个周期的插补的步骤；

当所述插补距离大于所述k次B样条曲线未插补的剩余距离时，将所述剩余距离作为下一段轨迹的一部分。

6.一种插补控制装置，其特征在于，所述装置包括：

曲率计算模块，用于对于k次B样条曲线的第j个插补点，利用所述k次B样条曲线的基函数及第j-1个插补点的插补自变量，得到所述第j-1个插补点的曲率参数，所述j为正整数，且j的初始值为1，所述插补自变量的计算公式为：

其中，h_j表示第j个插补点的插补自变量，h_j-1表示第j-1个插补点的插补自变量，V_j表示第j个插补点的插补速度，T表示预设的周期时长；

分别表示x函数、y函数及z函数对插补自变量的一阶导，

分别表示x函数、y函数及z函数对插补自变量的二阶导；

所述曲率参数包括曲率半径，所述曲率半径为根据所述k次B样条曲线的一阶导和二阶导计算得到，k次B样条曲线的求导公式为：

其中，N_i,k(h)为k次B样条曲线的基函数，w为预设的权重值，u_i为节点向量集合中的节点向量；

k次B样条曲线的一阶导为：

k次B样条曲线的二阶导为：

所述k次B样条曲线的曲率参数计算公式为：

速度计算模块，用于根据所述曲率半径，及速度控制参数计算所述第j个插补点的插补速度，所述速度控制参数包括预设的插补精度和/或角速度阈值，计算公式为：

其中，V_j表示第j个插补点的插补速度，ρ_j表示第j个插补点的曲率半径，e表示预设的插补精度，T表示预设的周期时长，其中曲率半径与曲率的关系为：

其中ρ表示曲率半径，q表示曲率；

插补模块，用于按照所述插补速度进行第j个周期的插补。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

确定返回模块，用于当所述第j个插补点的插补自变量位于预设的范围内时，利用所述第j个插补点的插补自变量、已读取的所述k次B样条曲线的控制点集合及节点矢量集合，确定第j+1个插补点，令j＝j+1，返回所述曲率计算模块。

8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上且在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至5任意一项所述的插补控制方法中的各个步骤。

9.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至5任意一项所述的插补控制方法中的各个步骤。

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