CN110434455B - 一种皮带传动切割间隙分步补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种皮带传动切割间隙分步补偿方法，包括切割补偿算法，所述切割补偿算法包括以下步骤：S1：加工开始时，根据前一次的运动方向，确定补偿方式是正补偿还是负补偿，同时初始化累计同向距离，记为TotalSameDirLen，和单次补偿量，记为StepCompen；S2：读入一条线段，当遇到加工线段反向时，清零累计同向距离，并再次初始化单次补偿量为最小值7um，累加当前线段长度到TotalSameDirLen变量中。本发明所述的一种皮带传动切割间隙分步补偿方法，采用分步思想，具备多次累计补偿技术，不单纯是一次性补偿，当加工矩形等拐角大的图形时，采用一次补偿和反向间隙补偿一致，当加工光滑曲线时，采用分步累计补偿，特别适宜皮带传动的切割机。
Description
技术领域
本发明涉及激光雕刻切割机领域，特别涉及一种皮带传动切割间隙分步补偿方法。
背景技术
激光切割机是利用激光对需要切割的材料进行轮廓切割的科技设备，它包括机台，激光器，光路，切割头，气管、皮带传动装置，电机，驱动，控制系统等。激光切割原理一般是将矢量图转为连续小线段，然后通过控制激光出光，使得切割材料在激光焦点位置被加热气化，形成切割效果。激光机作为一种通用型雕刻切割机械，近十几年，在服装、工艺品、皮革、广告、印刷、包装、金属加工等得到了广泛的应用。
在使用过程中发现，由于激光机使用的传动装置绝大部分是齿轮加皮带所形成的结构，由于皮带本身具有拉伸变形的特性，这就使得激光头在切割过程，尤其是正反向运动时，存在定位不准，切割不闭合等情况，会使得封闭图形封口位置不闭合，矩形框所圈定的部分显示出圆形的封口不能闭合。
目前为止为了解决这个问题，市场上一般有三种解决方案：一、全手工调整，重新进行定位；二、设置反向间隙，在运动中反向的时候，一次直接补偿间隙的距离，到达补偿作用；三、根据错位机理，自动改变图形路径起点的方式，避免错位发生；上述方法都存在局限性：一、手动调整，对操作人员要求太高，严重影响加工效率，手动调整顺序及起点是一个漫长的过程，并且存在调错的可能；二、设置反向间隙的方法，是一次性直接补偿，但是皮带机的弹性形变不一定在反向的位置，其形变是连续的，且在切割光滑曲线时，一次性反向间隙补偿，会导致速度停顿，影响加工效率；三、路径调整起点方式，是一种有效的补偿方式，但是由于更改了路径起点，不可避免导致了路径不是最优，影响加工效率。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种皮带传动切割间隙分步补偿方法，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种皮带传动切割间隙分步补偿方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
S1：加工开始时，根据前一次的运动方向，确定补偿方式是正补偿还是负补偿，同时初始化累计同向距离变量，记为TotalSameDirLen，和单次补偿量，记为StepCompen；
S2：读入一条加工线段，当遇到加工线段反向时，清零累计同向距离，并再次初始化单次补偿量为最小值7um，累加当前加工线段长度到累计同向距离变量TotalSameDirLen变量中；
S3：当前加工线段是出光线段时，根据当前运动方向,设置下一段出光切割图形的补偿方式，如果方向为正，则负补偿，反之为正补偿，并设置下段切割图形的总体补偿量，记为CurBacklash；
S4：如果当前加工线段是出光线段时，则根据S1-S3的补偿方式调用补偿函数执行补偿，补偿函数记为BacklashCompenXY()，这里分两种情况，当前加工线段和上一条加工线的夹角大于绝对拐角时，上一条加工线则设置为全补偿的方式调用BacklashCompenXY()，否则如果夹角不大于绝对拐角时，以分步补偿的方式调用BacklashCompenXY()；
S5：执行补偿的函数BacklashCompenXY()，在开始时，先判断当次图形的补偿量CurBacklash是否为零，如果为零，则不用补偿，返回，如果不为零，执行补偿处理；
S6：BacklashCompenXY()函数，首先对X轴补偿处理，然后Y轴，当是负补偿，如果方向为正向，判断单条加工线段的补偿步长是否小于等于最小补偿量，或一次性全补偿，如果是，则不用补偿，否则执行补偿，将当前坐标需要减去单次补偿量StepCompen，然后StepCompen减少一个最小补偿量7um，当方向为负向时，判断单条加工线段的补偿步长是否大于总补偿量，或一次性全补偿，如果是，则单次补偿量StepCompen = CurBacklash当前图形总补偿量，然后当前坐标需要减去单次补偿量当前补偿数StepCompen，然后StepCompen增加一个最小补偿量7um，完成一次性补偿，如果不是，当前坐标需要减去单次补偿量StepCompen，然后StepCompen增加一个最小补偿量7um，完成单段加工线段的分步补偿，同理正补偿；
S7：依次遍历所有加工线段，依次执行步骤S2-S6，实现皮带传动切割间隙分步补偿；所述皮带传动切割间隙分步补偿是对平面运动X,Y两个轴分别进行，所述累计同向距离变量，线段长度，或运动方向均为各轴的分量，所述累计同向距离变量，是指在将同一个运动方向的，连续小线段线长分量累计相加，如果达到10mm，则使用最大设定的补偿值执行补偿，否则采用比例方式，取最大设定补偿值的百分比，作为后续切割图形的补偿量，意思是用来求出，经过同一个方向运动累计后，后续总体的图形变形量为当前图形总补偿量CurBacklash，所述单次补偿量StepCompen是指，当前加工线段需要补偿的坐标偏移，当全补偿时，StepCompen = CurBacklash，当前加工线段一次性补偿完成，当分步补偿时，StepCompen每次增加或减少一个最小补偿量7um，然后当前加工线段坐标每次补偿7um，实现分步补偿的效果，所述两条线段的夹角是指，两条切割线段的方向角的转向偏移量，而方向角是指，以一个质点沿加工方向运动，视为线段的方向，该方向矢量和X轴正向的夹角为方向角，从前一条线段的方向角转到下一条线段的方向角的偏移角，定义为两个线段的夹角，所述绝对拐角是指，当夹角等于设定的角度时，加工速度减速到停止速度，这个角绝对拐角，目前设置为85度，当夹角大于这个角度时，运动速度减速为停止速度，则直接停机。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（一）、本发明中，与传动的反向间隙补偿相比，齿轮或丝杆等反向运动时，电机齿轮或传动齿轮存在机械间隙，狭义的反向间隙补偿就是在运动轴反向的时候，多走一个补偿距离，到达补偿效果。本发明是采用分步思想，具备多次累计补偿技术，不单纯是一次性补偿，当加工矩形等拐角大的图形时，采用一次补偿和反向间隙补偿一致，当加工光滑曲线时，采用分步累计补偿，特别适宜皮带传动的切割机，同时避免加工光滑曲线时，速度停顿问题。
（二）、本发明中，与调整图形路径起点的方法相比，路径起点的更改，是要根据加工方向和错位机理而定的，这样不可避免的导致两个图形间的起点和结束点之间的距离不是最优，影响加工效率，本发明不需要路径的特殊约束，提高加工效率。
图1是本发明所实现的控制流程图。
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种皮带传动切割间隙分步补偿方法，具体包括如下步骤：
1）、加工开始时，根据前一次的运动方向，确定补偿方式是正补偿还是负补偿，如果轴方向为正，则负补偿，反之为正补偿；同时初始化累计同向距离变量，记为TotalSameDirLen = 0，和单次补偿量，记为StepCompen = 7um；
2）、读入一条加工线段，判断加工线段是否反向，如是，清零累计同向距离变量TotalSameDirLen = 0，并再次初始化单次补偿量StepCompen=7um，累加当前加工线段长度到TotalSameDirLen变量中；
3）、判断当前加工线段是否不出光线段，如果是，根据当前运动方向设置下一段出光切割图形的补偿方式，如果方向为正，则负补偿，反之为正补偿；此时，还需设置下段切割图形的总体补偿量，记为CurBacklash，如果累计同向距离大于10mm，则CurBacklash等于设定的最大补偿量，记为DestBacklash；如果小于10mm，则按比例方式选取CurBacklash =TotalSameDirLen / 10mm * DestBacklash；
4）、如果当前加工线段是出光线段时，则需要根据步骤4确定的补偿方式调用补偿函数执行补偿，补偿函数记为BacklashCompenXY()，这里分两种情况，当前加工线段和上一条出光线的夹角大于绝对拐角时，上一条出光线则设置为全补偿的方式调用BacklashCompenXY()，则以分步补偿的方式调用BacklashCompenXY()；
5）、执行补偿的函数BacklashCompenXY()，在开始时，先判断当次图形的补偿量CurBacklash是否为零，如果为零，则不用补偿，返回，如果不为零，执行补偿处理；
6）、BacklashCompenXY()函数，首先对X轴补偿处理，然后对Y轴处理；
7）、当是负补偿，如果方向为正向，判断单条加工线段的补偿步长是否小于等于最小补偿量，或一次性全补偿，如果是，则不用补偿；否则，分步补偿，当前坐标需要减去单次补偿量StepCompen，然后StepCompen减少一个最小补偿量7um；当方向为负向时，判断单条加工线段的补偿步长是否大于总补偿量，或一次性全补偿，如果是，则单次补偿量StepCompen = CurBacklash当前图形总补偿量，然后当前坐标需要减去单次补偿量StepCompen，然后StepCompen增加一个最小补偿量7um，完成一次性补偿；如果不是，分步补偿，当前坐标需要减去单次补偿量StepCompen，然后StepCompen增加一个最小补偿量7um，完成单段加工线段的分步补偿；
8）、当是正补偿，如果方向为正向，判断单条加工线段的补偿步长是否大于总补偿量，或一次性全补偿，如果是，则单次补偿量StepCompen = CurBacklash当前图形总补偿量，然后当前坐标需要加上单次补偿量StepCompen，然后StepCompen增加一个最小补偿量7um，完成一次性补偿；否则，分步补偿，当前坐标需要加上单次补偿量StepCompen，然后StepCompen加上一个最小补偿量7um；当方向为负向时，判断单条加工线段的补偿步长是否小于等于最小补偿量，或一次性全补偿，如果是，不补偿；如果不是，则分步补偿，当前坐标需要加上单次补偿量StepCompen，然后StepCompen减少一个最小补偿量7um，完成单段线段的分步补偿；
9）、依次遍历所有线段，依次执行步骤2-8，实现切割间隙补偿算法。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.一种皮带传动切割间隙分步补偿方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
S1：加工开始时，根据前一次的运动方向，确定补偿方式是正补偿还是负补偿，同时初始化累计同向距离变量，记为TotalSameDirLen，和单次补偿量，记为StepCompen；
S2：读入一条加工线段，当遇到加工线段反向时，清零累计同向距离，并再次初始化单次补偿量为最小值7um，累加当前加工线段长度到累计同向距离变量TotalSameDirLen变量中；
S3：当前加工线段是不出光线段时，根据当前运动方向,设置下一段出光切割图形的补偿方式，如果方向为正，则负补偿，反之为正补偿，并设置下段切割图形的总体补偿量，记为CurBacklash；
S4：如果当前加工线段是出光线段时，则根据S1-S3的补偿方式调用补偿函数执行补偿，补偿函数记为BacklashCompenXY()，这里分两种情况，当前加工线段和上一条加工线的夹角大于绝对拐角时，上一条加工线则设置为全补偿的方式调用BacklashCompenXY()，否则如果夹角不大于绝对拐角时，以分步补偿的方式调用BacklashCompenXY()；
S5：执行补偿的函数BacklashCompenXY()，在开始时，先判断当次图形的补偿量CurBacklash是否为零，如果为零，则不用补偿，返回，如果不为零，执行补偿处理；
S6：BacklashCompenXY()函数，首先对X轴补偿处理，然后Y轴，当是负补偿，如果方向为正向，判断单条加工线段的补偿步长是否小于等于最小补偿量，或一次性全补偿，如果是，则不用补偿，否则执行补偿，将当前坐标需要减去单次补偿量StepCompen，然后StepCompen减少一个最小补偿量7um，当方向为负向时，判断单条加工线段的补偿步长是否大于总补偿量，或一次性全补偿，如果是，则单次补偿量StepCompen = CurBacklash当前图形总补偿量，然后当前坐标需要减去单次补偿量当前补偿数StepCompen，然后StepCompen增加一个最小补偿量7um，完成一次性补偿，如果不是，当前坐标需要减去单次补偿量StepCompen，然后StepCompen增加一个最小补偿量7um，完成单段加工线段的分步补偿，同理正补偿；
S7：依次遍历所有加工线段，依次执行步骤S2-S6，实现皮带传动切割间隙分步补偿；所述皮带传动切割间隙分步补偿是对平面运动X,Y两个轴分别进行，所述累计同向距离变量，线段长度，或运动方向均为各轴的分量，所述累计同向距离变量，是指在将同一个运动方向的，连续小线段线长分量累计相加，如果达到10mm，则使用最大设定的补偿值执行补偿，否则采用比例方式，取最大设定补偿值的百分比，作为后续切割图形的补偿量，意思是用来求出，经过同一个方向运动累计后，后续总体的图形变形量为当前图形总补偿量CurBacklash，所述单次补偿量StepCompen是指，当前加工线段需要补偿的坐标偏移，当全补偿时，StepCompen = CurBacklash，当前加工线段一次性补偿完成，当分步补偿时，StepCompen每次增加或减少一个最小补偿量7um，然后当前加工线段坐标每次补偿7um，实现分步补偿的效果，两条线段的夹角是指，两条切割线段的方向角的转向偏移量，而方向角是指，以一个质点沿加工方向运动，视为线段的方向，该方向矢量和X轴正向的夹角为方向角，从前一条线段的方向角转到下一条线段的方向角的偏移角，定义为两个线段的夹角，所述绝对拐角是指，当夹角等于设定的角度时，加工速度减速到停止速度，这个角是绝对拐角，目前设置为85度，当夹角大于这个角度时，运动速度减速为停止速度，则直接停机。
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