CN112783096A - 切割运动控制方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种切割运动控制方法、装置及计算机可读存储介质。方法包括基于每次加速切割运动或减速切割运动的时长值同时大于伺服驱动器的最小响应平衡时间和切割机的固有振动周期值，确定在对待切割图形进行切割过程中的加速段和减速段。根据待切割图形轮廓线确定待切割图形的加工路径，根据最小响应平衡时间、基于切割机刚度确定的加速度响应特性、用户预设的用户加速度和用户速度确定相应加工路径的加速段和减速段，并计算在对相应加工路径进行切割过程中的最大切割速度和最大切割加速度。本申请可在最短时间内平稳切割已知长度的加工路径，可以高加速度、高运动速度、较低振动的方式切割材料以保证切割质量，有效提高切割效率及切割精度。

Description

切割运动控制方法、装置及计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及柔性材料切割技术领域，特别是涉及一种切割运动控制方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

在对柔性材料进行切割时，相应的CAD的图形轮廓线往往由多个离散的、有顺序点的集合来表示，将这些离散的点按顺序连接起来得到的轨迹就是这些顺序点集合所描绘的轮廓。柔性材料切割机就是按照将这些离散点按顺序连接起来后得到的切割运动轨迹执行切割操作。从整体看，点集合描绘的是各种各样的复杂多样的轮廓，所以点集合非常复杂多样。从局部看，这些复杂多样的点集合所描述的轮廓线都是由相邻两点组成的线段来表示，所以切割机切割图形轮廓的运动可简化为沿线段轨迹运动的多个运动组合。

对于一台生产好的切割机，切割机所用的电机驱动器、电机、机器的刚度及质量负载都已确定。为了提高切割生产效率，除了改进生产工艺外，最直接的办法就是设置提高机器加速度acc及机器运动速度Vel，但若机器加速度和机器运动速度太高会导致切割机切割时发生振动，严重影响材料的切割质量。在生产效率、生产质量兼顾的情况下，需要不断反复调整机器加速度acc及机器运动速度Vel，使之在效率与质量上达到平衡。在实际生产实践过程中，若轮廓轨迹都是长线段时，切割机的加速度acc及机器运动速度Vel可以调得很高，切割运动平稳不发生振动，切割效率高且切割质量很好。而若轮廓轨迹都是短线段，即使采用长线段已调好的运动平稳不振动的加速度acc及运动速度Vel，但机器还是振动得厉害，严重影响切割质量。切割机实际的运动速度Vx是由线段长度Sx及已设定的加速度计算出来的，Vx达不到Vel时，其实际运动速度是按Vx运动的，所以引起机器振动的真正原因应该不是Vel设置不合理，也即长线段设定的较高运动速度Vel不适合短线段的机器运动速度的这个原因并不成立。若轮廓图形比较复杂，由各种长度不一的线段组成，此时采用长线段已调好的运动平稳不振动的机器加速度acc及机器运动速度Vel来切割，发现长线段运动很好，而短线段却振动。为了找到影响切割平稳的正真原因，在全短线时调整机器加速度acc及机器运动速度Vel来测试效果。首先不修改机器加速度acc，只修改机器运动速度Vel来测试，经过测试发现，当速度降到某一个小值，切割振动现象消失；下次则不修改机器运动速度Vel，只通过修改机器加速度来测试效果，经过测试发现，当机器加速度降低到某一个小值时，同样发现切割振动现象消失；然后使用同样的方法来对长短线段交错在一起情况进行测试，发现只单一修改机器加速度acc及机器运动速度Vel时虽然可以达到消失切割振动的现象，但切割效率严重降低。通过对以上现象分析，得出以下2个结论：(a)针对一台生产好的切割机，机器的刚度及负载都已确定的情况下，机器针对不同距离的运动有最佳的加速度acc`及最佳的运动速度Vel`，若机器加速度acc或机器运动速度Vel的任一个量超出最佳(acc`，Vel`)组合，则机器应会振动。(b)若运动距离不同，最佳的acc`或最佳Vel`也不相同。

为了解决上述短线段运动振动的问题，现有方法是通过查表方式确定该线段在切割时的最佳加速度acc`及最佳运动速度Vel`。这种方式的优点是可以通过测试得到机器不同运动距离的最佳加速度acc`及最佳运动速度Vel`表，缺点是不同机器都需要测试一遍来得到不同距离的最佳加速度acc`及最佳运动速度Vel`表，非常地不方便，不适合批量生产。进一步的，当机器的机头个数增加时或切割负载发生改变时，由于查表数据都是机器未更改时测出的机器不同运动距离的最佳加速度acc`及最佳运动速度Vel`，机器参数发生改变后，以前的表便不适合了。此外，以前关于机器不同运动距离的最佳加速度acc`及最佳运动速度Vel`表都已固化在程序中，无法修改，就算关于机器不同运动距离的最佳加速度acc`及最佳运动速度Vel`表放在可以修改的缓存中，但重新测机器不同运动距离的最佳加速度acc`及最佳运动速度Vel`表并重新输入到运动控制中，这些专业工作也根本不是用户能胜任的。所以，现有的这种方法在这种应用场景下更是无法快速解决上述短线段运动振动的问题。

鉴于此，如何在最短时间内对已知长度的线段轨迹，平稳地执行切割操作，是所属领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种切割运动控制方法、装置及计算机可读存储介质，可以在最短时间内对已知长度的线段轨迹进行平稳切割，可以高加速度、高运动速度、较低振动的方式切割材料保证以切割质量，有效提高了切割效率及切割精度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种切割运动控制方法，包括：

基于每一次加速切割运动或减速切割运动的时长值同时大于伺服驱动器的最小响应平衡时间和切割机的固有振动周期值，确定在对待切割图形进行切割过程中的加速段和减速段；

根据所述加速段、所述减速段和待切割图形轮廓线确定所述待切割图形的运动特性；

根据所述最小响应平衡时间、基于所述切割机负载确定的加速度响应特性、用户预先设定的用户加速度和用户速度计算在对相应加工路径进行切割过程中的最大切割速度和最大切割加速度。

可选的，所述根据所述加速段、所述减速段和待切割图形轮廓线确定所述待切割图形的运动特性包括：

判断所述加速段和所述减速段的个数是否均为1；

若所述加速段和所述减速段的个数均不大于1，所述待切割图形轮廓线为所述加工路径；

若所述加速段和所述减速段的个数不均小于等于1，将所述待切割图形轮廓线切分为多个加工路径。

可选的，所述加工路径为1条，所述根据所述最小响应平衡时间、基于所述切割机刚度确定的加速度响应特性、用户预先设定的用户加速度和用户速度计算在对相应加工路径进行切割过程中的最大切割速度和最大切割加速度包括：

根据所述加工路径总长度、所述最小响应平衡时间和所述用户速度确定初始最大速度；

根据所述加速度响应特性、速度变化关系和所述用户加速度确定初始最大加速度；

根据所述初始最大加速度、所述最小响应平衡时间和所述加工路径总长度计算最大匹配速度；

若所述初始最大速度和所述匹配最大速度的差值不大于预设阈值，将所述最大匹配速度和所述初始最大速度的较小值、所述初始最大加速度分别作为所述最大切割速度和所述最大切割加速度；若所述初始最大速度和所述匹配最大速度的差值大于预设阈值，根据所述最大匹配速度和所述初始最大速度的较小值确定新的速度变化关系，并跳转执行所述根据所述加速度响应特性、速度变化关系和所述用户加速度确定初始最大加速度的操作直至所述差值不大于所述预设阈值。

可选的，所述根据所述加速度响应特性、速度变化关系和所述用户加速度确定初始最大加速度包括：

根据所述加工路径总长度和所述最小响应平衡时间计算最小规划速度；

比较所述初始最大速度和所述用户速度，将所述初始最大速度和所述用户速度的较小值作为初始规划速度；

根据所述初始规划速度和所述最小规划速度计算速度变化值；

根据所述最小响应平衡时间和所述速度变化值确定硬件限制加速度；

根据所述加速度响应特性和所述速度变化值确定刚度限制加速度；

将所述硬件限制加速度、所述刚度限制加速度和所述用户加速度的较小值作为所述初始最大加速度。

可选的，所述加工路径为多条，所述根据所述最小响应平衡时间、基于所述切割机刚度确定的加速度响应特性、用户预先设定的用户加速度和用户速度计算在对相应加工路径进行切割过程中的最大切割速度和最大切割加速度包括：

根据每一条加工路径的总长度、起跳速度、所述最小响应平衡时间、所述加速度响应特性和预先构建的S形速度计算关系式确定每一条加工路径的首端点速度和尾端点速度；

根据每一条加工路径的总长度、首端点速度和尾端点速度确定相应加工路径的加速段和减速段；

根据每一条加工路径的加速段和减速段计算相应加工路径的最大切割速度和最大切割加速度。

可选的，所述根据每一条加工路径的加速段和减速段计算相应加工路径的最大切割速度和最大切割加速度包括：

对于同一条加工路径同时包括加速段和减速段，计算相应加工路径的最大速度、第一加速度和第二加速度，以作为相应加工路径的最大切割速度和最大切割加速度；

对于同一条加工路径包括加速度或减速段，将当前加工路径的首端点速度作为所述最大切割速度，并根据所述最大切割速度计算相应加速度，以作为切割加速度；

对于同一条加工路径既不包括加速段也不包括减速段，以当前加工路径的首端点速度和尾端点速度的较小值作为当前加工路径的最大切割速度，并同时更新所述当前加工路径的首端点速度和尾端点速度为所述最大切割速度。

可选的，所述根据每一条加工路径的总长度、起跳速度、所述最小响应平衡时间、所述加速度响应特性和预先构建的S形速度计算关系式确定每一条加工路径的首端点速度和尾端点速度包括：

按照从所述待切割图形轮廓线的起始点到终点的顺序对各加工路径进行排序，将包含所述起始点的加工路径作为第一加工路径；

根据转角关系确定每条加工路径的首、尾端点的初始速度，根据所述加速度响应特性、速度变化关系和所述用户加速度计算与所述速度变化关系相应加工路径的加速度值；

将所述起跳速度作为所述第一加工路径的首端点速度，基于所述第一加工路径的加速度值和所述第一加工路径的总长度，调用所述S形速度计算关系式计算参考尾速值，将所述参数尾速值与所述第一加工路径的尾端点的初始速度的较小值作为所述第一加工路径的尾端点速度；将所述第一加工路径的尾端点速度作为第二加工路径的首端点速度，基于所述第二加工路径的加速度值、所述第二加工路径的总长度和所述第二加工路径的尾端点初始速度，调用所述S形速度计算关系式确定所述第二加工路径的尾端点速度；所述第二加工路径的首端点为所述第一加工路径的尾端点；

将所述第二加工路径的尾端点速度值作为初速度、所述第二加工路径的加速度和所述第二加工路径的总长度，调用所述S形速度计算关系式计算参考起始值，将所述参考起始值和所述第二加工路径的首端点初始速度的较小值作为所述第二加工路径的首端点速度；将所述第二加工路径的首端点速度作为所述第一加工路径的初速度，基于所述第一加工路径的加速度值、所述第一加工路径的总长度，所述第一加工路径的首端点初始速度、调用所述S形速度计算关系式确定所述第二加工路径的首端点速度。

本发明实施例另一方面提供了一种切割运动控制装置，包括：

约束条件设置模块，用于基于每一次加速切割运动或减速切割运动的时长值同时大于伺服驱动器的最小响应平衡时间和切割机的固有振动周期值，确定在对待切割图形进行切割过程中的加速段和减速段；

加工路径确定模块，用于根据所述加速段、所述减速段和待切割图形轮廓线确定所述待切割图形的运动特性；

切割参数计算模块，用于根据所述最小响应平衡时间、基于所述切割机负载确定的加速度响应特性、用户预先设定的用户加速度和用户速度计算在对相应加工路径进行切割过程中的最大切割速度和最大切割加速度。

本发明实施例还提供了一种切割运动控制装置，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如前任一项所述切割运动控制方法的步骤。

本发明实施例最后还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有切割运动控制程序，所述切割运动控制程序被处理器执行时实现如前任一项所述切割运动控制方法的步骤。

本申请提供的技术方案的优点在于，切割参数如最大切割速度和最大切割加速度是以切割机的电机驱动器最小响应平衡时间为约束条件，同时考虑切割机负载以使切割机在加减速过程中的机器变形程度不会造成运动滞后，在增大加速度及速度时兼顾运动状态的平稳性，这样计算得到不同加工路径下的最大切割加速度和最大切割速度均是与伺服驱动器电机的驱动力与负载相匹配的，避免每一段加减速发生抖动从而影响切割质量；以在最短时间内对已知长度的线段轨迹进行平稳切割，在切割机硬件允许情况下可以高加速度、高运动速度、较低振动的方式切割材料保证以切割质量，有效提高了切割效率及切割精度；此外，当机器的机头个数增加时或切割负载发生改时只需修改最小响应平衡时间即可，操作简单，修改成本低，普适性强，有利于提升用户使用体验。

此外，本发明实施例还针对切割运动控制方法提供了相应的实现装置及计算机可读存储介质，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置及计算机可读存储介质具有相应的优点。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或相关技术的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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为本发明实施例提供的一种切割运动控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的切割机切割运动过程中的切割速度特性示意图；

图3为本发明实施例提供的切割机运行系统拓扑结构示意图；

图4为本发明实施例提供的速度随时间变化的示意图；

图5为本发明实施例提供的S103在一种实施方式下的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一个示意性例子中的切割速度和切割加速度计算结果示意图；

图7为本发明实施例提供的一个示意性例子中的加工路径切分示意图；

图8为本发明实施例提供的S103在另一种实施方式下的流程示意图；

图9为本发明实施例提供的一个示意性例子中的加减速状态示意图；

图10为本发明实施例提供的另一个示意性例子中的加减速状态示意图；

图11为本发明实施例提供的再一个示意性例子中的加减速状态示意图；

图12为本发明实施例提供的一个示意性例子中的速度规划曲线示意图；

图13为本发明实施例提供的切割运动控制装置的一种具体实施方式结构图；

图14为本发明实施例提供的切割运动控制装置的另一种具体实施方式结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在介绍了本发明实施例的技术方案后，下面详细的说明本申请的各种非限制性实施方式。

首先参见图1，图1为本发明实施例提供的一种切割运动控制方法的流程示意图，本发明实施例可包括以下内容：

S101：基于每一次加速切割运动或减速切割运动的时长值同时大于伺服驱动器的最小响应平衡时间和切割机的固有振动周期值，确定在对待切割图形进行切割过程中的加速段和减速段。

可以理解的是，切割机执行切割操作是根据接收到的图形轮廓线确定加工路径，然后沿着加工路径进行切割操作。CAD的图形轮廓线是由很多离散的有顺序点的集合来表示，从整体看点集合描绘是各种各样的复杂多样的轮廓，从局部看点集合所描述的轮廓线都是由相邻两点组成的长短不一的线段来表示，所以对整体图形轮廓的最佳运动速度与最佳加速度的确定过程即为对所有线段的最佳运动速度与最佳加速度的计算。

众所周知，伺服电机驱动都存在一个最小响应平衡时间，可用符号表示为DriverMinT1，对于一台已生产好的切割机器，机器的运动部质量、运动部所用的电机、所用电机驱动器都已是确定的，这样机器的速度响应及加速度响应的最小响应平衡时间DriverMinT1就是确定的了。切割机的切割运动通常由加速运动过程、匀速运动过程和减速运动过程3部分构成，如图2所示，为了便于描述，加速运动过程对应的时间区域可用符号Tadd表示，匀速运动过程对应的时间区域可用符号Tyun表示，减速运动过程对应的时间区域可用符号Tdec表示，最小运动速度Vmin为机器的起跳速度。根据机器最小响应平衡时间要求，切割机的任何一段加速运动的加速运动时间Tadd都必须大于或等于DriverMinT1，也即可表示为Tadd>＝DriverMinT1；切割机的任何一段减速运动的减速运动时间Tdec都必须大于或等于DriverMinT1，也即可表示为Tdec>＝DriverMinT1；只有匀速运动时间Tyun没有最小响应平衡时间限止。这样切割机在执行切割操作的运动过程才可能避免发生运动振动现象。综上可知，切割机的任何加速运动时间Tadd和机器的任何减速运动时间Tdec必须不小于DriverMinT1，是切割机执行切割操作过程中避免发生运动振动的必要条件。

切割机的运动系统拓扑结构如图3所示，切割机的运动部件包括X电机、传动机构、横梁、Y电机、机头部件。机器在机头的加工头受到被加工部件外力、运动加速、运动减速时，这些运动系统构件的不同组成部分会因为抵抗外力而产生变形，这样机器运动部件的不同组成部分会因为变形而不能与电机严格同步，产生运动滞后。在实践过程中，正常工作的切割机在形变产生运动滞后时会产生振动。由机械共振知识可知，当机械系统所受激励的周期T与该机械系统的某阶固有周期T₀相接近时，机械系统振幅显著增大。一台已生产好的机器，由于X电机、传动机构、横梁、Y电机、机头等部件的质量及之间的咬合力度都已确定，所以机器所受激励而强烈振动的周期T₀是确定的。所以，切割机运动要避免发生强烈振动，机器加、减速运动时间不仅需要大于伺服电机驱动的最小响应平衡时间DriverMinT1，还需要大于机器的固有周期T₀。为了便于描述，可使用符号MAX表示取最大值，使用符号DriverMinT表示机器最小加、减速过程时间，最小加、减速运动时间可表示为DriverMinT＝MAX(DriverMinT₁，T₀)。对于一台已生产好的机器，伺服驱动器的最小响应平衡时间DriverMinT1及机器所受激励而强烈振动的固有周期T₀都已确定，所以针对一台已生产好的机器，机器的最小加、减速运动时间DriverMinT是确定的。切割机在加、减速切割运动过程中，机器会因加、减速而受到外力的作用，受力越大，机械变形越大，为保证切割机的机械形变在可控范围内，就必须控制切割机的最大加速度MaxAcc。基于加速度响应特性可知，当机器速度变化值Δν很小时，机器加速度值不是很大，随着机器速度变化值Δν越来越大，机器加速度值也越来越大，这个特性可使用符号Acc_K来表示。对于一台已生产好的机器，Acc_K是确定的，这个量的大小只与机器运动部质量、机器运动及部件间作用力的大小相关。机器受力后产生形变大小可使用机器刚度来表示，机器受力产生形变越小，机器刚度就越大，机器受力产生形变越大，机器刚度就越小。

也就是说，沿整体图形轮廓的运动就是由沿所组成图形的所有线段的运动，要图形整体运动不振动就必须要求所组成图形任一线段的加速运动过程时间Tadd>＝DriverMinT1、要求所组成图形任一线段的减速运动过程时间Tdec>＝DriverMinT1，当所组成图形中任一线段的总运动时间T_总<DriverMinT1时，为避免机器运动振动，该线段不适合做加/减速运动。对于一台已生产好的机器，伺服驱动器的最小响应平衡时间及机器所受激励而强烈振动的固有周期都已确定，所以针对一台已生产好的机器，机器的最小加、减速运动时间是确定的。基于这个约束条件，结合待切割图形的整个切割加工路径的总长度、用户预先设定的加速度和速度可大体确定执行完待切割图形经过几个加速段和几个减速段。

S102：根据加速段、减速段和待切割图形轮廓线确定待切割图形的运动特性。

在S101确定执行待切割图形需要几个加速段和几个减速段后，切割机执行切割操作的运动距离S、运动速度V及运动时间t的关系如图4所示，在长度S<s₁时只能最小速度MinV₀匀速运动，当长度s₁<S<(s₁+s₂)时，机器才可以加减速，并且加速度由速度斜率确定。当S>＝(s₁+s₂)时，机器才可以以最大加速度加速到最大速度Vmax运动。根据图4的V、t关系，可以看出距离不同时，所用的加速度也是不同的。为了确保最短时间执行完切割操作，不同加速段和不同减速段所采用的加速度和速度可能不同，对应执行路径也就不同，相应的，该步骤的一种可选的实施方式为：

判断加速段和减速段的个数是否均为1；

若加速段和减速段的个数均不大于1，待切割图形轮廓线为加工路径。也就是说，若只有一个加速段和一个减速段，那么待切割图形就只有一条加工路径，待切割图形的整个轮廓线构成这条加工路径。

若加速段和减速段的个数不均小于等于1，将待切割图形轮廓线切分为多个加工路径。也就是说，若只有一个加速段和多个减速段，或多个加速段和一个减速段，那么待切割图形有多条加工路径，多条加工路径组成待切割图形的整个轮廓线。至于将待切割图形轮廓线如何切分成多个加工路径，可根据实际需求进行划分，本申请对此不做任何限定。

S103：根据最小响应平衡时间、基于切割机负载确定的加速度响应特性、用户预先设定的用户加速度和用户速度计算在对相应加工路径进行切割过程中的最大切割速度和最大切割加速度。

可以理解的是，本步骤的加速度响应特性是基于切割机的刚度来决定的，而切割机的刚度与切割机负载相关，也即加速度响应特性是基于切割机负载来确定。用户加速度和用户速度为用户预先设定的最大加速度和最大速度，最大切割速度不能超过用户设定的最大速度，最大切割加速度也不能超过用户设定的最大加速度。

在本发明实施例提供的技术方案中，切割参数如最大切割速度和最大切割加速度是以切割机的电机驱动器最小响应平衡时间为约束条件，同时考虑切割机负载以使切割机在加减速过程中的机器变形程度不会造成运动滞后，在增大加速度及速度时兼顾运动状态的平稳性，这样计算得到不同加工路径下的最大切割加速度和最大切割速度均是与伺服驱动器电机的驱动力与负载相匹配的，避免每一段加减速发生抖动从而影响切割质量；以在最短时间内对已知长度的线段轨迹进行平稳切割，在切割机硬件允许情况下可以高加速度、高运动速度、较低振动的方式切割材料保证以切割质量，有效提高了切割效率及切割精度；此外，当机器的机头个数增加时或切割负载发生改时只需修改最小响应平衡时间即可，操作简单，修改成本低，普适性强，有利于提升用户使用体验。

需要说明的是，本申请中各步骤之间没有严格的先后执行顺序，只要符合逻辑上的顺序，则这些步骤可以同时执行，也可按照某种预设顺序执行，图1只是一种示意方式，并不代表只能是这样的执行顺序。

在上述实施例中，对于如何执行步骤S103并不做限定，本实施例中根据加工路径分别有1条和多条提供了不同的实施例，可包括如下步骤：

对于加工路径为1条的应用场景，S103的实施过程可包括：

A1：根据加工路径总长度、最小响应平衡时间和用户速度确定初始最大速度。

A2：根据加速度响应特性、速度变化关系和用户加速度确定初始最大加速度。

A3：根据初始最大加速度、最小响应平衡时间和加工路径总长度计算最大匹配速度。

A4：判断初始最大速度和匹配最大速度的差值是否不大于预设阈值，若是，则执行A5，若否，则执行A6。

A5：将最大匹配速度和初始最大速度的较小值、初始最大加速度分别作为最大切割速度和最大切割加速度。

A6：根据最大匹配速度和初始最大速度的较小值确定新的速度变化关系，并跳转执行并跳转执行A2。

作为本实施例的一种可选的实施方式，步骤A2根据加速度响应特性、速度变化关系和用户加速度确定初始最大加速度的一种实施过程可包括：

根据加工路径总长度和最小响应平衡时间计算最小规划速度；

比较初始最大速度和用户速度，将初始最大速度和用户速度的较小值作为初始规划速度；

根据初始规划速度和最小规划速度计算速度变化值；

根据最小响应平衡时间和速度变化值确定硬件限制加速度；

根据加速度响应特性和速度变化值确定刚度限制加速度；

将硬件限制加速度、刚度限制加速度和用户加速度的较小值作为初始最大加速度。

为了使所属领域技术人员更加清楚本实施例的技术方案，本申请还结合图5提供了一个示意性例子，可包括下述内容：

假设CAD的图形轮廓线经过离散后有一轮廓轨迹序列为小直线段集合P_i，i＝1，2，3，…，n，n为加工路径离散化后得到小直线段数量，n>＝1。小直线段集合中每条线段的长度值为S_i，i＝1，2，3，…，n，n为加工路径离散化后得到小直线段数量。若图形轮廓线或者是说廓轨迹序列的总长度用S_x来表示，S_x＝S₁+S₂+…+S_i+…+S_n。若这条轮廓轨迹序列刚好只有一次加速和一次减速，则在速度规划时，机器的加速运动时间Tadd和机器的减速运动时间Tdec必须不小于DriverMinT。这条线长S_x的线段，其规划的机器运动速度Vel必须满足如下

Sx为加工路径距离，DriverMinT为电机驱动器的最小响应平衡时间，Sx中可能包含多条线段。由于切割机本身的硬件限制，机器的加速度与变化速度的关系可表示为

dvt为速度变化值，DriverMinT为电机驱动器的最小响应平衡时间。Accx为硬件限制加速度。机器的加速度与加速度响应特性之间的关系可表示为

dvt为速度变化值，Acc_K为机器的加速度响应特性，取值范围一般为1000～8000，Accx2为刚度限制加速度，机器刚度越大，Acc_K值越大。根据机器的加速度与变化速度的关系、机器的加速度与加速度响应特性之间的关系可得Acc_max＜＝min(Accx,Accx2)(4)，Acc_max为最大加速度。

用户设定的机器的用户加速度UserAcc为机器最大允许加速度，例如UserAcc为1.5g，1.5个重力加速度。机器允许最大加速度值可表示为MaxAcc。机器允许最大运动速度值为MaxVel，起跳速度为MinVel。其中，MaxVel＝1.5m/s，MinVel＝0.006m/s。用户设定的机器的用户速度UserVel为机器最大允许速度，该值例如可为1.5m/s。机器脉冲当量为0.006mm/pps，即表示一个脉冲移动距离为0.006mm。Acc_K值取5000，DriverMinT取值0.01秒，S形速度计算关系式例如即为可表示为

acc为当前加工路径的加速度，S为当前加工路径的总长度，v₀表示初速度。MIN符号表示取表达项的最小值，由MAX符号表示取表达项的最大值。

若一次加、减速过程轨迹序列为小直线段P_i，i＝1，2，3，…，n，n为加工路径离散化后得到小直线段数量，n>＝1。这条小直线段集合中每条线段的长度值为S_i，i＝1，2，3，…，n，n为加工路径离散化后得到小直线段数量，n>＝1。这条轮廓轨迹序列的总长度S＝S₁+S₂+…+S_i+…+S_n，针对这段轨迹的速度及加速度的规划过程是迭代过程，过程如下：

S1：根据计算关系式

计算初始最大速度Vel1，也即图中所示最高规划速度，Vel1＝S/(DriverMinT*2)。

S2：根据用户速度UserVel可知，初始最大速度不能大于UserVel，即Vel2＝MIN(Vel1，UserVel)。

S3：根据S2步计算得的Vel2计算出变化速度dvt＝Vel2-MinVel。

S4：根据S3步的dvt及

Acc_max＜＝min(Accx,Accx2)计算出初始最大加速度也即图中所示规划加速度，使用加速度符号Acc1表示。再与用户设定用户加速度UserAcc比较，取小值，表达式为Acc1＝MIN(Acc1，UserAcc)。

S5：根据加工路径总长度S也即加/减速所在线段距离及S4步计算得到Acc1，通过

计算出最大匹配速度V也即图中的最大速度Vel3，可使用Vel3来表示。

S6：利用Vel3减Vel2来计算差值dvt＝Vel3-Vel2；然后取Vel2、Vel3的最小值，然后更新Vel2，用公式表示为Vel2＝MIN(Vel2，Vel3)。

S7：若脉冲频率为1Khz，即|dvt|<＝1000pps，则Vel2为该直线段集P_i，i＝1，2，3，…，n的最终规划速度也即最大切割速度，Acc1为该小线段集P_i，i＝1，2，3，…，n，的最终规划加速度也即最大切割加速度。若|dvt|>1000pps，则转到第S3步，直到|dvt|<＝1000pps条件成立。

针对加工路径的不同长度S计算出的Vel2、Acc1如图6所示，通过图6可以得知，当运动轨迹距离S>＝120mm后，运动可能按最大加速度1.5g与最大速度1.5m/s运动。

对于加工路径为多条的应用场景，与上述实施例并列，S103的另一种实施过程可包括：

B1：根据每一条加工路径的总长度、起跳速度、最小响应平衡时间、加速度响应特性和预先构建的S形速度计算关系式确定每一条加工路径的首端点速度和尾端点速度。

B2：根据每一条加工路径的总长度、首端点速度和尾端点速度确定相应加工路径的加速段和减速段。

B3：根据每一条加工路径的加速段和减速段计算相应加工路径的最大切割速度和最大切割加速度。

作为本实施例的一种可选的实施方式，步骤B1根据每一条加工路径的总长度、起跳速度、最小响应平衡时间、加速度响应特性和预先构建的S形速度计算关系式确定每一条加工路径的首端点速度和尾端点速度的一种实施方式可包括：

按照从待切割图形轮廓线的起始点到终点的顺序对各加工路径进行排序，将包含起始点的加工路径作为第一加工路径。

根据转角关系确定每条加工路径的首、尾端点的初始速度，根据加速度响应特性、速度变化关系和用户加速度计算与速度变化关系相应加工路径的加速度值。

将起跳速度作为第一加工路径的首端点速度，基于第一加工路径的加速度值和第一加工路径的总长度，调用S形速度计算关系式计算参考尾速值，将参数尾速值与第一加工路径的尾端点的初始速度的较小值作为第一加工路径的尾端点速度；将第一加工路径的尾端点速度作为第二加工路径的首端点速度，基于第二加工路径的加速度值、第二加工路径的总长度和第二加工路径的尾端点初始速度，调用S形速度计算关系式确定第二加工路径的尾端点速度；第二加工路径的首端点为第一加工路径的尾端点。

将第二加工路径的尾端点速度值作为初速度、第二加工路径的加速度和第二加工路径的总长度，调用S形速度计算关系式计算参考起始值，将参考起始值和第二加工路径的首端点初始速度的较小值作为第二加工路径的首端点速度；将第二加工路径的首端点速度作为第一加工路径的初速度，基于第一加工路径的加速度值、第一加工路径的总长度，第一加工路径的首端点初始速度、调用S形速度计算关系式确定第二加工路径的首端点速度。

在本实施例中，按照各条加工路径中的轨迹点为从待切割图形轮廓线的起始点到终点的顺序依次计算每条加工路径的尾端点速度，利用计算得到的尾端点速度去更新最初的尾端点初始速度。在计算得到每条加工路径的尾端点速度后，将包含待切割图形轮廓线的终点的加工路径作为第一条加工路径的起点，也即将计算尾端点的最后一条加工路径作为计算首端点的第一条路径，以计算得到的尾端点速度作为起始点计算得到的速度来更新首端点的初始速度。总的来说，加工路径的尾端点速度的计算过程中的首尾端点与加工路径的首端点速度的计算过程中的首尾端点正好相反。

作为本实施例的另一种可选的实施方式，步骤B3根据每一条加工路径的加速段和减速段计算相应加工路径的最大切割速度和最大切割加速度的一种实施方式可包括：

对于同一条加工路径同时包括加速段和减速段，计算相应加工路径的最大速度、第一加速度和第二加速度，以作为相应加工路径的最大切割速度和最大切割加速度；

对于同一条加工路径包括加速度或减速段，将当前加工路径的首端点速度作为最大切割速度，并根据最大切割速度计算相应加速度，以作为切割加速度；

对于同一条加工路径既不包括加速段也不包括减速段，以当前加工路径的首端点速度和尾端点速度的较小值作为当前加工路径的最大切割速度，并同时更新当前加工路径的首端点速度和尾端点速度为最大切割速度。

为了使所属领域技术人员更加清楚本实施例的技术方案，本申请还结合图7和图8提供了一个示意性例子，可包括下述内容：

如图7的一段加工路径由P_i，i＝1，2，3，…，n；n＝23个离散小线段组成。这23段小线段的距离为S_i，i＝1，2，3，…，n，n＝23，其最大切割速度及最大切割加速度的计算过程如下：

S2_1：首先将加工路径划分为n个加/减速段。如图5，将加/减速分为{P₁，P₂，…，P₇}、{P₈}、{P₉，P₁₀，…，P₁₆}、{P₁₇，P₁₈，P₁₉，P₂₀}，{P₂₁，P₂₂，P₂₃}共5个加减速段。

S2_2：通过转角关系确定每个加/减速的最大允许速度，关于转角速度计算方法，可参阅相关技术中的技术方式进行确定，此处便不再赘述。如图7，这5个加减速段的首尾端点速度为{MinVel，V1}、{V1，V2}、{V2，V3}、{V3，V4}、{V4，MinVel}。

S2_3.设{P₁，P₂，…，P₇}加减/速段总距离为Ss1，{P₈}加减/速段总距离为Ss2，{P₉，P₁₀，…，P₁₆}加减/速段总距离为Ss3，{P₁₇，P₁₈，P₁₉，P₂₀}加减/速段总距离为Ss4，{P₂₁，P₂₂，P₂₃}加减/速段总距离为Ss5。从{P1，P2...，P7}加减/速段开始向{P21，P22，P23}开始处理，以{Ss1，Ss2，Ss3，Ss4，Ss5}为距离，基于S形速度计算关系式计算并修改尾端点速度，细分步骤如下：

S2_3.1：取第一段加工路径{P1，P2...，P7}的首尾速度(MinVel，V1)，以首速度MinVel为V0，以V1为尾速度Vt，计算变化速度dvt，表示式为：dvt＝|Vt-V0|。

S2_3.2：根据S2_3.1步的dvt及计算关系式(2)、(3)、(4)计算出第一段{P1，P2...，P7}最大规划加速度即最大切割加速度，使用加速度符号Acc1表示。再与用户加速度UserAcc比较，取小值表达式为Acc1＝MIN(Acc1，UserAcc)。

S2_3.3：根据S2_3.2步计算出Acc1做为acc，S2_3.1确定的V₀及第一段加工路径的长度Ss1代入S形速度计算关系式计算出该段加工路径的速度Vel。

S2_3.4：以Vel与本段加工路径的尾端点速度Vt比较，取小值。以取得的小值替换本段加工路径尾端点速度V1。表达式为V1＝MIN(Vel，V1)。

S2_3.5：取剩下第2段加工路径{P8}加速段，以{V1，V2}取代第一段加工路径首尾速度{MinVel，V1}，以Ss2距离替换Ss1，然后重复S2_3.1至S2_3.4的步骤，确定第二段加工路径的尾端点速度V2。

S2_3.6：按照上述方法计算出剩余3段加工路径的尾端点速度。

S2_4：从{P21，P22，P23}加减/速段开始向{P1，P2...，P7}开始处理，以{Ss5，Ss4，Ss3，Ss2，Ss1}距离为S形速度计算关系式中的S计算得到速度来修改首端点的初始速度，计算方法与S2_3相同，唯一不同的是S2_4步是修改每一条加工路径的首端点的速度，而S2_3步修改的是每一条加工路径的尾端点的速度。

S2_5：通过S2_3.与S2_4.步，{P1，P2...，P7}、{P8}、{P9，P10...，P16}、{P17，P18，P19，P20}，{P21，P22，P23}等5个加工路径的首尾端点速度全部确定，现在还需要确定每一加工路径的最高速度Vmax。计算每段加工路径的最高速度Vmax及加速度Acc1、Acc2按以下步骤进行：

S2_5.1：计算前先假设在计算的段距离够长，同时具有加速、匀带和减速阶段，如图9所示。将加速段的加速度以符号Acc1表，减速段的加速度以符号Acc2表示，Acc1、Acc2的值可以不相同。最高速度以Vmax表示；通过计算后，若不是图9所示应用场景，则需计算Acc1及最大速度Vmax。

S2_5.2：计算每一加工路径的总距离。本实例有5段加工路径，在S2_3.步时已计算出了这5段加工路径的总距离，并且分别以Ss1、Ss2、Ss3、Ss4、Ss5符号来表示每段的总距离。

S2_5.3：利用每段加工路径的距离及首尾端点速度，按单条加工路径中的S1～S7步骤确定本段加工路径的加/减速情况，并做标记。加/减情况可分3种情况：

情况1：可加/减速，计算这段最大速度Vmax，及加速度Acc1、Acc2，如图9所示。

情况2：只能加或减速，则取端点速度为最大速度Vmax，计算出加速度Acc1，如图10所示。

情况3：不能加或减速，做匀速处理，则取端点速度的最小速度为最高速度Vmax，并修改端点速度使两端速度相等，如图11所示。

S2_6：按照S2_5的方法计算其余4个加工路径{P8}、{P9，P10...，P16}、{P17，P18，P19，P20}，{P21，P22，P23}的最大切割速度Vel2及最大切割加速度Acc1.这些加减点同样需按S2_5.3步的加/减速3种情况处理。

按照本实施例的技术方案得到5段加工路径的最大切割速度和最大切割加速度，速度规划曲线图12所示。其中Vmax1为第一段加工路径{P1，P2...，P7}的最大切割速度，Acc1_1、Acc1_2为最大切割加速度值。第二段加工路径属于S2_5.3的情况2，只有减速段，最大切割速度Vmax2与V1相等；第三段加工路径{P9，P10...，P16}属于S2_5.3的情况1，有加速度段还有减速段，Acc2_1，Acc2_2分别加速与减速段的加速度值，最大速度为Vmax3；第四段加工路径{P17，P18，P19，P20}属于S2_5.3的情况2，只有减速段，最大速度Vmax4与V3相等；第5段为最后一段加工路径，属于S2_5.3的情况1，有加速段，也有减速段，最大速度为Vmax5，Acc5_1，Acc5_2分别为第5段的加速度段与减速段的加速度。

本发明实施例还针对切割运动控制方法提供了相应的装置，进一步使得方法更具有实用性。其中，装置可从功能模块的角度和硬件的角度分别说明。下面对本发明实施例提供的切割运动控制装置进行介绍，下文描述的切割运动控制装置与上文描述的切割运动控制方法可相互对应参照。

基于功能模块的角度，参见图13，图13为本发明实施例提供的切割运动控制装置在一种具体实施方式下的结构图，该装置可包括：

约束条件设置模块131，用于基于每一次加速切割运动或减速切割运动的时长值同时大于伺服驱动器的最小响应平衡时间和切割机的固有振动周期值，确定在对待切割图形进行切割过程中的加速段和减速段。

加工路径确定模块132，用于根据加速段、减速段和待切割图形轮廓线确定待切割图形的运动特性。

切割参数计算模块133，用于根据最小响应平衡时间、基于切割机负载确定的加速度响应特性、用户预先设定的用户加速度和用户速度计算在对相应加工路径进行切割过程中的最大切割速度和最大切割加速度。

可选的，在本实施例的一些实施方式中，上述加工路径确定模块132可以包括：

判断子模块，用于判断加速段和减速段的个数是否均为1；

加工路径生成子模块，用于若加速段和减速段的个数均不大于1，待切割图形轮廓线为加工路径；若加速段和减速段的个数不均小于等于1，将待切割图形轮廓线切分为多个加工路径。

作为本实施例的一些可选实施方式，上述切割参数计算模块133包括单路径参数计算子模块，该单路径参数计算子模块可包括：

初始最大速度计算单元，用于根据加工路径总长度、最小响应平衡时间和用户速度确定初始最大速度；加工路径为1条；

初始最大加速度计算单元，用于根据加速度响应特性、速度变化关系和用户加速度确定初始最大加速度；

最大匹配速度计算单元，用于根据初始最大加速度、最小响应平衡时间和加工路径总长度计算最大匹配速度；

切割参数计算单元，用于若初始最大速度和匹配最大速度的差值不大于预设阈值，将最大匹配速度和初始最大速度的较小值、初始最大加速度分别作为最大切割速度和最大切割加速度；若初始最大速度和匹配最大速度的差值大于预设阈值，根据最大匹配速度和初始最大速度的较小值确定新的速度变化关系，并跳转执行根据加速度响应特性、速度变化关系和用户加速度确定初始最大加速度的操作直至差值不大于预设阈值。

在本实施例的一种可选的实施方式中，上述初始最大加速度计算单元可进一步用于：

根据加工路径总长度和最小响应平衡时间计算最小规划速度；比较初始最大速度和用户速度，将初始最大速度和用户速度的较小值作为初始规划速度；根据初始规划速度和最小规划速度计算速度变化值；根据最小响应平衡时间和速度变化值确定硬件限制加速度；根据加速度响应特性和速度变化值确定刚度限制加速度；将硬件限制加速度、刚度限制加速度和用户加速度的较小值作为初始最大加速度。

作为本实施例的一些可选实施方式，上述切割参数计算模块133包括多路径参数计算子模块，该多路径参数计算子模块可包括：

首尾端点速度计算单元，用于根据每一条加工路径的总长度、起跳速度、最小响应平衡时间、加速度响应特性和预先构建的S形速度计算关系式确定每一条加工路径的首端点速度和尾端点速度；

加减速段确定单元，用于根据每一条加工路径的总长度、首端点速度和尾端点速度确定相应加工路径的加速段和减速段；

切割速度、加速度计算单元，用于根据每一条加工路径的加速段和减速段计算相应加工路径的最大切割速度和最大切割加速度。

在本实施例的一种可选的实施方式中，上述切割速度、加速度计算单元可进一步用于：

对于同一条加工路径同时包括加速段和减速段，计算相应加工路径的最大速度、第一加速度和第二加速度，以作为相应加工路径的最大切割速度和最大切割加速度；对于同一条加工路径包括加速度或减速段，将当前加工路径的首端点速度作为最大切割速度，并根据最大切割速度计算相应加速度，以作为切割加速度；对于同一条加工路径既不包括加速段也不包括减速段，以当前加工路径的首端点速度和尾端点速度的较小值作为当前加工路径的最大切割速度，并同时更新当前加工路径的首端点速度和尾端点速度为最大切割速度。

在本实施例的一种可选的实施方式中，上述首尾端点速度计算单元可进一步用于：

按照从待切割图形轮廓线的起始点到终点的顺序对各加工路径进行排序，将包含起始点的加工路径作为第一加工路径；

根据转角关系确定每条加工路径的首、尾端点的初始速度，根据加速度响应特性、速度变化关系和用户加速度计算与速度变化关系相应加工路径的加速度值；

将起跳速度作为第一加工路径的首端点速度，基于第一加工路径的加速度值和第一加工路径的总长度，调用S形速度计算关系式计算参考尾速值，将参数尾速值与第一加工路径的尾端点的初始速度的较小值作为第一加工路径的尾端点速度；将第一加工路径的尾端点速度作为第二加工路径的首端点速度，基于第二加工路径的加速度值、第二加工路径的总长度和第二加工路径的尾端点初始速度，调用S形速度计算关系式确定第二加工路径的尾端点速度；第二加工路径的首端点为第一加工路径的尾端点；

将第二加工路径的尾端点速度值作为初速度、第二加工路径的加速度和第二加工路径的总长度，调用S形速度计算关系式计算参考起始值，将参考起始值和第二加工路径的首端点初始速度的较小值作为第二加工路径的首端点速度；将第二加工路径的首端点速度作为第一加工路径的初速度，基于第一加工路径的加速度值、第一加工路径的总长度，第一加工路径的首端点初始速度、调用S形速度计算关系式确定第二加工路径的首端点速度。

本发明实施例所述切割运动控制装置的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例可以在最短时间内对已知长度的线段轨迹进行平稳切割，可以高加速度、高运动速度、较低振动的方式切割材料保证以切割质量，有效提高了切割效率及切割精度。

上文中提到的切割运动控制装置是从功能模块的角度描述，进一步的，本申请还提供一种切割运动控制装置，是从硬件角度描述。图14为本申请实施例提供的另一种切割运动控制装置的结构图。如图14所示，该装置包括存储器140，用于存储计算机程序；处理器141，用于执行计算机程序时实现如上述任一实施例提到的切割运动控制方法的步骤。

其中，处理器141可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器141可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器141也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器141可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器141还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器140可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器140还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器140至少用于存储以下计算机程序1401，其中，该计算机程序被处理器141加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的切割运动控制方法的相关步骤。另外，存储器140所存储的资源还可以包括操作系统1402和数据1403等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统1402可以包括Windows、Unix、Linux等。数据1403可以包括但不限于切割运动控制结果对应的数据等。

在一些实施例中，切割运动控制装置还可包括有显示屏142、输入输出接口143、通信接口144、电源145以及通信总线146。

本领域技术人员可以理解，图14中示出的结构并不构成对切割运动控制装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，例如还可包括传感器147。

本发明实施例所述切割运动控制装置的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例可以在最短时间内对已知长度的线段轨迹进行平稳切割，可以高加速度、高运动速度、较低振动的方式切割材料保证以切割质量，有效提高了切割效率及切割精度。

可以理解的是，如果上述实施例中的切割运动控制方法以软件功能单元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，本申请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，执行本申请各个实施例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(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

基于此，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有切割运动控制程序，所述切割运动控制程序被处理器执行时如上任意一实施例所述切割运动控制方法的步骤。

本发明实施例所述计算机可读存储介质的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例可以在最短时间内对已知长度的线段轨迹进行平稳切割，可以高加速度、高运动速度、较低振动的方式切割材料保证以切割质量，有效提高了切割效率及切割精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上对本申请所提供的一种切割运动控制方法、装置及计算机可读存储介质进行了详细介绍。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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种切割运动控制方法，其特征在于，包括：

基于每一次加速切割运动或减速切割运动的时长值同时大于伺服驱动器的最小响应平衡时间和切割机的固有振动周期值，确定在对待切割图形进行切割过程中的加速段和减速段；

根据所述加速段、所述减速段和待切割图形轮廓线确定所述待切割图形的运动特性；

根据所述最小响应平衡时间、基于所述切割机负载确定的加速度响应特性、用户预先设定的用户加速度和用户速度计算在对相应加工路径进行切割过程中的最大切割速度和最大切割加速度。

2.根据权利要求1所述的切割运动控制方法，其特征在于，所述根据所述加速段、所述减速段和待切割图形轮廓线确定所述待切割图形的运动特性包括：

判断所述加速段和所述减速段的个数是否均为1；

若所述加速段和所述减速段的个数均不大于1，所述待切割图形轮廓线为所述加工路径；

若所述加速段和所述减速段的个数不均小于等于1，将所述待切割图形轮廓线切分为多个加工路径。

3.根据权利要求1所述的切割运动控制方法，其特征在于，所述加工路径为1条，所述根据所述最小响应平衡时间、基于所述切割机刚度确定的加速度响应特性、用户预先设定的用户加速度和用户速度计算在对相应加工路径进行切割过程中的最大切割速度和最大切割加速度包括：

根据所述加工路径总长度、所述最小响应平衡时间和所述用户速度确定初始最大速度；

根据所述加速度响应特性、速度变化关系和所述用户加速度确定初始最大加速度；

根据所述初始最大加速度、所述最小响应平衡时间和所述加工路径总长度计算最大匹配速度；

若所述初始最大速度和所述匹配最大速度的差值不大于预设阈值，将所述最大匹配速度和所述初始最大速度的较小值、所述初始最大加速度分别作为所述最大切割速度和所述最大切割加速度；若所述初始最大速度和所述匹配最大速度的差值大于预设阈值，根据所述最大匹配速度和所述初始最大速度的较小值确定新的速度变化关系，并跳转执行所述根据所述加速度响应特性、速度变化关系和所述用户加速度确定初始最大加速度的操作直至所述差值不大于所述预设阈值。

4.根据权利要求3所述的切割运动控制方法，其特征在于，所述根据所述加速度响应特性、速度变化关系和所述用户加速度确定初始最大加速度包括：

根据所述加工路径总长度和所述最小响应平衡时间计算最小规划速度；

比较所述初始最大速度和所述用户速度，将所述初始最大速度和所述用户速度的较小值作为初始规划速度；

根据所述初始规划速度和所述最小规划速度计算速度变化值；

根据所述最小响应平衡时间和所述速度变化值确定硬件限制加速度；

根据所述加速度响应特性和所述速度变化值确定刚度限制加速度；

将所述硬件限制加速度、所述刚度限制加速度和所述用户加速度的较小值作为所述初始最大加速度。

5.根据权利要求1所述的切割运动控制方法，其特征在于，所述加工路径为多条，所述根据所述最小响应平衡时间、基于所述切割机刚度确定的加速度响应特性、用户预先设定的用户加速度和用户速度计算在对相应加工路径进行切割过程中的最大切割速度和最大切割加速度包括：

根据每一条加工路径的总长度、起跳速度、所述最小响应平衡时间、所述加速度响应特性和预先构建的S形速度计算关系式确定每一条加工路径的首端点速度和尾端点速度；

根据每一条加工路径的总长度、首端点速度和尾端点速度确定相应加工路径的加速段和减速段；

根据每一条加工路径的加速段和减速段计算相应加工路径的最大切割速度和最大切割加速度。

6.根据权利要求5所述的切割运动控制方法，其特征在于，所述根据每一条加工路径的加速段和减速段计算相应加工路径的最大切割速度和最大切割加速度包括：

对于同一条加工路径同时包括加速段和减速段，计算相应加工路径的最大速度、第一加速度和第二加速度，以作为相应加工路径的最大切割速度和最大切割加速度；

对于同一条加工路径包括加速度或减速段，将当前加工路径的首端点速度作为所述最大切割速度，并根据所述最大切割速度计算相应加速度，以作为所述切割加速度；

对于同一条加工路径既不包括加速段也不包括减速段，以当前加工路径的首端点速度和尾端点速度的较小值作为当前加工路径的最大切割速度，并同时更新所述当前加工路径的首端点速度和尾端点速度为所述最大切割速度。

7.根据权利要求5所述的切割运动控制方法，其特征在于，所述根据每一条加工路径的总长度、起跳速度、所述最小响应平衡时间、所述加速度响应特性和预先构建的S形速度计算关系式确定每一条加工路径的首端点速度和尾端点速度包括：

按照从所述待切割图形轮廓线的起始点到终点的顺序对各加工路径进行排序，将包含所述起始点的加工路径作为第一加工路径；

根据转角关系确定每条加工路径的首、尾端点的初始速度，根据所述加速度响应特性、速度变化关系和所述用户加速度计算与所述速度变化关系相应加工路径的加速度值；

将所述起跳速度作为所述第一加工路径的首端点速度，基于所述第一加工路径的加速度值和所述第一加工路径的总长度，调用所述S形速度计算关系式计算参考尾速值，将所述参数尾速值与所述第一加工路径的尾端点的初始速度的较小值作为所述第一加工路径的尾端点速度；将所述第一加工路径的尾端点速度作为第二加工路径的首端点速度，基于所述第二加工路径的加速度值、所述第二加工路径的总长度和所述第二加工路径的尾端点初始速度，调用所述S形速度计算关系式确定所述第二加工路径的尾端点速度；所述第二加工路径的首端点为所述第一加工路径的尾端点；

将所述第二加工路径的尾端点速度值作为初速度、所述第二加工路径的加速度和所述第二加工路径的总长度，调用所述S形速度计算关系式计算参考起始值，将所述参考起始值和所述第二加工路径的首端点初始速度的较小值作为所述第二加工路径的首端点速度；将所述第二加工路径的首端点速度作为所述第一加工路径的初速度，基于所述第一加工路径的加速度值、所述第一加工路径的总长度，所述第一加工路径的首端点初始速度、调用所述S形速度计算关系式确定所述第二加工路径的首端点速度。

8.一种切割运动控制装置，其特征在于，包括：

约束条件设置模块，用于基于每一次加速切割运动或减速切割运动的时长值同时大于伺服驱动器的最小响应平衡时间和切割机的固有振动周期值，确定在对待切割图形进行切割过程中的加速段和减速段；

加工路径确定模块，用于根据所述加速段、所述减速段和待切割图形轮廓线确定所述待切割图形的运动特性；

切割参数计算模块，用于根据所述最小响应平衡时间、基于所述切割机负载确定的加速度响应特性、用户预先设定的用户加速度和用户速度计算在对相应加工路径进行切割过程中的最大切割速度和最大切割加速度。

9.一种切割运动控制装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述切割运动控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有切割运动控制程序，所述切割运动控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述切割运动控制方法的步骤。

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