CN113741338B - 一种运动设备的运行路径控制方法、系统及装置 - Google Patents

一种运动设备的运行路径控制方法、系统及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113741338B
CN113741338B CN202111064339.4A CN202111064339A CN113741338B CN 113741338 B CN113741338 B CN 113741338B CN 202111064339 A CN202111064339 A CN 202111064339A CN 113741338 B CN113741338 B CN 113741338B
Authority
CN
China
Prior art keywords
arc path
transition
polar coordinate
path
circular arc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111064339.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113741338A (zh
Inventor
王嫣涵
尚波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Invt Electric Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Invt Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Invt Electric Co Ltd filed Critical Shenzhen Invt Electric Co Ltd
Priority to CN202111064339.4A priority Critical patent/CN113741338B/zh
Publication of CN113741338A publication Critical patent/CN113741338A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113741338B publication Critical patent/CN113741338B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35349—Display part, programmed locus and tool path, traject, dynamic locus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

本发明公开了一种运动设备的运行路径控制方法、系统及装置，获取第一、第二圆弧路径在极坐标系下的参数信息；基于参数信息求取第一圆弧路径上第一过渡点的第一极坐标，及第一圆弧路径在第一过渡点对应的第一切线与第二圆弧路径在第二过渡点对应的第二切线的交点的第二极坐标；将第一极坐标和第二极坐标均转换为直角坐标，并基于转换的直角坐标求取第二过渡点的直角坐标、过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及其半径；基于上述求解的过渡圆弧路径控制运动设备在第一、第二圆弧路径之间平滑过渡运行。可见，本申请利用圆弧本身的特性，借助极坐标系一次性快速求解两段圆弧路径之间添加的过渡圆弧路径，从而提高了加工质量及加工效率。

Description

一种运动设备的运行路径控制方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及加工控制领域，特别是涉及一种运动设备的运行路径控制方法、系统及装置。
背景技术
在激光切割系统、数控系统及机器人系统等加工控制系统中，均是按照预先规划好的路径控制运动设备运行。一般情况下，运动设备的整个运行路径不止有一种路径，而是由多种路径组合而成。但是，在不同路径交接处运行时，由于运动设备运行方向的切线向量不同，导致在不同路径交接处运行时速度和加速度不连续，无法及时进行路径转换，使得在路径转换期间有明显的滞留现象，影响加工质量及加工效率。
为了减轻在路径转换期间的滞留现象，通常在交接的两段路径之间添加一段圆弧路径，以将不同路径交接处平滑过渡处理，其中，在两段路径上为用于过渡两段路径的圆弧路径选取合适的过渡点是关键。目前，现有的路径间平滑过渡方法大都是在直角坐标系下建立方程组求解两段路径上的过渡点位置、过渡的圆弧路径的圆心位置及半径(之所以在直角坐标下求解，是因为运动设备是依据直角坐标确定运行位置)，以规划出过渡的圆弧路径，从而控制运动设备在不同路径之间平滑过渡运行。
但是，现有的路径间平滑过渡方法较适用于两直线路径之间过渡圆弧路径的求解及直线路径与圆弧路径之间过渡圆弧路径的求解，而对于两圆弧路径之间过渡圆弧路径的求解，现有的路径间平滑过渡方法需使用迭代法对非线性的方程组求解才能选取到合适的过渡点，迭代次数一般较多，导致计算量较大且迭代时间较长，从而导致在有不同圆弧路径交接的运行场景下，加工质量及加工效率较低。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种运动设备的运行路径控制方法、系统及装置，利用圆弧本身的特性，借助极坐标系一次性快速求解两段圆弧路径之间添加的过渡圆弧路径，从而提高了加工质量及加工效率。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种运动设备的运行路径控制方法，包括：
为第一圆弧路径和第二圆弧路径建立极坐标系，并获取所述第一圆弧路径和所述第二圆弧路径在所述极坐标系下的参数信息；
基于所述参数信息求取所述第一圆弧路径上第一过渡点的第一极坐标，及所述第一圆弧路径在所述第一过渡点对应的第一切线与所述第二圆弧路径在第二过渡点对应的第二切线的交点的第二极坐标；其中，第一、第二圆弧路径之间的过渡圆弧路径与第N圆弧路径相切于第N过渡点；N＝1，2；
基于所述极坐标系与直角坐标系的转换关系，将所述第一极坐标和所述第二极坐标均转换为直角坐标，并基于转换的所述直角坐标求取所述第二过渡点的直角坐标、所述过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及所述过渡圆弧路径的半径；
基于所述第一过渡点、所述第二过渡点、所述过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及所述过渡圆弧路径的半径，控制运动设备在所述第一圆弧路径和所述第二圆弧路径之间平滑过渡运行。
可选地，为第一圆弧路径和第二圆弧路径建立极坐标系，包括：
以所述第一圆弧路径的圆心为极点、所述第一圆弧路径的圆心与圆弧交点的连接线为极轴、所述圆弧交点到所述第一圆弧路径的另一端点的时针方向为正方向，建立极坐标系；其中，所述圆弧交点为所述第一圆弧路径和所述第二圆弧路径的交点。
可选地，基于所述参数信息求取所述第一圆弧路径上第一过渡点的第一极坐标，及所述第一圆弧路径在所述第一过渡点对应的第一切线与所述第二圆弧路径在第二过渡点对应的第二切线的交点的第二极坐标，包括：
基于所述参数信息求取所述第一极坐标(r1,θ1)、所述第一极坐标(r1,θ1)与所述第二极坐标(ρm,θm)的对应关系及所述第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm；其中，r1为所述第一圆弧路径的半径；
基于所述第一极坐标(r1,θ1)、所述角度值θm及所述对应关系，求取所述第二极坐标(ρm,θm)中的长度值ρm，以得到所述第二极坐标。
可选地，基于所述参数信息求取所述第一极坐标(r1,θ1)，包括：
以所述圆弧交点P1为圆心、预设最大允许弓高误差h为半径，作圆弧与所述第一圆弧路径相交于一点，并将此点作为所述第一过渡点Pt1；
基于所述第一圆弧路径的圆心O1、所述第一过渡点Pt1及所述圆弧交点P1构成的等腰三角形的几何关系，求取所述第一极坐标为(r1,2asin(h/2*r1))。
可选地，基于所述参数信息求取所述第一极坐标(r1,θ1)与所述第二极坐标(ρm,θm)的对应关系，包括：
基于所述圆心O1、所述第一过渡点Pt1及第一切线与所述第二切线的交点Pm构成的直角三角形的几何关系，得到第一余弦角度值
可选地，基于所述参数信息求取所述第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm，包括：
基于所述圆心O1、所述第一过渡点Pt1及所述交点Pm构成的直角三角形的几何关系，得到
基于所述第二圆弧路径的圆心O2、所述第二过渡点Pt2及所述交点Pm构成的直角三角形的几何关系，得到其中，r2为所述第二圆弧路径的半径；
基于所述圆心O1、所述圆心O2及所述交点Pm构成的三角形，按照余弦定理得到其中，d＝｜O1O2｜；所述圆心O2的极坐标为(d,-θ)；
基于和｜Pt1Pm｜＝｜Pt2Pm｜，得到第二余弦角度值
基于所述第一余弦角度值和所述第二余弦角度值求取所述第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm。
可选地，基于所述第一余弦角度值和所述第二余弦角度值求取所述第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm，包括：
将所述第二余弦角度值除以所述第一余弦角度值，得到余弦角度比值
对所述余弦角度比值进行整理得到辅助角关系式
(M sinθ1+sinθ)sinθm+(M cosθ1-cosθ)cosθm＝0；其中，
对所述辅助角关系式进行整理得到关系式
M sinθ1+sinθ＝a,M cosθ1-cosθ＝b；以求得角度值θm。
可选地，基于转换的所述直角坐标求取所述第二过渡点的直角坐标、所述过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及所述过渡圆弧路径的半径，包括：
基于所述交点Pm的直角坐标、所述圆心O2的直角坐标、所述第二圆弧路径的半径r2及线段Pt2Pm的长度值｜Pt2Pm｜，求取所述第二过渡点Pt2的直角坐标；其中，
基于所述第一过渡点Pt1、所述第二过渡点Pt2及所述交点Pm的直角坐标，求取所述过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及其半径。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种运动设备的运行路径控制系统，包括：
参数获取模块，用于为第一圆弧路径和第二圆弧路径建立极坐标系，并获取所述第一圆弧路径和所述第二圆弧路径在所述极坐标系下的参数信息；
第一求取模块，用于基于所述参数信息求取所述第一圆弧路径上第一过渡点的第一极坐标，及所述第一圆弧路径在所述第一过渡点对应的第一切线与所述第二圆弧路径在第二过渡点对应的第二切线的交点的第二极坐标；其中，第一、第二圆弧路径之间的过渡圆弧路径与第N圆弧路径相切于第N过渡点；N＝1，2；
第二求取模块，用于基于所述极坐标系与直角坐标系的转换关系，将所述第一极坐标和所述第二极坐标均转换为直角坐标，并基于转换的所述直角坐标求取所述第二过渡点的直角坐标、所述过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及所述过渡圆弧路径的半径；
运动控制模块，用于基于所述第一过渡点、所述第二过渡点、所述过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及所述过渡圆弧路径的半径，控制运动设备在所述第一圆弧路径和所述第二圆弧路径之间平滑过渡运行。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种运动设备的运行路径控制装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于在执行所述计算机程序时实现上述任一种运动设备的运行路径控制方法的步骤。
本发明提供了一种运动设备的运行路径控制方法，为第一圆弧路径和第二圆弧路径建立极坐标系，并获取第一圆弧路径和第二圆弧路径在极坐标系下的参数信息；基于参数信息求取第一圆弧路径上第一过渡点的第一极坐标，及第一圆弧路径在第一过渡点对应的第一切线与第二圆弧路径在第二过渡点对应的第二切线的交点的第二极坐标；基于极坐标系与直角坐标系的转换关系，将第一极坐标和第二极坐标均转换为直角坐标，并基于转换的直角坐标求取第二过渡点的直角坐标、过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及过渡圆弧路径的半径；基于第一过渡点、第二过渡点、过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及过渡圆弧路径的半径，控制运动设备在第一圆弧路径和第二圆弧路径之间平滑过渡运行。可见，本申请利用圆弧本身的特性，借助极坐标系一次性快速求解两段圆弧路径之间添加的过渡圆弧路径，从而提高了加工质量及加工效率。
本发明还提供了一种运动设备的运行路径控制系统及装置，与上述运行路径控制方法具有相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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为本发明实施例提供的一种运动设备的运行路径控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种第一圆弧路径和第二圆弧路径的交接示意图；
图3为本发明实施例提供的一种极坐标系示意图；
图4为本发明实施例提供的一种极坐标系下第一过渡点和切线交点的位置示意图；
图5为本发明实施例提供的一种运动设备的运行路径控制系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种运动设备的运行路径控制方法、系统及装置，利用圆弧本身的特性，借助极坐标系一次性快速求解两段圆弧路径之间添加的过渡圆弧路径，从而提高了加工质量及加工效率。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种运动设备的运行路径控制方法的流程图。
该运动设备的运行路径控制方法包括：
步骤S1：为第一圆弧路径和第二圆弧路径建立极坐标系，并获取第一圆弧路径和第二圆弧路径在极坐标系下的参数信息。
具体地，在两段交接的圆弧路径中，先运行的圆弧路径称为第一圆弧路径，后运行的圆弧路径称为第二圆弧路径。本申请为第一圆弧路径和第二圆弧路径建立极坐标系，然后获取第一圆弧路径和第二圆弧路径在极坐标系下的参数信息，以为后续求取用于过渡第一圆弧路径和第二圆弧路径的过渡圆弧路径。
步骤S2：基于参数信息求取第一圆弧路径上第一过渡点的第一极坐标，及第一圆弧路径在第一过渡点对应的第一切线与第二圆弧路径在第二过渡点对应的第二切线的交点的第二极坐标；其中，第一、第二圆弧路径之间的过渡圆弧路径与第N圆弧路径相切于第N过渡点；N＝1，2。
具体地，如图2所示，第一圆弧路径的起点为P0、终点为P1、圆心为O1、半径为r1，第二圆弧路径的起点为P1、终点为P2、圆心为O2、半径为r2，最大允许弓高误差为h(这些值均为已知量)。过渡圆弧路径在第一圆弧路径上的过渡点称为第一过渡点，表示为Pt1；过渡圆弧路径在第二圆弧路径上的过渡点称为第二过渡点，表示为Pt2；过渡圆弧路径的圆心表示O、半径表示r(这些值均为未知量)。可以理解的是，若想运动设备在第一圆弧路径和第二圆弧路径之间平滑过渡运行，过渡圆弧路径与第一圆弧路径相切于第一过渡点Pt1、过渡圆弧路径与第二圆弧路径相切于第二过渡点Pt2。第一圆弧路径在第一过渡点Pt1对应的第一切线与第二圆弧路径在第二过渡点Pt2对应的第二切线相较于一点，表示为Pm。
基于此，本申请可获取第一圆弧路径和第二圆弧路径在极坐标系下的多个参数信息，然后基于获取的多个参数信息求取第一圆弧路径上第一过渡点Pt1的极坐标(称为第一极坐标)及切线交点Pm的极坐标(称为第二极坐标)。
步骤S3：基于极坐标系与直角坐标系的转换关系，将第一极坐标和第二极坐标均转换为直角坐标，并基于转换的直角坐标求取第二过渡点的直角坐标、过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及过渡圆弧路径的半径。
具体地，第一圆弧路径和第二圆弧路径所在的极坐标系与第一圆弧路径和第二圆弧路径所在的直角坐标系之间存在一定的转换关系，本申请可基于极坐标系与直角坐标系的转换关系，将第一过渡点Pt1的第一极坐标和切线交点Pm的第二极坐标均转换为直角坐标，然后基于第一过渡点Pt1和切线交点Pm的直角坐标可求取第二过渡点Pt2的直角坐标、过渡圆弧路径的圆心O的直角坐标及过渡圆弧路径的半径r。
步骤S4：基于第一过渡点、第二过渡点、过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及过渡圆弧路径的半径，控制运动设备在第一圆弧路径和第二圆弧路径之间平滑过渡运行。
具体地，已知过渡圆弧路径的起点为第一过渡点Pt1、终点为第二过渡点Pt2，也已知过渡圆弧路径的圆心O及半径r，可得到过渡圆弧路径的圆弧形状及旋转方向，基于此，本申请便可第一过渡点Pt1、第二过渡点Pt2、过渡圆弧路径的圆心O的直角坐标及过渡圆弧路径的半径r，控制运动设备在第一圆弧路径和第二圆弧路径之间平滑过渡运行。
本发明提供了一种运动设备的运行路径控制方法，为第一圆弧路径和第二圆弧路径建立极坐标系，并获取第一圆弧路径和第二圆弧路径在极坐标系下的参数信息；基于参数信息求取第一圆弧路径上第一过渡点的第一极坐标，及第一圆弧路径在第一过渡点对应的第一切线与第二圆弧路径在第二过渡点对应的第二切线的交点的第二极坐标；基于极坐标系与直角坐标系的转换关系，将第一极坐标和第二极坐标均转换为直角坐标，并基于转换的直角坐标求取第二过渡点的直角坐标、过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及过渡圆弧路径的半径；基于第一过渡点、第二过渡点、过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及过渡圆弧路径的半径，控制运动设备在第一圆弧路径和第二圆弧路径之间平滑过渡运行。可见，本申请利用圆弧本身的特性，借助极坐标系一次性快速求解两段圆弧路径之间添加的过渡圆弧路径，从而提高了加工质量及加工效率。
在上述实施例的基础上：
作为一种可选的实施例，为第一圆弧路径和第二圆弧路径建立极坐标系，包括：
以第一圆弧路径的圆心为极点、第一圆弧路径的圆心与圆弧交点的连接线为极轴、圆弧交点到第一圆弧路径的另一端点的时针方向为正方向，建立极坐标系；其中，圆弧交点为第一圆弧路径和第二圆弧路径的交点。
具体地，如图3所示，极坐标系的建立过程为：以第一圆弧路径的圆心O1为极点、第一圆弧路径的圆心O1与圆弧交点P1的连接线O1P1为极轴、圆弧交点P1到第一圆弧路径的另一端点P0的时针方向为正方向，建立极坐标系。
作为一种可选的实施例，基于参数信息求取第一圆弧路径上第一过渡点的第一极坐标，及第一圆弧路径在第一过渡点对应的第一切线与第二圆弧路径在第二过渡点对应的第二切线的交点的第二极坐标，包括：
基于参数信息求取第一极坐标(r1,θ1)、第一极坐标(r1,θ1)与第二极坐标(ρm,θm)的对应关系及第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm；其中，r1为第一圆弧路径的半径；
基于第一极坐标(r1,θ1)、角度值θm及对应关系，求取第二极坐标(ρm,θm)中的长度值ρm，以得到第二极坐标。
具体地，基于如图3及如图4所示的极坐标系，线段O1O2与线段O1P1的夹角表示为θ(已知量)，线段O1P1与线段O1Pm的夹角表示为θm(未知量)，线段O1P1与线段O1Pt1的夹角表示为θ1(未知量)，线段O1O2的长度为d＝｜O1O2｜(已知量)，线段O1P1和线段O1Pt1的长度均为第一圆弧路径的半径r1，线段O1Pm的长度表示为ρm(未知量)，则第一过渡点Pt1的第一极坐标为(r1,θ1)，切线交点Pm的第二极坐标为(ρm,θm)，圆心O2的极坐标为(d,-θ)(可以理解的是，θ的正负取值取决于圆心O2在极轴的位置)。
基于此，本申请具体基于极坐标系下的多个参数信息，可求取第一过渡点Pt1的第一极坐标(r1,θ1)、第一过渡点Pt1的第一极坐标(r1,θ1)与切线交点Pm的第二极坐标(ρm,θm)的对应关系及切线交点Pm的第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm，然后基于第一过渡点Pt1的第一极坐标(r1,θ1)、角度值θm及第一极坐标(r1,θ1)与第二极坐标(ρm,θm)的对应关系，可求取切线交点Pm的第二极坐标(ρm,θm)中的长度值ρm，从而得到切线交点Pm的第二极坐标。
作为一种可选的实施例，基于参数信息求取第一极坐标(r1,θ1)，包括：
以圆弧交点P1为圆心、预设最大允许弓高误差h为半径，作圆弧与第一圆弧路径相交于一点，并将此点作为第一过渡点Pt1；
基于第一圆弧路径的圆心O1、第一过渡点Pt1及圆弧交点P1构成的等腰三角形的几何关系，求取第一极坐标为(r1,2asin(h/2*r1))。
具体地，为了满足过渡圆弧路径在最大允许弓高误差h内的要求，第一过渡点Pt1的确定方式为：以圆弧交点P1为圆心、预设最大允许弓高误差h为半径，作圆弧与第一圆弧路径相交于一点，并将此点作为第一过渡点Pt1，即圆弧交点P1与第一过渡点Pt1的连接线长度｜P1Pt1｜为h。
基于此，本申请具体可基于第一圆弧路径的圆心O1、第一过渡点Pt1及圆弧交点P1构成的等腰三角形的几何关系(线段O1P1、线段O1Pt1及连接线P1Pt1的长度均已知)，求取第一过渡点Pt1的第一极坐标为(r1,2asin(h/2*r1))，即θ1＝2asin(h/2*r1)。
作为一种可选的实施例，基于参数信息求取第一极坐标(r1,θ1)与第二极坐标(ρm,θm)的对应关系，包括：
基于圆心O1、第一过渡点Pt1及第一切线与第二切线的交点Pm构成的直角三角形的几何关系，得到第一余弦角度值
具体地，本申请具体可基于第一圆弧路径的圆心O1、第一过渡点Pt1及切线交点Pm构成的直角三角形的几何关系(线段O1Pt1与线段O1Pm的夹角表示为θ1-θm，线段O1Pt1的长度为半径r1，线段O1Pm的长度为ρm)，得到第一余弦角度值
作为一种可选的实施例，基于参数信息求取第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm，包括：
基于圆心O1、第一过渡点Pt1及交点Pm构成的直角三角形的几何关系，得到
基于第二圆弧路径的圆心O2、第二过渡点Pt2及交点Pm构成的直角三角形的几何关系，得到其中，r2为第二圆弧路径的半径；
基于圆心O1、圆心O2及交点Pm构成的三角形，按照余弦定理得到其中，d＝｜O1O2｜；圆心O2的极坐标为(d,-θ)；
基于和｜Pt1Pm｜＝｜Pt2Pm｜，得到第二余弦角度值
基于第一余弦角度值和第二余弦角度值求取第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm。
具体地，本申请具体可基于第一圆弧路径的圆心O1、第一过渡点Pt1及切线交点Pm构成的直角三角形的几何关系(一直角边为Pt1Pm，另一直角边O1Pt1的长度为半径r1，斜边O1Pm的长度为ρm)，得到基于第二圆弧路径的圆心O2、第二过渡点Pt2及切线交点Pm构成的直角三角形的几何关系(一直角边为Pt2Pm，另一直角边O2Pt2的长度为半径r2，斜边为PmO2)，得到/>基于第一圆弧路径的圆心O1、第二圆弧路径的圆心O2及切线交点Pm构成的三角形，按照余弦定理得到/>将代入｜Pt1Pm｜＝｜Pt2Pm｜可得即得到第二余弦角度值/>基于第一余弦角度值/>和第二余弦角度值/>求取切线交点Pm的第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm。
作为一种可选的实施例，基于第一余弦角度值和第二余弦角度值求取第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm，包括：
将第二余弦角度值除以第一余弦角度值，得到余弦角度比值
对余弦角度比值进行整理得到辅助角关系式
(M sinθ1+sinθ)sinθm+(M cosθ1-cosθ)cosθm＝0；其中，
对辅助角关系式进行整理得到关系式
M sinθ1+sinθ＝a,M cosθ1-cosθ＝b；以求得角度值θm。
具体地，本申请具体将第二余弦角度值除以第一余弦角度值/>得到余弦角度比值/>对余弦角度比值进行整理：令/>的右边＝M、左边展开，可得/>合并同类项可得辅助角关系式(M sinθ1+sinθ)sinθm+(Mcosθ1-cosθ)cosθm＝0(形如Asinx+Bcosx＝C的辅助角公式)；其中，/>(M已知)；令M sinθ1+sinθ＝a,M cosθ1-cosθ＝b(a、b已知)，对辅助角关系式(M sinθ1+sinθ)sinθm+(M cosθ1-cosθ)cosθm＝0进行整理，可得关系式从而求得切线交点Pm的第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm。
作为一种可选的实施例，基于转换的直角坐标求取第二过渡点的直角坐标、过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及过渡圆弧路径的半径，包括：
基于交点Pm的直角坐标、圆心O2的直角坐标、第二圆弧路径的半径r2及线段Pt2Pm的长度值|Pt2Pm|，求取第二过渡点Pt2的直角坐标；其中，
基于第一过渡点Pt1、第二过渡点Pt2及交点Pm的直角坐标，求取过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及其半径。
具体地，本申请具体根据求取线段PmO2的长度值｜PmO2｜，并根据/>求取线段Pt2Pm的长度值｜Pt2Pm｜；基于切线交点Pm的直角坐标、第二圆弧路径的圆心O2的直角坐标、第二圆弧路径的半径r2及线段Pt2Pm的长度值｜Pt2Pm｜，可求取第二过渡点Pt2的直角坐标；基于第一过渡点Pt1、第二过渡点Pt2及切线交点Pm的直角坐标，可求取过渡圆弧路径的圆心O的直角坐标及过渡圆弧路径的半径r。
请参照图5，图5为本发明实施例提供的一种运动设备的运行路径控制系统的结构示意图。
该运动设备的运行路径控制系统包括：
参数获取模块1，用于为第一圆弧路径和第二圆弧路径建立极坐标系，并获取第一圆弧路径和第二圆弧路径在极坐标系下的参数信息；
第一求取模块2，用于基于参数信息求取第一圆弧路径上第一过渡点的第一极坐标，及第一圆弧路径在第一过渡点对应的第一切线与第二圆弧路径在第二过渡点对应的第二切线的交点的第二极坐标；其中，第一、第二圆弧路径之间的过渡圆弧路径与第N圆弧路径相切于第N过渡点；N＝1，2；
第二求取模块3，用于基于极坐标系与直角坐标系的转换关系，将第一极坐标和第二极坐标均转换为直角坐标，并基于转换的直角坐标求取第二过渡点的直角坐标、过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及过渡圆弧路径的半径；
运动控制模块4，用于基于第一过渡点、第二过渡点、过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及过渡圆弧路径的半径，控制运动设备在第一圆弧路径和第二圆弧路径之间平滑过渡运行。
本申请提供的运行路径控制系统的介绍请参考上述运行路径控制方法的实施例，本申请在此不再赘述。
本申请还提供了一种运动设备的运行路径控制装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于在执行计算机程序时实现上述任一种运动设备的运行路径控制方法的步骤。
本申请提供的运行路径控制装置的介绍请参考上述运行路径控制方法的实施例，本申请在此不再赘述。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。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 (4)

1.一种运动设备的运行路径控制方法，其特征在于，包括：
为第一圆弧路径和第二圆弧路径建立极坐标系，并获取所述第一圆弧路径和所述第二圆弧路径在所述极坐标系下的参数信息；
基于所述参数信息求取所述第一圆弧路径上第一过渡点的第一极坐标，及所述第一圆弧路径在所述第一过渡点对应的第一切线与所述第二圆弧路径在第二过渡点对应的第二切线的交点的第二极坐标；其中，第一、第二圆弧路径之间的过渡圆弧路径与第N圆弧路径相切于第N过渡点；N＝1，2；
基于所述极坐标系与直角坐标系的转换关系，将所述第一极坐标和所述第二极坐标均转换为直角坐标，并基于转换的所述直角坐标求取所述第二过渡点的直角坐标、所述过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及所述过渡圆弧路径的半径；
基于所述第一过渡点、所述第二过渡点、所述过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及所述过渡圆弧路径的半径，控制运动设备在所述第一圆弧路径和所述第二圆弧路径之间平滑过渡运行；
其中，为第一圆弧路径和第二圆弧路径建立极坐标系，包括：
以所述第一圆弧路径的圆心为极点、所述第一圆弧路径的圆心与圆弧交点的连接线为极轴、所述圆弧交点到所述第一圆弧路径的另一端点的时针方向为正方向，建立极坐标系；其中，所述圆弧交点为所述第一圆弧路径和所述第二圆弧路径的交点；
基于所述参数信息求取所述第一圆弧路径上第一过渡点的第一极坐标，及所述第一圆弧路径在所述第一过渡点对应的第一切线与所述第二圆弧路径在第二过渡点对应的第二切线的交点的第二极坐标，包括：
基于所述参数信息求取所述第一极坐标(r1,θ1)、所述第一极坐标(r1,θ1)与所述第二极坐标(ρm,θm)的对应关系及所述第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm；其中，r1为所述第一圆弧路径的半径；
基于所述第一极坐标(r1,θ1)、所述角度值θm及所述对应关系，求取所述第二极坐标(ρm,θm)中的长度值ρm，以得到所述第二极坐标；
基于所述参数信息求取所述第一极坐标(r1,θ1)，包括：
以所述圆弧交点P1为圆心、预设最大允许弓高误差h为半径，作圆弧与所述第一圆弧路径相交于一点，并将此点作为所述第一过渡点Pt1；
基于所述第一圆弧路径的圆心O1、所述第一过渡点Pt1及所述圆弧交点P1构成的等腰三角形的几何关系，求取所述第一极坐标为(r1,2asin(h/2*r1))；
基于所述参数信息求取所述第一极坐标(r1,θ1)与所述第二极坐标(ρm,θm)的对应关系，包括：
基于所述圆心O1、所述第一过渡点Pt1及第一切线与所述第二切线的交点Pm构成的直角三角形的几何关系，得到第一余弦角度值
基于所述参数信息求取所述第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm，包括：
基于所述圆心O1、所述第一过渡点Pt1及所述交点Pm构成的直角三角形的几何关系，得到
基于所述第二圆弧路径的圆心O2、所述第二过渡点Pt2及所述交点Pm构成的直角三角形的几何关系，得到其中，r2为所述第二圆弧路径的半径；
基于所述圆心O1、所述圆心O2及所述交点Pm构成的三角形，按照余弦定理得到其中，d＝|O1O2|；所述圆心O2的极坐标为(d,-θ)；
基于和|Pt1Pm|＝|Pt2Pm|，得到第二余弦角度值
基于所述第一余弦角度值和所述第二余弦角度值求取所述第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm；
基于转换的所述直角坐标求取所述第二过渡点的直角坐标、所述过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及所述过渡圆弧路径的半径包括：基于交点Pm的直角坐标、圆心O2的直角坐标、第二圆弧路径的半径r2及线段Pt2Pm的长度值|Pt2Pm|，求取第二过渡点Pt2的直角坐标；其中，根据/>求取线段PmO2的长度值|PmO2|，并根据/>求取线段Pt2Pm的长度值|Pt2Pm|；基于切线交点Pm的直角坐标、第二圆弧路径的圆心O2的直角坐标、第二圆弧路径的半径r2及线段Pt2Pm的长度值|Pt2Pm|求取第二过渡点Pt2的直角坐标；基于第一过渡点Pt1、第二过渡点Pt2及切线交点Pm的直角坐标求取过渡圆弧路径的圆心O的直角坐标及过渡圆弧路径的半径r。
2.如权利要求1所述的运动设备的运行路径控制方法，其特征在于，基于所述第一余弦角度值和所述第二余弦角度值求取所述第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm，包括：
将所述第二余弦角度值除以所述第一余弦角度值，得到余弦角度比值
对所述余弦角度比值进行整理得到辅助角关系式(M sinθ1+sinθ)sinθm+(M cosθ1-cosθ)cosθm＝0；其中，
对所述辅助角关系式进行整理得到关系式M sinθ1+sinθ＝a,M cosθ1-cosθ＝b；以求得角度值θm。
3.一种运动设备的运行路径控制系统，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于为第一圆弧路径和第二圆弧路径建立极坐标系，并获取所述第一圆弧路径和所述第二圆弧路径在所述极坐标系下的参数信息；
第一求取模块，用于基于所述参数信息求取所述第一圆弧路径上第一过渡点的第一极坐标，及所述第一圆弧路径在所述第一过渡点对应的第一切线与所述第二圆弧路径在第二过渡点对应的第二切线的交点的第二极坐标；其中，第一、第二圆弧路径之间的过渡圆弧路径与第N圆弧路径相切于第N过渡点；N＝1，2；
第二求取模块，用于基于所述极坐标系与直角坐标系的转换关系，将所述第一极坐标和所述第二极坐标均转换为直角坐标，并基于转换的所述直角坐标求取所述第二过渡点的直角坐标、所述过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及所述过渡圆弧路径的半径；
运动控制模块，用于基于所述第一过渡点、所述第二过渡点、所述过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及所述过渡圆弧路径的半径，控制运动设备在所述第一圆弧路径和所述第二圆弧路径之间平滑过渡运行；
其中，为第一圆弧路径和第二圆弧路径建立极坐标系，包括：
以所述第一圆弧路径的圆心为极点、所述第一圆弧路径的圆心与圆弧交点的连接线为极轴、所述圆弧交点到所述第一圆弧路径的另一端点的时针方向为正方向，建立极坐标系；其中，所述圆弧交点为所述第一圆弧路径和所述第二圆弧路径的交点；
基于所述参数信息求取所述第一圆弧路径上第一过渡点的第一极坐标，及所述第一圆弧路径在所述第一过渡点对应的第一切线与所述第二圆弧路径在第二过渡点对应的第二切线的交点的第二极坐标，包括：
基于所述参数信息求取所述第一极坐标(r1,θ1)、所述第一极坐标(r1,θ1)与所述第二极坐标(ρm,θm)的对应关系及所述第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm；其中，r1为所述第一圆弧路径的半径；
基于所述第一极坐标(r1,θ1)、所述角度值θm及所述对应关系，求取所述第二极坐标(ρm,θm)中的长度值ρm，以得到所述第二极坐标；
基于所述参数信息求取所述第一极坐标(r1,θ1)，包括：
以所述圆弧交点P1为圆心、预设最大允许弓高误差h为半径，作圆弧与所述第一圆弧路径相交于一点，并将此点作为所述第一过渡点Pt1；
基于所述第一圆弧路径的圆心O1、所述第一过渡点Pt1及所述圆弧交点P1构成的等腰三角形的几何关系，求取所述第一极坐标为(r1,2asin(h/2*r1))；
基于所述参数信息求取所述第一极坐标(r1,θ1)与所述第二极坐标(ρm,θm)的对应关系，包括：
基于所述圆心O1、所述第一过渡点Pt1及第一切线与所述第二切线的交点Pm构成的直角三角形的几何关系，得到第一余弦角度值
基于所述参数信息求取所述第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm，包括：
基于所述圆心O1、所述第一过渡点Pt1及所述交点Pm构成的直角三角形的几何关系，得到
基于所述第二圆弧路径的圆心O2、所述第二过渡点Pt2及所述交点Pm构成的直角三角形的几何关系，得到其中，r2为所述第二圆弧路径的半径；
基于所述圆心O1、所述圆心O2及所述交点Pm构成的三角形，按照余弦定理得到其中，d＝|O1O2|；所述圆心O2的极坐标为(d,-θ)；
基于和|Pt1Pm|＝|Pt2Pm|，得到第二余弦角度值
基于所述第一余弦角度值和所述第二余弦角度值求取所述第二极坐标(ρm,θm)中的角度值θm；
基于转换的所述直角坐标求取所述第二过渡点的直角坐标、所述过渡圆弧路径的圆心的直角坐标及所述过渡圆弧路径的半径包括：基于交点Pm的直角坐标、圆心O2的直角坐标、第二圆弧路径的半径r2及线段Pt2Pm的长度值|Pt2Pm|，求取第二过渡点Pt2的直角坐标；其中，根据/>求取线段PmO2的长度值|PmO2|，并根据/>求取线段Pt2Pm的长度值|Pt2Pm|；基于切线交点Pm的直角坐标、第二圆弧路径的圆心O2的直角坐标、第二圆弧路径的半径r2及线段Pt2Pm的长度值|Pt2Pm|求取第二过渡点Pt2的直角坐标；基于第一过渡点Pt1、第二过渡点Pt2及切线交点Pm的直角坐标求取过渡圆弧路径的圆心O的直角坐标及过渡圆弧路径的半径r。
4.一种运动设备的运行路径控制装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于在执行所述计算机程序时实现如权利要求1或2所述的运动设备的运行路径控制方法的步骤。
CN202111064339.4A 2021-09-10 2021-09-10 一种运动设备的运行路径控制方法、系统及装置 Active CN113741338B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111064339.4A CN113741338B (zh) 2021-09-10 2021-09-10 一种运动设备的运行路径控制方法、系统及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111064339.4A CN113741338B (zh) 2021-09-10 2021-09-10 一种运动设备的运行路径控制方法、系统及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113741338A CN113741338A (zh) 2021-12-03
CN113741338B true CN113741338B (zh) 2023-08-22

Family

ID=78738119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111064339.4A Active CN113741338B (zh) 2021-09-10 2021-09-10 一种运动设备的运行路径控制方法、系统及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113741338B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103176428A (zh) * 2013-04-16 2013-06-26 易兴 基于球坐标的cnc系统插补算法及实现该算法的装置
CN103809519A (zh) * 2012-11-09 2014-05-21 沈阳高精数控技术有限公司 数控系统用极坐标插补极值区域平滑处理方法
CN104199381A (zh) * 2014-09-19 2014-12-10 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种数控系统的刀补控制方法及装置
CN104678894A (zh) * 2015-02-11 2015-06-03 北京配天技术有限公司 数控加工路径的规划方法、数控加工系统和方法
CN106227152A (zh) * 2016-10-17 2016-12-14 合肥工业大学 一种cnc加工的平滑过渡方法及其平滑过渡装置
CN107571261A (zh) * 2017-08-30 2018-01-12 中国科学院自动化研究所 示教机器人多空间轨迹规划的平滑过渡方法及装置
WO2018205276A1 (zh) * 2017-05-12 2018-11-15 深圳配天智能技术研究院有限公司 运动轨迹平滑转接的方法和装置及其相关设备
CN109794943A (zh) * 2019-03-27 2019-05-24 哈工大机器人（合肥）国际创新研究院 一种拐角过渡路径及确定方法
CN111267093A (zh) * 2019-11-05 2020-06-12 广州霞光技研有限公司 一种scara机器人连续轨迹控制实现方法
CN112947299A (zh) * 2021-04-26 2021-06-11 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种运动设备的运动控制方法、系统及装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103809519A (zh) * 2012-11-09 2014-05-21 沈阳高精数控技术有限公司 数控系统用极坐标插补极值区域平滑处理方法
CN103176428A (zh) * 2013-04-16 2013-06-26 易兴 基于球坐标的cnc系统插补算法及实现该算法的装置
CN104199381A (zh) * 2014-09-19 2014-12-10 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种数控系统的刀补控制方法及装置
CN104678894A (zh) * 2015-02-11 2015-06-03 北京配天技术有限公司 数控加工路径的规划方法、数控加工系统和方法
CN106227152A (zh) * 2016-10-17 2016-12-14 合肥工业大学 一种cnc加工的平滑过渡方法及其平滑过渡装置
WO2018205276A1 (zh) * 2017-05-12 2018-11-15 深圳配天智能技术研究院有限公司 运动轨迹平滑转接的方法和装置及其相关设备
CN107571261A (zh) * 2017-08-30 2018-01-12 中国科学院自动化研究所 示教机器人多空间轨迹规划的平滑过渡方法及装置
CN109794943A (zh) * 2019-03-27 2019-05-24 哈工大机器人（合肥）国际创新研究院 一种拐角过渡路径及确定方法
CN111267093A (zh) * 2019-11-05 2020-06-12 广州霞光技研有限公司 一种scara机器人连续轨迹控制实现方法
CN112947299A (zh) * 2021-04-26 2021-06-11 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种运动设备的运动控制方法、系统及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113741338A (zh) 2021-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107615194B (zh) 加工轨迹平滑转接的方法及加工装置
CN108594815B (zh) 一种分阶段的轮式机器人移动路径规划方法
CN108180911B (zh) 一种agv自动生成修正路径方法
CN109732589B (zh) 一种基于线激光传感器的机器人作业轨迹获取方法
WO2018205276A1 (zh) 运动轨迹平滑转接的方法和装置及其相关设备
WO2017113195A1 (zh) 一种加工路径规划方法、加工路径规划装置及数控机床
CN108829031A (zh) 轨迹间的局部光顺过渡方法、设备及存储介质
CN113031621B (zh) 一种桥式起重机安全避障路径规划方法及系统
CN114200931B (zh) 一种基于b样条曲线优化的移动机器人路径平滑方法
CN106094737B (zh) 一种指定加工误差条件下的数控加工速度优化控制方法
CN113741338B (zh) 一种运动设备的运行路径控制方法、系统及装置
CN111389613B (zh) 喷胶轨迹信息确定方法及装置
CN111026116A (zh) 船舶操纵控制方法、装置及电子设备
CN108196511B (zh) 一种螺旋刀具车削轨迹的误差预测方法
CN111192216B (zh) 一种车道线平滑处理方法及系统
US20150227131A1 (en) Numerical controller having command path compression function
CN112947479A (zh) 面向智能仓储的全向重载agv运动控制方法和系统
CN107966953B (zh) 针对数控加工轨迹中折返线段处理的方法
CN105676787A (zh) 一种椭圆弧插补算法
CN107918356B (zh) 用于数控机床轴联动加工过程中的过象限摩擦补偿的方法
CN101777610B (zh) 一种led芯片角度快速调校方法
TWI688844B (zh) 用於控制機械設備的控制裝置與方法
CN113295169B (zh) 一种自动行驶装置的路径规划方法
CN111881521A (zh) 一种双桨双舵船的船体对舵的整流系数确定方法
CN111207748A (zh) 基于感知信息的水面/水下无人航行器目标环绕跟踪方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant