CN113791578A - 基于数控加工系统的轨迹滤波方法、装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数控加工系统的轨迹滤波方法、装置和电子设备，其中，所述基于数控加工系统的轨迹滤波方法，包括：获取待处理曲线；对所述待处理曲线进行第一滤波处理，得到第一轨迹曲线和第一误差值；对所述第一误差值进行第二滤波处理，得到第二误差值；根据所述第二误差值对所述第一轨迹曲线进行再补偿处理，得到与所述待处理曲线对应的第二轨迹曲线。根据本发明实施例的技术方案，能够减少加工误差，从而优化轨迹滤波的加工效果。

Description

基于数控加工系统的轨迹滤波方法、装置和电子设备

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，特别涉及一种基于数控加工系统的轨迹滤波方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质。

背景技术

目前，在数控领域中，针对轨迹平滑的问题，主要有两种策略，分别为曲线拟合和轨迹滤波。其中，曲线拟合法主要利用前瞻技术，在预处理阶段通过复杂运算拟合成样条后再进行轨迹规划，但该类方法对不能拟合成样条的线段之间，或样条之间衔接点处存在加速度不连续问题。而轨迹滤波是一种轨迹规划后的平滑技术，该技术利用均值滤波、高斯滤波等滤波方法对规划后的轨迹进行滤波，从而达到平滑轨迹的目的。但是，现有的滤波方法中存在误差不可控的问题，特别是圆弧加工时，容易发生误差过大而超出误差容许范围的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于数控加工系统的轨迹滤波方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质，能够减少加工误差，从而优化轨迹滤波的加工效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于数控加工系统的轨迹滤波方法,包括：

获取待处理曲线；

对所述待处理曲线进行第一滤波处理，得到第一轨迹曲线和第一误差值；

对所述第一误差值进行第二滤波处理，得到第二误差值；

根据所述第二误差值对所述第一轨迹曲线进行再补偿处理，得到与所述待处理曲线对应的第二轨迹曲线。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一误差值的数量为多个，所述对所述第一误差值进行第二滤波处理，得到第二误差值，包括：

在多个所述第一误差值中，过滤出低于预设频率的所述第一误差值；

将过滤后的所述第一误差值作为第二误差值。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一滤波处理由如下公式实现：

其中，所述P_m表示所述第一轨迹曲线的第m个数据，所述w_i表示第i个第一权重系数，所述n表示第一滤波参数，所述P_r,i表示第一轨迹曲线的第i个数据。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一误差值由如下公式获得：

e_m＝P_r,m-P_m

其中，所述e_m表示第m个第一误差值，所述P_r,m表示第一轨迹曲线的第m个数据，所述P_m表示所述第一轨迹曲线的第m个数据。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述第二误差值由如下公式获得：

其中，所述f_m表示第m个第二误差值，所述

表示第i个第二权重系数，所述

表示第二滤波参数，所述e_m表示第m个第一误差值。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述再补偿处理由以下公式实现：

其中，所述

表示所述第二轨迹曲线的第m个数据，所述P_m表示所述第一轨迹曲线的第m个数据，所述f_m表示第m个第二误差值。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于数控加工系统的轨迹滤波装置,包括：数据采集单元，用于获取待处理曲线；第一滤波单元，用于对所述待处理曲线进行第一滤波处理，得到第一轨迹曲线和第一误差值；第二滤波单元，用于对所述第一误差值进行第二滤波处理，得到第二误差值；再补偿单元，用于根据所述第二误差值对所述第一轨迹曲线进行再补偿处理，得到与所述待处理曲线对应的第二轨迹曲线。

根据本发明第二方面的一些实施例，所述第一误差值的数量为多个，所述第二滤波单元还用于在多个所述第一误差值中，过滤出低于预设频率的所述第一误差值，并将过滤后的所述第一误差值作为第二误差值。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备,所述电子设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面任意一项实施例所述的基于数控加工系统的轨迹滤波方法。

第四方面，本发明实施例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存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上第一方面任意一项实施例所述的基于数控加工系统的轨迹滤波方法。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：通过获取待处理曲线，然后对待处理曲线进行第一滤波处理，得到第一轨迹曲线和第一误差值，再对第一误差值进行第二滤波处理，得到第二误差值，之后根据第二误差值对第一轨迹曲线进行再补偿处理，即可得到与待处理曲线对应的第二轨迹曲线。根据本发明实施例的技术方案，能够减少加工误差，从而优化轨迹滤波的加工效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的一个实施例的基于数控加工系统的轨迹滤波方法的步骤流程图；

图2为本发明的另一个实施例的基于数控加工系统的轨迹滤波方法的实现框图；

图3为本发明的另一个实施例的基于数控加工系统的轨迹滤波方法的步骤流程图；

图4为本发明的一个实施例的基于数控加工系统的轨迹滤波装置的模块示意图；

图5为本发明的一个实施例的电子设备的模块示意图。

附图标记：

数据采集单元100；第一滤波单元200；第二滤波单元300；再补偿单元400；存储器500；处理器600。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

在本发明实施例的描述中，参考术语“一个实施例/实施方式”、“另一实施例/实施方式”或“一些实施例/实施方式”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少两个实施例或实施方式中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的示实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式中以合适的方式结合。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于数控加工系统的轨迹滤波方法。

参照图1和图2，基于数控加工系统的轨迹滤波方法具体包括但不限于有以下步骤S100、步骤S200、步骤S300和步骤S400。

步骤S100：获取待处理曲线；

需要说明的是，待处理曲线可以为圆弧等曲线，本实施例并不对其做限制。

步骤S200：对待处理曲线进行第一滤波处理，得到第一轨迹曲线和第一误差值；

需要说明的是，对待处理曲线进行第一滤波处理后，能够得到待处理曲线轨迹平滑后的基本形状，即为第一轨迹曲线，同时，第一滤波处理会产生与该第一轨迹曲线对应的第一误差值。

需要说明的是，第一滤波处理可以为均值滤波、高斯滤波等，本实施例并不对其做限制。

步骤S300：对第一误差值进行第二滤波处理，得到第二误差值；

需要说明的是，第二滤波处理也可以为均值滤波、高斯滤波等，本实施例并不对其做限制。

步骤S400：根据第二误差值对第一轨迹曲线进行再补偿处理，得到与待处理曲线对应的第二轨迹曲线。

需要说明的是，将经过第二滤波处理的第一误差值对第一轨迹曲线进行再补偿处理，能够减小第一轨迹曲线的加工误差。

可以理解的是，通过上述步骤S100至步骤S400，先获取待处理曲线，然后对待处理曲线进行第一滤波处理，得到第一轨迹曲线和第一误差值，再对第一误差值进行第二滤波处理，得到第二误差值，之后根据第二误差值对第一轨迹曲线进行再补偿处理，即可得到与待处理曲线对应的第二轨迹曲线。根据本发明实施例的技术方案，能够减少加工误差，从而优化轨迹滤波的加工效果。

参照图3，示例性的，第一误差值的数量为多个，关于上述步骤S300，具体可以包括但不限于以下步骤S310和步骤S320。

步骤S310：在多个第一误差值中，过滤出低于预设频率的第一误差值；

步骤S320：将过滤后的第一误差值作为第二误差值。

具体地，针对第一轨迹曲线得到的第一误差值，将第一误差值进行第二滤波处理，然后提取第一误差值中的低频部分为第二误差值，再使用第二误差值对第一轨迹曲线进行再补偿处理得到第二轨迹曲线。

示例性的，第一滤波处理由如下公式实现：

其中，P_m表示第一轨迹曲线的第m个数据，w_i表示第i个第一权重系数，n表示第一滤波参数，P_r,i表示第一轨迹曲线的第i个数据。

具体地，当轨迹数据总量为N，则当i<0时，P_r,i＝P_r,0；当i>N时，P_r,i＝P_r,N。

示例性的，第一误差值由如下公式获得：

e_m＝P_r,m-P_m

其中，e_m表示第m个第一误差值，P_r,m表示第一轨迹曲线的第m个数据，P_m表示第一轨迹曲线的第m个数据。

示例性的，第二误差值由如下公式获得：

其中，f_m表示第m个第二误差值，

表示第i个第二权重系数，

表示第二滤波参数，e_m表示第m个第一误差值。

需要说明的是，当i<0时，e_i＝e₀，当i>N时，e_i＝e_N。

示例性的，再补偿处理由以下公式实现：

其中，

表示第二轨迹曲线的第m个数据，P_m表示第一轨迹曲线的第m个数据，f_m表示第m个第二误差值。

基于上述第一方面实施例的基于数控加工系统的轨迹滤波方法，提出本发明第二方面各个实施例的基于数控加工系统的轨迹滤波装置。

参照图4，基于数控加工系统的轨迹滤波装置包括数据采集单元100、第一滤波单元200、第二滤波单元300和再补偿单元400。具体地，数据采集单元100用于获取待处理曲线；第一滤波单元200用于对待处理曲线进行第一滤波处理，得到第一轨迹曲线和第一误差值；第二滤波单元300用于对第一误差值进行第二滤波处理，得到第二误差值；再补偿单元400用于根据第二误差值对第一轨迹曲线进行再补偿处理，得到与待处理曲线对应的第二轨迹曲线。

可以理解的是，工作时，先通过数据采集单元100获取待处理曲线，然后通过第一滤波单元200对待处理曲线进行第一滤波处理，得到第一轨迹曲线和第一误差值，再通过第二滤波单元300对第一误差值进行第二滤波处理，得到第二误差值，之后通过再补偿单元400根据第二误差值对第一轨迹曲线进行再补偿处理，即可得到与待处理曲线对应的第二轨迹曲线。根据本发明实施例的技术方案，能够减少加工误差，从而优化轨迹滤波的加工效果。

示例性的，第一误差值的数量为多个，第二滤波单元300还用于在多个第一误差值中，过滤出低于预设频率的第一误差值，并将过滤后的第一误差值作为第二误差值。

具体地，针对第一轨迹曲线得到的第一误差值，通过第二滤波单元300将第一误差值进行第二滤波处理，然后提取第一误差值中的低频部分为第二误差值，再通过再补偿单元400使用第二误差值对第一轨迹曲线进行再补偿处理得到第二轨迹曲线。

基于上述第一方面实施例的基于数控加工系统的轨迹滤波方法，提出本发明第三方面各个实施例的电子设备。

参照图5，该电子设备包括存储器500、处理器600及存储在存储器500上并可在处理器600上运行的计算机程序；计算机程序被处理器600执行时实现如上述第一方面任意一项实施例所描述的基于数控加工系统的轨迹滤波方法。

需要说明的是，电子设备可以为路由器、交换机、服务器或者其他数据处理传输设备。

可以理解的是，处理器600和存储器500可以通过总线或者其他方式连接。

需要说明的是，实现上述实施例的基于数控加工系统的轨迹滤波方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在该存储器500中，当被处理器600执行时，执行上述实施例中的基于数控加工系统的轨迹滤波方法，例如，执行如图1中的方法步骤S100至S400和图3中的方法步骤S310至S320。

可以理解的是，由于本发明第三方面实施例的电子设备执行包括有上述第一方面任一实施例的基于数控加工系统的轨迹滤波方法，因此，本发明第三方面实施例的电子设备的具体实施方式和技术效果，可参照上述第一方面任一实施例的基于数控加工系统的轨迹滤波方法的具体实施方式和技术效果，在此不做赘述。

以上所描述的电子设备的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。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。

基于上述第一方面实施例的基于数控加工系统的轨迹滤波方法，提出本发明第四方面各个实施例的计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器600或控制器执行，例如，被上述电子设备实施例中的一个处理器600执行，可使得上述处理器600执行上述实施例中的基于数控加工系统的轨迹滤波方法，例如，执行如图1中的方法步骤S100至S400和图3中的方法步骤S310至S320。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器600，如中央处理器600、数字信号处理器600或微处理器600执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器500技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。

此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下，作出各种变化。

Claims (10)

1.一种基于数控加工系统的轨迹滤波方法，其特征在于，包括：

获取待处理曲线；

对所述待处理曲线进行第一滤波处理，得到第一轨迹曲线和第一误差值；

对所述第一误差值进行第二滤波处理，得到第二误差值；

根据所述第二误差值对所述第一轨迹曲线进行再补偿处理，得到与所述待处理曲线对应的第二轨迹曲线。

2.根据权利要求1所述的轨迹滤波方法，其特征在于，所述第一误差值的数量为多个，所述对所述第一误差值进行第二滤波处理，得到第二误差值，包括：

在多个所述第一误差值中，过滤出低于预设频率的所述第一误差值；

将过滤后的所述第一误差值作为第二误差值。

3.根据权利要求1所述的轨迹滤波方法，其特征在于，所述第一滤波处理由如下公式实现：

其中，所述P_m表示所述第一轨迹曲线的第m个数据，所述w_i表示第i个第一权重系数，所述n表示第一滤波参数，所述P_r,i表示第一轨迹曲线的第i个数据。

4.根据权利要求1所述的轨迹滤波方法，其特征在于，所述第一误差值由如下公式获得：

e_m＝P_r,m-P_m

其中，所述e_m表示第m个第一误差值，所述P_r,m表示第一轨迹曲线的第m个数据，所述P_m表示所述第一轨迹曲线的第m个数据。

5.根据权利要求1所述的轨迹滤波方法，其特征在于，所述第二误差值由如下公式获得：

其中，所述f_m表示第m个第二误差值，所述

表示第i个第二权重系数，所述

表示第二滤波参数，所述e_m表示第m个第一误差值。

6.根据权利要求1所述的轨迹滤波方法，其特征在于，所述再补偿处理由以下公式实现：

其中，所述

表示所述第二轨迹曲线的第m个数据，所述P_m表示所述第一轨迹曲线的第m个数据，所述f_m表示第m个第二误差值。

7.一种基于数控加工系统的轨迹滤波装置，其特征在于，包括：

数据采集单元，用于获取待处理曲线；

第一滤波单元，用于对所述待处理曲线进行第一滤波处理，得到第一轨迹曲线和第一误差值；

第二滤波单元，用于对所述第一误差值进行第二滤波处理，得到第二误差值；

再补偿单元，用于根据所述第二误差值对所述第一轨迹曲线进行再补偿处理，得到与所述待处理曲线对应的第二轨迹曲线。

8.根据权利要求7所述的轨迹滤波装置，其特征在于：所述第一误差值的数量为多个，所述第二滤波单元还用于在多个所述第一误差值中，过滤出低于预设频率的所述第一误差值，并将过滤后的所述第一误差值作为第二误差值。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任意一项所述的基于数控加工系统的轨迹滤波方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1至6任意一项所述的基于数控加工系统的轨迹滤波方法。

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