CN114415598B - 加工路径的过渡方法、装置、存储介质及计算机设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微小线段加工路径的过渡方法、装置、存储介质及计算机设备，属于数控机床技术领域，包括获取刀具在两段加工段上的位移随时间变化的第一目标函数和第二目标函数；按照过渡路径应满足的运动条件，对所述第一目标函数和所述第二目标函数进行处理，得到过渡起点对应的目标起点时刻；从所述目标起点时刻开始，将同一时刻对应的在第一直线加工段上的速度与在第二直线加工段上的速度进行矢量合成，直至终点时刻，获得过渡路径。该过渡方法的优势在于，计算运动参数时会比传统方法更加方便，对于复杂的五轴运动，其适用范围比传统方法更广。

Description

加工路径的过渡方法、装置、存储介质及计算机设备
技术领域
本发明属于数控加工技术领域，更具体地说，是涉及一种微小线段加工路径的过渡方法、装置、存储介质及计算机设备。
背景技术
微小线段平滑过渡技术能够有效地减少加工对机床的冲击，提高数控加工的速度。国内外已经将微小线段平滑过渡技术作为富有竞争力的技术集成到了数控产品中。目前，众多学者都对其进行了研究，思路大多都是先规划过渡的轨迹，然后根据过渡轨迹计算过渡过程中的各项运动参数，比如最大速度、最大加速度等，从而提升通过的速率，减少速度的突变。
然而这种方法由于在计算运动参数时，需要将过渡轨迹考虑在内，同时还要兼顾加速度连续等运动条件，使得计算过程十分复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微小线段加工路径的过渡方法、装置、存储介质及计算机设备，旨在解决微小线段加工路径过渡中计算运动参数复杂的技术问题。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种微小线段加工路径的过渡方法，包括步骤：
获取用于表示刀具在所述第一直线加工段上的位移随时间变化的第一目标函数，以及用于表示刀具在所述第二直线加工段上的位移随时间变化的第二目标函数；
按照过渡路径应满足的运动条件，对所述第一目标函数和所述第二目标函数进行处理，得到过渡起点对应的目标起点时刻；
从所述目标起点时刻开始，将同一时刻对应的在第一直线加工段上的速度与在第二直线加工段上的速度进行矢量合成，直至终点时刻，获得过渡路径；其中，所述终点时刻为所述刀具在所述第一直线加工段上按照第一目标函数运动至所述拐点所对应的时刻；
根据所述过渡路径控制刀具完成插补运动。
第二方面，本发明实施例提供了一种微小线段加工路径的过渡装置，该装置包括：
获取单元，用于获取用于表示刀具在第一直线加工段上的位移随时间变化的第一目标函数，以及用于表示刀具在第二直线加工段上的位移随时间变化的第二目标函数；
处理单元，用于按照过渡路径应满足的运动条件，对所述第一目标函数和所述第二目标函数进行处理，得到过渡起点对应的目标起点时刻；
合成单元，用于从所述目标起点时刻开始，将同一时刻对应的在第一直线加工段上的速度与在第二直线加工段上的速度进行矢量合成，直至终点时刻，获得过渡路径；其中，所述终点时刻为所述刀具在所述第一直线加工段上按照第一目标函数运动至拐点所对应的时刻，所述拐点为所述第一直线加工段和所述第二直线加工段的交点；
控制单元，用于根据所述过渡路径控制刀具完成插补运动。第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质，存储用于电子数据交换的计算机程序；前述计算机程序使得计算机执行如本发明实施例第一方面或第二方面所描述的部分或者全部步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机程序产品，其中，该计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如本发明实施例第一方面或第二方面中所描述的部分或者全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。
本发明提供的一种微小线段加工路径的过渡方法及对应的装置的有益效果在于：将两段微小线段(第一直线加工段和第二直线加工段)分别进行速度规划，实际插补时两段方向的运动同时进行插补，按照运动合成的方式得到过渡轨迹，只要对两段微小线段进行合适的速度规划，规定合适的开始合成的时刻，就可以得到符合要求的过渡轨迹。该过渡方法的优势在于，计算运动参数时会比传统方法更加方便，对于复杂的五轴运动，其适用范围比传统方法更广。
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为一种微小线段加工路径过渡方法的示意图；
图2为典型的S形变速规则对应的曲线示意图；
图3为对第一目标函数和第二目标函数求导后获得的在同一时间轴上两个函数速度随时间变化的曲线示意图；
图4为本发明实施例提供的用于表示过渡路径的曲线示意图；
图5为本发明提供的用于表示旋转轴的角度的曲线示意图；
图6为一种微小线段加工路径的过渡装置的结构示意图。
具体实施方式
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申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，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，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在一个实施例中，如图1所示，为本实施例中微小线段加工路径的过渡方法的流程示意图，以该方法应用于数控机床为例进行说明，该方法包括：
步骤101：获取用于表示刀具在第一直线加工段上的位移随时间变化的第一目标函数，以及用于表示刀具在第二直线加工段上的位移随时间变化的第二目标函数。
其中，刀具为数控机床中用于切削工件的工具，第一直线加工段和第二直线加工段为工件上两条相交的加工路径，并且第一直线加工段位于第二直线加工段之前。
步骤102：按照过渡路径应满足的运动条件，对第一目标函数和第二目标函数进行处理，得到过渡起点对应的目标起点时刻。
其中，过渡路径为过渡时刀具经过的轨迹，过渡起点为开始过渡的点，过渡起点位于第一直线加工段上。
步骤103：从目标起点时刻开始，将同一时刻对应的在第一直线加工段上的速度与在第二直线加工段上的速度进行矢量合成，直至终点时刻，获得过渡路径；其中，终点时刻为刀具在第一直线加工段上按照第一目标函数运动至拐点所对应的时刻，拐点为第一直线加工段和第二直线加工段的交点。
其中，在得到过渡起点对应的目标起点时刻后，由第一目标函数可知，同时也得到了过渡起点位于第一直线加工段上的具体位置；从目标起点时刻开始，产生沿第二直线加工段方向的速度，第二直线加工段方向的速度按照第二目标函数变化，同时，沿第一直线加工段方向的速度仍按照第一目标函数变化，将同一时刻对应的在第一直线加工段上的速度与在第二直线加工段上的速度进行矢量合成，得到在加工路径上的该时刻的速度，由于起点位置已知，终点时刻为刀具在第一直线加工段上按照第一目标函数运动至拐点对应的时刻，也即在终点时刻沿第一直线加工段方向的速度刚好为零，任意时刻的速度已知则可以完全确定过渡路径的轨迹，以及过渡路径上任意时刻的速度。
步骤104：根据过渡路径控制刀具完成插补运动。
由上述可知，根据过渡路径的轨迹和过渡路径上任意时刻的速度，控制刀具完成过渡路径上的插补运动。
在本实施例中，刀具在第一直线加工段上和第二直线加工段上的运动均按照S形变速规则运动。当然，在其他实施例中，刀具在第一直线加工段和第二直线加工段上也可以按照其他方式的变速规则运动，例如，可以按照梯形变速规则运动。
如图2示出了典型的S形变速规则对应的曲线，在图2中，l表示位移，V表示速度，a表示加速度，J表示加加速度，Jm表示最大加加速度，Vm表示最大速度，Am表示最大加速度，t表示时间。对于单一刀轨段而言，完整的S形变速过程可以分为七段，分别为加加速-匀加速-减加速-匀速-加减速-匀减速-减减速，分别依次对应于图1中的0-t1，t1-t2，t2-t3，t3-t4，t4-t5，t5-t6，t6-t7，根据不同的运动参数限制，可能会缺少其中若干个变速阶段。其中，在刀轨段的起点和终点处，刀具的加速度需要为零,并且在刀具的运动过程中，加加速度的取值只能为零或者±Jm。
在本实施例中，为了使在拐点处的速度连续，刀具在第一直线加工段上按照S形变速规则运动时，在第一直线加工段的终点(即拐点)处，对应的速度为零；在第二直线加工段上按照S形变速规则运动时，在第二直线加工段的起点(即拐点)处，对应的速度为零。第一目标函数和第二目标函数用于表示具体的S形变速运动规则，它们可以相同也可以不相同。
在本实施例中，上述获取用于表示刀具在第一直线加工段上的位移随时间变化的第一目标函数，以及用于表示刀具在第二直线加工段上的位移随时间变化的第二目标函数包括：
步骤201：获取刀具在第一直线加工段上的第一最大速度、第一最大加速度和第一最大加加速度，以及刀具在第二直线加工段上的第二最大速度、第二最大加速度和第二最大加加速度；
将第一最大加速度和第一最大加加速度均取半，获得目标第一最大加速度和目标第一最大加加速度；
将第二最大加速度和第二最大加加速度均取半，获得目标第二最大加速度和目标第二最大加加速度；
根据第一最大速度、目标第一最大加速度以及目标第一最大加加速度，获得用于表示刀具在第一直线加工段上的位移随时间变化的第一目标函数；
根据第二最大速度、目标第二最大加速度以及目标第二最大加加速度，获得用于表示刀具在第二直线加工段上的位移随时间变化的第二目标函数。
其中，获取刀具在第一直线加工段上的第一最大速度、第一最大加速度和第一最大加加速度，以及刀具在第二直线加工段上的第二最大速度、第二最大加速度和第二最大加加速度包括：
获取各轴在第一直线加工段和第二直线加工段上的最大速度、最大加速度和最大加加速度；其中，各轴在第一直线加工段上的最大加加速度大于或等于各轴在第二直线加工段上的最大加加速度；
获取各轴的第一线性系数和第二线性系数；其中，第一线性系数用于表示在第一直线加工段上，各轴的位移与刀具在第一直线加工段上的位移的线性关系，第二线性系数用于表示在第二直线加工段上，各轴的位移与刀具在第二直线加工段上的位移的线性关系；
根据各轴在第一直线加工段上的最大速度、最大加速度和最大加加速度，以及第一线性系数，获得刀具在第一直线加工段上的第一最大速度、第一最大加速度和第一最大加加速度；
根据各轴在第二直线加工段上的最大速度、最大加速度和最大加加速度，以及第二线性系数，获得刀具在第二直线加工段上的第二最大速度、第二最大加速度和第二最大加加速度。
具体地，先获取各轴在第一直线加工段上和第二直线加工段上的运动参数，其中，运动参数包括最大速度、最大加速度和最大加加速度。例如，在五轴数控机床中，获取的是X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴(以其中一种五轴数控机床为例)的运动参数，X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴为基于机床坐标系的各坐标轴。
各轴的位移和刀具在第一直线加工段方向的位移成第一线性关系，各轴的位移和刀具在第二直线加工段方向的位移成第二线性关系，也即X轴、Y轴和Z轴的线位移与刀具在第一直线加工段方向的位移成第一线性关系，与刀具在第二直线加工段方向的位移成第二线性关系，A轴和C轴的角位移与刀具在第一直线加工段方向的位移成第一线性关系，与刀具在第二直线加工段方向的位移成第二线性关系。例如，X轴每位移1mm,刀具在第一直线加工段方向上相对工件的位移为2mm；刀具在第一直线加工段方向上每相对工件位移2mm，A轴转动1度，C轴转动1度。第一线性关系用第一线性系数表示，各轴对应的第一线性系数分别用Kx1，Ky1,KZ1,KA1,KC1表示；第二线性关系用第二线性系数表示，各轴对应的第二线性系数分别用Kx2，Ky2,KZ2,KA2,KC2表示。
设第一直线加工段上获取的X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴的最大速度、最大加速度、最大加加速度分别对应为Vx1、Ax1、Jx1,Vy1、Ay1、Jy1，Vz1、Az1、Jz1,VA1、AA1、JA1,Vc1、Ac1、Jc1，则根据获取的运动参数、第一线性参数以及第二线性参数，可得到：第一最大加加速度第一最大速度/>第一最大加速度/>设第二直线加工段上获取的X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴的最大速度、最大加速度、最大加加速度分别对应为Vx2、Ax2、Jx2,Vy2、Ay2、Jy2，Vz2、Az2、Jz2,VA2、AA2、JA2,Vc2、Ac2、Jc2，则第二最大加加速度/> 第二最大速度/>第一最大加速度/>
进一步地，在本实施例中，各轴在第一直线加工段上的最大加加速度大于或等于各轴在第二直线加工段上的最大加加速度，以保证在过渡路径上沿第一直线加工段的速度和沿第二直线加工段的速度进行矢量合成后的速度不超过V1和V2两者中的较大者。
当获取的各轴在第一直线加工段上的最大加加速度不满足大于或等于各轴在第二直线加工段上的最大加加速度的条件时，则需要重新确定第二最大加加速度。
在本实施例中，重新确定第二最大加加速度的方法为：将第一直线加工段上各轴的最大加加速度分别除以对应的第二线性系数，然后从中取出得到的最小的值作为重新确定的第二最大加加速度。
例如，设第一直线加工段上X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴的最大加加速度分别除以对应的第二线性系数得到JlimitX、JlimitY、JlimitZ、JlimitA、JlimitC，则：
JlimitX＝Jx1/Kx2；
JlimitY＝Jy1/Ky2；
JlimitZ＝Jz1/Kz2；
JlimitA＝JA1/KA2；
JlimitC＝JC1/KC2；
设重新确定的第二最大加加速度为Jlimit，则：
Jlimit＝min(JlimitX,JlimitY,JlimitZ,JlimitA,JlimitC).
在本实施例中，为了保证在过渡路径上沿第一直线加工段方向的加速度和沿第二直线加工段方向的加速度进行矢量合成后不超过两者中的较大者，以及过渡路径上沿第一直线加工段方向的加加速度和沿第二直线加工段方向的加加速度进行矢量合成后不超过两者中的较大者，本申请采取的方法是将第一最大加速度和第一最大加加速度均取半，获得目标第一最大加速度和目标第一最大加加速度；将第二最大加速度和第二最大加加速度均取半，获得目标第二最大加速度和目标第二最大加加速度。
设目标第一最大加速度为plan1A，目标第一最大加加速度为plan1J，目标第二最大加速度为plan2A，目标第二最大加加速度为plan2J，则plan1A＝A1/2，plan1J＝J1/2，plan2A＝A2/2，plan2J＝Jcor/2。
并且，为了保证在拐点处的速度连续，拐点处的速度为零。也即在第一直线加工段的终点，刀具沿第一直线加工段方向的速度Ve1为零以及在第二直线加工段的起点，刀具沿第二直线加工段方向的速度Vs2为零。
在已知第一直线加工段的长度、目标第一最大加速度plan1A、目标第一最大加加速度plan1J、第一最大速度V1以及Ve1＝0的前提下，按照S形变速运动的规则，可以很容易求出第一目标函数；同理，在已知第二直线加工段的长度、目标第二最大加速度plan2A、目标第二最大加加速度plan2J、第二最大速度V2以及Vs2＝0的前提下，可求出第二目标函数。具体的推导过程这里不做过多说明。
在本实施例中，上述运动条件包括第一条件、第二条件和第三条件。
具体地，第一条件包括过渡起点至拐点的距离不超过第一直线加工段的长度的一半，以及过渡终点至拐点的距离不超过第二直线加工段的长度的一半，其中，拐点为第一直线加工段和第二直线加工段的交点。
根据第一条件，按照过渡路径应满足的运动条件，对第一目标函数和第二目标函数进行处理，得到过渡起点对应的目标起点时刻包括：
将第一直线加工段的长度的一半作为第一目标函数的取值，求解后获得第一起点时刻；按照第一条件，将第二直线加工段的长度的一半作为第二目标函数的取值，求解后获得第二起点时刻。
具体地，设第一目标函数为f1(t),第二目标函数为f2(t)，则根据过渡起点至拐点的距离不超过第一直线加工段的长度l1的一半，将l1/2作为f1(t)的取值，对方程f1(t)＝l1/2进行求解，可以得到刀具从第一直线加工段的起点运动至l1/2所需的时间，将刀具在第一直线加工段的起点的时刻设为零时刻，则可得到l1/2对应的第一起点时刻tl1；根据过渡终点至拐点的距离不超过第二直线加工段的长度l2的一半，将l2/2作为f2(t)的取值，对方程f2(t)＝l2/2进行求解，可以得到刀具按照第二目标函数从拐点运动至l2/2所需的时间，到刀具按照过渡路径运动时，在过渡路径的终点结束沿第一直线加工段方向的位移，根据第一目标函数可以求得过渡路径终点对应的终点时刻，再用过渡路径终点对应的终点时刻减去刀具按照第二目标函数从拐点运动至l2/2所需的时间，可以得到l2/2对应的第二起点时刻tl2，从tl1和tl2中取出较晚的时刻，作为第一目标起点时刻。
第二条件包括过渡路径上，刀具沿第一直线加工段方向上的运动处于减速状态、刀具沿第二直线加工段方向上的运动处于加速状态。
如图3所示为在同一时间轴上对第一目标函数和第二目标函数求导后获得的表示速度随时间变化的示意图，求导后的函数获得的对应的两个函数分别用f′1(x)、f′2(x)表示。在图3中，刀具在第一直线加工段的起点的速度Vs1可以不为零，在拐点的速度为零，刀具在第二直线加工段的终点的速度Vs2可以不为零；刀具第一目标函数和第二目标函数在时间上有交叉的部分为过渡路径对应的时间段，在过渡路径对应的时间段内，刀具沿第一直线加工段方向上的运动状态处于减速状态、刀具沿第二直线加工段方向上的运动状态处于加速状态，才能保证合成后的速度不超过V1和V2两者中的较大者。以刀具在第一直线加工段的起点的时刻作为零时刻为基准，由第一目标函数可以直接求出开始减速的第三起点时刻ts3；在确定第二目标函数中开始加速的时刻，即第四起点时刻ts4时，取一种极限情况，即第二目标函数中加速完成的时刻刚好等于第一目标函数中减速为零的时刻te，此时第四起点时刻等于第一目标函数中减速为零的时刻减去第二目标函数对应的加速持续时间，然后从第三起点时刻和第四起点时刻中取出较晚的时刻作为第二目标起点时刻。
第三条件包括过渡路径上的轮廓误差小于或等于预设轮廓误差。
在本实施例中，该方法可应用于五轴机床，五轴运动涉及到位置和角度两个方面的运动，也即三个平动轴组成的空间下和两个旋转轴组成的空间下的复合运动。在五轴运动的加工路径平滑过渡中，不仅需要考虑平动轴的过渡路径，而且还需要考虑两个旋转轴的角度变化过程。轮廓误差包括角度轮廓误差和位置轮廓误差，位置轮廓误差指拐点到过渡路径的最短距离，角度轮廓误差指在过渡路径上旋转轴的角度与拐点对应的旋转轴的角度的差的最小值。
首先考虑位置轮廓误差，在确定位置轮廓误差时，由于第一目标函数和第二目标函数不相同，因此过渡路径的轨迹为一段不规则的曲线，要确定位置轮廓误差十分困难。在本申请中，采取一种确定实际轮廓误差的范围的方式，使得到的实际的过渡路径的实际轮廓误差满足小于或等于预设轮廓误差的要求。
具体地，将预设轮廓误差代入对第一目标函数的处理过程中，获得第五起点时刻，并且将预设轮廓误差代入对第二目标函数的处理过程中，获得第六起点时刻包括：
将刀具在第一直线加工段和第二直线加工段上的运动均设置为按照第一目标函数运动，获得第一轴对称过渡路径，拐点在第一轴对称过渡路径的对称轴上；
获取预设轮廓误差；
根据预设轮廓误差，计算第一轴对称过渡路径的中点所对应的沿第一直线加工段方向的第一位移；
将第一位移作为第一目标函数的取值，求解后获得第一中点时刻；
根据第一中点时刻、终点时刻以及第一轴对称过渡路径，获得第五起点时刻；
将刀具在第一直线加工段和第二直线加工段上的运动均设置为按照第二目标函数运动，获得第二轴对称过渡路径，拐点在第二轴对称过渡路径的对称轴上；
根据预设轮廓误差，计算第二轴对称过渡路径的中点所对应的沿第一直线加工段方向的第二位移；
将第二位移作为第二目标函数的取值，求解后获得第二中点时刻；
根据第二中点时刻、终点时刻以及第二轴对称过渡路径，获得第六起点时刻。
当第一直线加工段和第二直线加工段均按照f1(t)进行插补时，则过渡路径的轨迹为一轴对称曲线，称之为第一轴对称过渡路径，并且拐点在其对称轴上，如图4所示，拐点和过渡路径的中点的连线的长度为实际的轮廓误差，根据图中的几何关系可得：
其中，θ为第一直线加工段和第二直线加工段的夹角，Q1为过渡轨迹的中点，Q0为第一直线加工段的起点，S为过渡起点，Q2为过渡终点，P为拐点，Q1E为刀具运动到Q1时对应的在第一直线加工段方向的位移。
将预设轮廓误差ε＝PQ1带入上式中，可以计算出第一轴对称过渡路径的中点所对应的沿第一直线加工段方向的第一位移。
然后根据第一目标函数，将第一位移作为第一目标函数的取值，得到方程f1(t)＝Q1E，对该方程求解，可以获得第一中点时刻
可以求出从Q1到Q2所需的时间其中，/>为根据第一目标函数求出的过渡终点对应的时刻。由于第一轴对称过渡路径的轨迹轴对称，因此整个过渡轨迹所需的时间Δt＝2Δt1,因此可以求得过渡起点对应的第五起点时刻/>
同理，当第一直线加工段和第二直线加工段均按照f2(t)进行插补时，方法与上述均按照f1(t)进行插补相同，可求得过渡起点对应的第六起点时刻。
实际情况是在第一直线加工段的方向按照第一目标函数进行插补，在第二直线加工段的方向按照第二目标函数进行插补，按照实际情况得出的起点时刻必然在第五起点时刻和第六起点时刻之间，因此第五起点时刻和第六起点时刻中取出较晚的时刻作为第三目标起点时刻，必然满足预设轮廓误差的要求。
五轴机床中还需要考虑过渡路径满足角度轮廓误差的要求，即实际的角度轮廓误差小于预设角度轮廓误差。由于在五轴机床中，旋转轴的转动角度与刀具相对工件产生的沿第一直线加工段方向的位移和沿第二直线加工段方向的位移均成线性关系，因此将刀具的过渡路径映射到旋转轴的角度空间上，可以得出过渡路径上任意时刻的旋转轴的角度，图5示出了旋转轴的角度的曲线示意图。图中，R点对应的坐标表示拐点对应的旋转轴的角度，S0表示过渡起点对应的旋转轴的角度，S1表示过渡中点对应的旋转轴的角度，S2表示过渡终点对应的旋转轴的角度，由于旋转轴的转动角度与刀具相对工件产生的沿第一切向的位移和沿第二切向的位移均成线性关系，因此不难得出，曲线S0S2为轴对称曲线，RS1为轮廓误差，采用上述求取位置空轮廓误差的方法，同理可以求出角度轮廓误差对应的起点时刻。
然后从角度轮廓误差对应的起点时刻和位置轮廓误差对应的起点时刻中取出较晚的时刻，作为轮廓误差对应的第三目标起点时刻。
在确定第一目标起点时刻、第二目标起点时刻、第三目标起点时刻后，从中取出最晚的时刻，作为目标起点时刻，根据第一目标函数，则可以确定在何处开始过渡。
在得到过渡起点的位置，以及过渡路径上任意时刻的速度(包括大小和方向)后，便可以确定整个过程刀具的运动规则，具体为：在第一直线加工段的起点至过渡起点之间，刀具按照第一目标函数的运动规则运动，在过渡起点至过渡终点之间，按照速度为同时刻沿第一直线加工段方向的速度和第二直线加工段方向的速度的合成速度运动；在过渡终点至第二直线加工段的终点之间按照第二目标函数对应的运动规则运动。
本申请提供的微小线段加工路径的过渡方法，将两段微小线段(第一直线加工段和第二直线加工段)分别进行速度规划，实际插补时两段方向的运动同时进行插补，按照运动合成的方式得到过渡轨迹，只要对两段微小线段进行合适的速度规划，规定合适的开始合成的时刻，就可以得到符合要求的过渡轨迹。该过渡方式的优势在于，计算运动参数时会比传统方法更加方便，对于复杂的五轴运动，其适用范围比传统方法更广。
上面详细说明了本发明实施例涉及的方法实施例，下面对涉及的一种装置实施例进行描述。
请参见图6，图6是本发明实施例提供的一种微小线段加工路径的过渡装置的结构示意图；如图6所示，该装置可应用于机床，可以包括获取单元601、处理单元602、合成单元603和控制单元604：
获取单元601，用于获取用于表示刀具在第一直线加工段上的位移随时间变化的第一目标函数，以及用于表示刀具在第二直线加工段上的位移随时间变化的第二目标函数；
处理单元602，用于按照过渡路径应满足的运动条件，对第一目标函数和第二目标函数进行处理，得到过渡起点对应的目标起点时刻；
合成单元603，用于从目标起点时刻开始，将同一时刻对应的在第一直线加工段上的速度与在第二直线加工段上的速度进行矢量合成，直至终点时刻，获得过渡路径；其中，终点时刻为刀具在第一直线加工段上按照第一目标函数运动至拐点所对应的时刻，拐点为第一直线加工段和第二直线加工段的交点；
控制单元604，用于根据过渡路径控制刀具完成插补运动。
需要说明的是，本发明装置实施例中一种微小线段加工路径的过渡装置的各功能单元的功能以及该装置所能带来的技术效果，可参见上述方法实施例中相关描述，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质可存储有程序，该程序执行时可以包括上述方法实施例中记载的任意一种的部分或全部步骤。
本发明实施例还提供一种计算机程序或者计算机程序产品，该计算机程序可以包括指令，当该计算机程序被计算机执行时，使得计算机可以执行包括上述方法实施例中记载的任意一种的部分或全部步骤。
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，可以参见其他实施例的相关描述。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，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，某些步骤可能可以采用其他顺序或者同时进行。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是本发明所必须的。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可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，例如上述单元的划分，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，例如多个单元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。上述装置实施例的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。上述集成的单元如果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，可以包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以为个人计算机、服务器或者网络设备等，具体可以是计算机设备中的处理器)执行本发明各个实施例上述方法的全部或部分步骤。其中，而前述的存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、只读存储器(Read-Only Memory，缩写：ROM)或者随机存取存储器(Random Access Memory，缩写：RAM)等各种可以存储程序代码的介质。以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种微小线段加工路径的过渡方法，所述方法用于对相交的第一直线加工段和第二直线加工段进行平滑过渡，其中，所述第一直线加工段在刀具的加工路径上位于所述第二直线加工段之前，其特征在于，所述方法包括：
获取所述刀具在所述第一直线加工段上的第一最大速度、第一最大加速度和第一最大加加速度，以及所述刀具在所述第二直线加工段上的第二最大速度、第二最大加速度和第二最大加加速度；
将所述第一最大加速度和所述第一最大加加速度均取半，获得目标第一最大加速度和目标第一最大加加速度；
将所述第二最大加速度和所述第二最大加加速度均取半，获得目标第二最大加速度和目标第二最大加加速度；
根据所述第一最大速度、所述目标第一最大加速度以及所述目标第一最大加加速度，获得用于表示所述刀具在所述第一直线加工段上的位移随时间变化的第一目标函数；
根据所述第二最大速度、所述目标第二最大加速度以及所述目标第二最大加加速度，获得用于表示所述刀具在所述第二直线加工段上的位移随时间变化的第二目标函数；
按照过渡路径应满足的运动条件，对所述第一目标函数和所述第二目标函数进行处理，得到过渡起点对应的目标起点时刻；
从所述目标起点时刻开始，将同一时刻对应的在所述第一直线加工段上的速度与在所述第二直线加工段上的速度进行矢量合成，直至终点时刻，获得所述过渡路径；其中，所述终点时刻为所述刀具在所述第一直线加工段上按照所述第一目标函数运动至拐点所对应的时刻，所述拐点为所述第一直线加工段和所述第二直线加工段的交点；
根据所述过渡路径控制所述刀具完成插补运动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刀具在所述第一直线加工段和所述第二直线加工段上均按照S形变速规则运动。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述运动条件包括第一条件、第二条件以及第三条件；
所述第一条件包括所述过渡起点至所述拐点的距离不超过所述第一直线加工段的长度的一半，以及过渡终点至所述拐点的距离不超过所述第二直线加工段的长度的一半；
所述第二条件包括在所述过渡路径上，所述刀具沿所述第一直线加工段方向上的运动状态处于减速状态，以及所述刀具沿所述第二直线加工段方向上的运动状态处于加速状态；
所述第三条件包括所述过渡路径上的轮廓误差小于或等于预设轮廓误差；
所述按照过渡路径应满足的运动条件，对所述第一目标函数和所述第二目标函数进行处理，得到过渡起点对应的目标起点时刻包括：
将所述第一直线加工段的长度的一半作为所述第一目标函数的取值，求解后获得第一起点时刻；将所述第二直线加工段的长度的一半作为所述第二目标函数的取值，求解后获得第二起点时刻；
确定所述第一起点时刻和所述第二起点时刻中的较晚时刻作为第一目标起点时刻；
将所述第一目标函数中开始减速对应的时刻作为第三起点时刻，将所述第二目标函数中开始加速对应的时刻作为第四起点时刻；
确定所述第三起点时刻和所述第四起点时刻中的较晚时刻作为第二目标起点时刻；
将所述预设轮廓误差代入对所述第一目标函数的处理过程中，获得第五起点时刻，将所述预设轮廓误差代入对所述第二目标函数的处理过程中，获得第六起点时刻；
确定所述第五起点时刻和所述第六起点时刻中的较晚时刻作为第三目标起点时刻；
从所述第一目标起点时刻、所述第二目标起点时刻、所述第三目标起点时刻中取出最晚的时刻作为所述目标起点时刻。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述预设轮廓误差代入对所述第一目标函数的处理过程中，获得第五起点时刻，将所述预设轮廓误差代入对所述第二目标函数的处理过程中，获得第六起点时刻包括：
将所述刀具在所述第一直线加工段和所述第二直线加工段上的运动均设置为按照所述第一目标函数运动，获得第一轴对称过渡路径，所述拐点在所述第一轴对称过渡路径的对称轴上；
获取所述预设轮廓误差；
根据所述预设轮廓误差，计算所述第一轴对称过渡路径的中点所对应的沿所述第一直线加工段方向的第一位移；
将所述第一位移作为所述第一目标函数的取值，求解后获得第一中点时刻；
根据所述第一中点时刻、所述终点时刻以及所述第一轴对称过渡路径，获得所述第五起点时刻；
将所述刀具在所述第一直线加工段和所述第二直线加工段上的运动均设置为按照所述第二目标函数运动，获得第二轴对称过渡路径，所述拐点在所述第二轴对称过渡路径的对称轴上；
根据所述预设轮廓误差，计算所述第二轴对称过渡路径的中点所对应的沿所述第一直线加工段方向的第二位移；
将所述第二位移作为所述第二目标函数的取值，求解后获得第二中点时刻；
根据所述第二中点时刻、所述终点时刻以及所述第二轴对称过渡路径，获得所述第六起点时刻。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法应用于五轴机床中，所述五轴机床包括旋转轴，所述轮廓误差包括角度轮廓误差和位置轮廓误差，所述位置轮廓误差指所述拐点到所述过渡路径的最短距离，所述角度轮廓误差指在所述过渡路径上所述旋转轴的角度与所述拐点对应的所述旋转轴的角度的差的最小值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述刀具在所述第一直线加工段上的第一最大速度、第一最大加速度和第一最大加加速度，以及所述刀具在所述第二直线加工段上的第二最大速度、第二最大加速度和第二最大加加速度包括：
获取各轴在所述第一直线加工段和所述第二直线加工段上的最大速度、最大加速度和最大加加速度；其中，所述各轴在所述第一直线加工段上的最大加加速度大于或等于所述各轴在所述第二直线加工段上的最大加加速度；
获取所述各轴的第一线性系数和第二线性系数；其中，所述第一线性系数用于表示在所述第一直线加工段上，所述各轴的位移与所述刀具在所述第一直线加工段上的位移的线性关系，所述第二线性系数用于表示在所述第二直线加工段上，所述各轴的位移与所述刀具在所述第二直线加工段上的位移的线性关系；
根据所述各轴在所述第一直线加工段上的最大速度、最大加速度和最大加加速度，以及所述第一线性系数，获得所述刀具在所述第一直线加工段上的第一最大速度、第一最大加速度和第一最大加加速度；
根据所述各轴在所述第二直线加工段上的最大速度、最大加速度和最大加加速度，以及所述第二线性系数，获得所述刀具在所述第二直线加工段上的第二最大速度、第二最大加速度和第二最大加加速度。
7.一种微小线段加工路径的过渡装置，其特征在于，所述装置用于对相交的第一直线加工段和第二直线加工段进行平滑过渡，其中，所述第一直线加工段在刀具的加工路径上位于所述第二直线加工段之前，所述装置包括：
获取单元，用于：
获取所述刀具在所述第一直线加工段上的第一最大速度、第一最大加速度和第一最大加加速度，以及所述刀具在所述第二直线加工段上的第二最大速度、第二最大加速度和第二最大加加速度；
将所述第一最大加速度和所述第一最大加加速度均取半，获得目标第一最大加速度和目标第一最大加加速度；
将所述第二最大加速度和所述第二最大加加速度均取半，获得目标第二最大加速度和目标第二最大加加速度；
根据所述第一最大速度、所述目标第一最大加速度以及所述目标第一最大加加速度，获得用于表示所述刀具在所述第一直线加工段上的位移随时间变化的第一目标函数；
根据所述第二最大速度、所述目标第二最大加速度以及所述目标第二最大加加速度，获得用于表示所述刀具在所述第二直线加工段上的位移随时间变化的第二目标函数；
处理单元，用于按照过渡路径应满足的运动条件，对所述第一目标函数和所述第二目标函数进行处理，得到过渡起点对应的目标起点时刻；
合成单元，用于从所述目标起点时刻开始，将同一时刻对应的在所述第一直线加工段上的速度与在所述第二直线加工段上的速度进行矢量合成，直至终点时刻，获得所述过渡路径；其中，所述终点时刻为所述刀具在所述第一直线加工段上按照所述第一目标函数运动至拐点所对应的时刻，所述拐点为所述第一直线加工段和所述第二直线加工段的交点；
控制单元，用于根据所述过渡路径控制所述刀具完成插补运动。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，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权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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