CN116774648B - 速度规划方法、装置、机床控制系统和存储介质 - Google Patents
速度规划方法、装置、机床控制系统和存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116774648B CN116774648B CN202311032088.0A CN202311032088A CN116774648B CN 116774648 B CN116774648 B CN 116774648B CN 202311032088 A CN202311032088 A CN 202311032088A CN 116774648 B CN116774648 B CN 116774648B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- speed
- scheme
- motion
- target
- track
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 48
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 29
- 230000036461 convulsion Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 21
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 18
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 14
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 14
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 12
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Abstract
本发明实施例提供一种速度规划方法、装置、机床控制系统和存储介质，所述速度规划方法包括：获取目标点在工件坐标系下的初始速度方案，所述初始速度方案包括所述目标点沿预设轨迹运动时对应的运动参数，所述运动参数包括所述目标点在预设轨迹的不同轨迹点对应的速度、加速度和加加速度；将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案；基于所述第一过渡速度方案，计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案；将所述第二过渡速度方案转换为工件坐标系下的目标速度方案；基于所述目标速度方案进行插补，形成所述目标点的速度规划结果。所述速度规划方案能够提升零件的质量。
Description
技术领域
本发明实施例涉及数控机床领域，具体涉及一种速度规划方法、装置、机床控制系统和存储介质。
背景技术
数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。其中，数控机床的控制系统能够将预设的程序编译为控制代码后，将控制代码输入数控装置，由数控装置发出相应的控制信号控制机床的刀具以预设的运动轨迹和运动速度进行操作，从而自动地将零件加工出来。
其中，在具体的零件加工流程中，数控机床首先需要基于零件的形状形成具体的运动轨迹和速度规划方案，之后，基于对应的运动轨迹和速度规划方案执行对应的操作。
然而，现有的速度规划方案下加工出的零件的质量有待提升。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种速度规划方法、装置、机床控制系统和存储介质，以提升加工零件的质量。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案。
第一方面，本发明实施例提供一种速度规划方法，包括：
获取目标点在工件坐标系下的初始速度方案，所述初始速度方案包括所述目标点沿预设轨迹运动时对应的运动参数，所述运动参数包括所述目标点在预设轨迹的不同轨迹点对应的速度、加速度和加加速度；
将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案；
基于所述第一过渡速度方案，计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案；
将所述第二过渡速度方案转换为工件坐标系下的目标速度方案；
基于所述目标速度方案进行插补，形成所述目标点的速度规划结果。
可选的，所述基于所述第一过渡速度方案，计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案，包括：
获取机床中各轴的独立运动在合成运动中所占的比重；
基于所述比重，分别计算所述第一过渡速度方案中，各轴达到其自身约束的最大运动参数值时对应合成运动的运动参数组，得到分别与各轴对应的多个运动参数组；其中，一运动参数组中包括参与合成运动的各轴对应的运动参数值；
自多个所述运动参数组中，选取各轴对应的运动参数值的最小值，形成目标运动参数组；
基于所述目标运动参数组中的运动参数值，计算得到第二过渡速度方案。
可选的，所述基于所述目标速度方案进行插补，形成所述目标点的速度规划结果，包括：
获取所述目标速度方案中各轨迹段的运动参数；
采用梯形速度模拟方式依次模拟预设轨迹段的速度状态，确定作为前瞻段的轨迹段的速度规划以及对应该前瞻段的起始插补点和终止插补点；
基于所述前瞻段的速度规划和对应的起始插补点和终止插补点进行插补计算，形成所述目标点的速度规划结果。
可选的，所述确定作为前瞻段的轨迹段的速度规划以及对应该前瞻段的起始插补点和终止插补点，包括：
获取待模拟轨迹段的位置参数和运动参数，所述待模拟轨迹段为运动轨迹的首个轨迹段，或，与前一前瞻段的终止插补点相接的轨迹段；
判断所述待模拟轨迹段的运动参数与前一前瞻段中的轨迹段中的运动参数是否一致；
若是，以前一前瞻段与待模拟轨迹段为待计算前瞻段，基于前一前瞻段的运动参数，计算待计算前瞻段正向加速时到达的最大速度是否超过所有前瞻段的最大速度；
若否，计算待计算前瞻段反向加速时到达的最大速度是否超过所有前瞻段的最大速度和最大终止速度；
若否，以所述待计算前瞻段为前一前瞻段，返回执行所述获取待模拟轨迹段的位置参数和运动参数的步骤。
可选的，所述获取所述目标速度方案中各轨迹段的运动参数的步骤之后，所述采用梯形速度模拟方式依次模拟预设轨迹段的速度状态，确定作为前瞻段的轨迹段的速度规划以及对应该前瞻段的起始插补点和终止插补点的步骤之前，还包括：
将运动参数在预设范围内波动的轨迹段的运动参数调整为一致。
可选的，所述预设范围为10%~30%。
可选的，所述获取目标点在工件坐标系下的初始速度方案之后，所述将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案之前，还包括：将所述初始速度方案转换为虚拟坐标系下的第一虚拟速度方案，所述转换过程中，线性轴和旋转轴的转换比例不同；
所述将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案，具体为，将所述第一虚拟速度方案作为初始速度方案，转换得到机床坐标系下的第一过渡速度方案；
所述基于所述目标速度方案进行插补，形成所述目标点的速度规划结果之后，还包括：将所述速度规划结果自虚拟坐标系反转至工件坐标系。
第二方面，本发明实施例还提供一种速度规划装置，包括：
获取模块，用于获取目标点在工件坐标系下的初始速度方案，所述初始速度方案包括所述目标点沿预设轨迹运动时对应的运动参数，所述运动参数包括所述目标点在预设轨迹的不同轨迹点对应的速度、加速度和加加速度；
第一转换模块，用于将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案；
计算模块，用于基于所述第一过渡速度方案，计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案；
第二转换模块，用于将所述第二过渡速度方案转换为工件坐标系下的目标速度方案；
插补模块，用于基于所述目标速度方案进行插补，形成所述目标点的速度规划结果。
第三方面，本发明实施例还提供一种机床控制系统，所述机床控制系统用于执行本发明实施例所述的速度规划方法。
第四方面，本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质存储有一条或多条计算机可执行指令，所述一条或多条计算机可执行指令被执行时，实现本发明实施例的速度规划方法。
基于此，本发明实施例提供了一种速度规划方法、装置、机床控制系统和存储介质，所述速度规划方法包括：获取目标点在工件坐标系下的初始速度方案，所述初始速度方案包括所述目标点沿预设轨迹运动时对应的运动参数，所述运动参数包括所述目标点在预设轨迹的不同轨迹点对应的速度、加速度和加加速度；将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案；基于所述第一过渡速度方案，计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案；将所述第二过渡速度方案转换为工件坐标系下的目标速度方案；基于所述目标速度方案进行插补，形成所述目标点的速度规划结果。
可以看出，在本发明实施例的速度规划方法中，在形成工件坐标系下的初始速度方案后，还进一步转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案，并进一步计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案，之后，基于坐标转换得到的工件坐标系下的目标速度方案已经为符合机床轴速度约束的速度方案，进而基于该目标速度方案进一步进行插补得到的速度规划结构同样能够满足机床预设轴的运动性能限制，进而避免出现如现有技术所述的较大的跟随误差或刀具振动，进而提升了零件的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例速度规划方法的可选流程示意图；
图2为本发明实施例步骤S120的可选流程示意图；
图3为本发明实施例步骤S140的可选流程示意图；
图4为本发明实施例的另一速度规划方法的可选流程示意图；
图5为本发明实施例提供的速度规划装置的可选框图。
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。
如背景技术所述，在数控机床的具体的加工流程中，数控机床的控制系统首先基于零件的形状形成具体的运动轨迹和速度规划方案，之后，基于对应的运动轨迹和速度规划方案执行对应的操作。
其中，现有速度规划方案（也可称为速度方案）可以基于工件坐标系形成速度规划方案。所述工件坐标系以工件（也可理解为待加工件，在加工后形成零件）的某一位置作为坐标原点建立的坐标系，并基于该坐标系原点确定工件待处理位置的坐标。
在工件坐标系下，通过将设计图纸中线路离散为多个微小的直线或样条曲线，并基于这些直线或样条曲线等路径的曲率进行运动学约束，进行工件坐标系下的速度规划和对应的插补点计算，从而确定刀尖点具体的运动轨迹以及在各轨迹点的运动速度。其中需要说明的是，工件坐标系中的坐标信息并不能直接转换为数控机床的控制代码，而是需要转换为以机床坐标系为基准的位置信息后进行对应的控制。
然而，现有的速度规划方案下加工出的零件的质量有待提升。
发明人认为，这是由于工件坐标系下的插补和速度规划，并不考虑机床中用于实现刀具或工件运动的轴的运动性能限制，从而很容易导致某个或多个轴速度或加速度过大出现较大的跟随误差，进而导致的零件的轮廓误差过大，或者加速度过大导致刀具振动，进而导致零件出现振纹。
有鉴于此，本发明实施例提供了一种速度规划方法、装置、机床控制系统和存储介质，所述速度规划方法包括：获取目标点在工件坐标系下的初始速度方案，所述初始速度方案包括所述目标点沿预设轨迹运动时对应的运动参数，所述运动参数包括所述目标点在预设轨迹的不同轨迹点对应的速度、加速度和加加速度；将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案；基于所述第一过渡速度方案，计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案；将所述第二过渡速度方案转换为工件坐标系下的目标速度方案；基于所述目标速度方案进行插补，形成所述目标点的速度规划结果。
可以看出，在本发明实施例的速度规划方法中，在形成工件坐标系下的初始速度方案后，还进一步转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案，并进一步计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案，之后，基于坐标转换得到的工件坐标系下的目标速度方案已经为符合机床轴速度约束的速度方案，进而基于该目标速度方案进一步进行插补得到的速度规划结构同样能够满足机床预设轴的运动性能限制，进而避免出现如现有技术所述的较大的跟随误差或刀具振动，进而提升了零件的质量。
下面结合本发明实施例，对本发明速度规划方案进行详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例速度规划方法的可选流程示意图。所述速度规划方法包括：
步骤S100：获取目标点在工件坐标系下的初始速度方案；
所述目标点可以理解为刀尖点，其中，在其他应用场景中，所述目标点也可以为焊点等操作点，本发明在此不做具体的限定。
所述初始速度方案可以为基于设计图纸中给定的零件的形状形成的初始的速度方案，例如可以为基于插补的预处理阶段形成的样条曲线和对应的期望速度等，或者，所述初始速度方案也可以为基于工件坐标系进行完整插补流程后形成的速度方案。
其中，所述初始速度方案中包括目标点沿预设轨迹运动时对应的运动参数，所述预设轨迹可以理解为基于离散的多个微小的直线或样条曲线拟合得到的轨迹，所述运动参数可以包括所述目标点在预设轨迹的不同轨迹点对应的速度、加速度和加加速度。
步骤S110：将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案；
所述第一过渡速度方案可以理解为机床坐标系下的初始速度方案，所述第一过渡速度方案可以基于工件坐标系与机床坐标系的运动学转换计算得到，其中，所述运动学转换的过程中，一些可选的参数转换可以不为等同转换，而是基于近似转换得到，例如，在一些数值的有效位数选取时，可以基于近似转换得到，或者，在转换公式存在多个高阶项时，舍去对应的高阶项。
在具体的示例中，初始速度方案中包括工件坐标系下的速度、加速度、加加速度，相应的，转换得到的第一过渡速度方案同样包括对应的速度、加速度、加加速度。
可以理解的是，通过进行不同坐标系的转换，以得到满足机床轴速度约束的速度方案。
步骤S120：基于所述第一过渡速度方案，计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案；
通过计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案，以使得以该第二过渡速度方案为基础得到的目标速度方案满足对应的机床轴速度约束，进而可以避免现有技术所述的较大的跟随误差或刀具振动，提升了零件的质量。
其中，所述机床轴可以为机床中的所有运动的轴，也可以为主要起作用的预设个数的轴，本发明在此不做具体的限定。在一个具体的示例中，针对五轴机床的速度方案中，所述机床轴可以为所有的5轴。
在一个具体的示例中，所述机床轴为机床中的所有的轴，参考图2，图2为本发明实施例步骤S120的可选流程示意图，所述计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案，可以包括如下步骤：
步骤S121：获取机床中各轴的独立运动在合成运动中所占的比重；
可以理解的是，在机床中，各轴的独立运动的合成形成了目标点的合成运动，相应的，各轴中的独立运动对合成运动产生的影响可以基于其在合成运动中所占的比重进行衡量，从而确定对应各轴的独立运动对合成运动产生的影响，以及对应各轴的约束对合成运动产生的影响。
其中，用于衡量所述独立运动和所述合成运动的参数可以为速度、加速度、加加速度等，对应的，可以基于各轴的加加速度进行对应运动的衡量和计算。在机床坐标系中，通常包括X轴、Y轴、Z轴，以及A轴、B轴和C轴，其中，X、Y、Z三个轴为空间坐标轴，A、B、C三个轴代表旋转轴，其中，A轴绕X轴旋转，B轴绕Y轴旋转，C轴绕Z轴旋转。对应的，以加加速度为例，各轴加加速度可以为分别为TXVAJ，TYVAJ，TZVAJ，TAVAJ，TBVAJ，TCVAJ。
具体的，可以基于力学分析，确定各轴在合成运动中所占的比重，进而可以确定各轴对应的最大约束。
步骤S122：基于所述比重，分别计算所述第一过渡速度方案中，各轴达到其自身约束的最大运动参数值时对应合成运动的运动参数组，得到分别与各轴对应的多个运动参数组；其中，一运动参数组中包括参与合成运动的各轴对应的运动参数值；
可以理解的是，在机床硬件条件下，各轴能够达到的速度、加速度、加加速度是有限的，相应的，各轴自身约束的最大运动参数值可以理解为机床本身的硬件约束下，一轴所能达到的最大的运动参数。其中，选取各轴自身约束的最大运动参数值，用于使目标点尽量以最大的速度运动，以提高机床的加工效率。
在具体的示例中，在针对一合成运动时，分别计算各个轴在其自身约束的最大运动参数值时，对应的合成运动的运动参数组。
下面，以加加速度为例进行相应步骤的说明，在X轴的加加速度为最大值TXVAJ’时，对应的合成运动的运动参数组可以为：
；
在Y轴的加加速度为最大值TYVAJ’时，对应的合成运动的运动参数组可以为：
；
在Z轴的加加速度为最大值TZVAJ’时，对应的合成运动的运动参数组可以为：
；
相应的，在A轴的加加速度为最大值TAVAJ’时，对应的合成运动的运动参数组可以为：
；
相应的，在B轴的加加速度为最大值TBVAJ’时，对应的合成运动的运动参数组可以为：
；
相应的，在C轴的加加速度为最大值TCVAJ’时，对应的合成运动的运动参数组可以为：
。
步骤S123：自多个所述运动参数组中，选取各轴对应的运动参数值的最小值，形成目标运动参数组；
通过选取各轴对应的运动参数值的最小值，以避免目标点的加速度过大导致的刀具振动。
具体的，以X轴的加加速度为例，多个运动参数组中X轴的加加速度的值分别为TXVAJ’，TXVAJ-Y，TXVAJ-Z，TXVAJ-A，TXVAJ-B和TXVAJ-C，取这些值中的最小值TXVAJ-min；同样的，取Y轴对应的运动参数值的最小值TYVAJ-min，取Z轴对应的运动参数值的最小值TZVAJ-min，取A轴对应的运动参数值的最小值TAVAJ-min，取B轴对应的运动参数值的最小值TBVAJ-min，取C轴对应的运动参数值的最小值TCVAJ-min，即可得到目标运动参数组：
该目标运动参数组可以记为：
步骤S124：基于所述目标运动参数组中的运动参数值，计算得到第二过渡速度方案。
在确定对应的目标运动参数组后，可以基于这些运动参数，进行第二过渡速度方案的计算。可以理解的是，基于目标运动参数为各个轴在其自身约束的最大运动参数值时，对应的合成运动的运动参数组中选取的各轴对应的运动参数值的最小值，能够在避免目标点的加速度过大导致的刀具振动的前提下，使目标点尽量以最大的速度运动，以提高机床的加工效率。
继续参考图1，执行步骤S130：将所述第二过渡速度方案转换为工件坐标系下的目标速度方案；
在确定具体的第二过渡速度方案后，可以进行对应的坐标系转换，以基于该目标速度方案执行后续的插补流程，以确定目标点的速度规划结果。
可以理解的是，对应的坐标系转换的过程中，一些可选的参数转换可以不为等同转换，而是基于近似转换得到，例如，在一些数值的有效位数选取时，可以基于近似转换得到。
其中，通过进行不同坐标系的转换，以基于对应的目标速度方案进行进一步的插补计算。
步骤S140：基于所述目标速度方案进行插补，形成所述目标点的速度规划结果；
在形成目标速度方案后，基于该目标速度方案进行对应的插补，可以在保证机床的加工效率的前提下，得到较为平稳的运动轨迹，避免某个或多个轴速度或加速度过大出现较大的跟随误差，或者加速度过大导致刀具振动，从而提高了加工得到的零件的质量。
在可选实现中，为进一步减少目标点的速度波动，所述基于所述目标速度方案进行插补的步骤可以进一步包括实时速度规划前瞻算法，具体的，参考图3，图3为本发明实施例步骤S140的可选流程示意图，步骤S140可以包括：
步骤S141：获取所述目标速度方案中各轨迹段的运动参数；
可以理解的是，目标速度方案是对目标点的运动轨迹规划的速度方案，其中，一轨迹可以分解为多个轨迹段，所述目标速度方案包括不同轨迹段的速度规划。
通过获取各轨迹段的运动参数，以进行对应的前瞻计算。
在一个可选的示例中，在步骤S141之后，执行步骤S142之前，还可以将运动参数在预设范围内波动的轨迹段的运动参数调整为一致。在具体的示例中，所述预设范围可以为10%~30%，在具体的例子中，可以将加速度与加加速度的波动范围在20%内的轨迹段调整为一致，其中，所调整的数值的最大值小于或等于机床的电机过载能力。
步骤S142：采用梯形速度模拟方式依次模拟预设轨迹段的速度状态，确定作为前瞻段的轨迹段的速度规划以及对应该前瞻段的起始插补点和终止插补点；
其中，一前瞻段可以理解为能够基于一连续的运动行为执行的轨迹，例如，在多个连续的轨迹段沿同一直线延伸时，可以基于规划的速度连续运行，而无需在中途停止，对应的该多个连续的轨迹段可以作为一前瞻段。可以理解的是，一前瞻段可以包括多个轨迹段，也可以包括一个轨迹段。
在前瞻段的确定流程中，可以确定哪些轨迹段可以作为一前瞻段，以及对应该前瞻段的起始插补点和终止插补点。可以理解的是，在一轨迹段作为一前瞻段时，对应该轨迹段的起始插补点和终止插补点即为该前瞻段的起始插补点和终止插补点；在多个轨迹段作为一前瞻段时，对应该多个轨迹段中，起始轨迹段的起始插补点和末尾轨迹段的终止插补点即为该前瞻段的起始插补点和终止插补点。
在本步骤中，可以基于采用梯形速度模拟方式进行对应的速度状态的模拟，从而进行前瞻段的确定流程。可以理解的是，现有的速度模拟方式可以包括S形速度模拟和梯形速度模拟，发明人认为，S形速度模拟中会产生大量的立方根计算，影响计算速度，进而使其实时性也受到影响，因此，本步骤采用梯形速度模拟进行相应的计算，能够提高计算速度，提高计算的实时性。
在一个具体的示例中，所述确定作为前瞻段的轨迹段的速度规划以及对应该前瞻段的起始插补点和终止插补点的流程可以包括：
步骤S201：获取待模拟轨迹段的位置参数和运动参数，所述待模拟轨迹段为运动轨迹的首个轨迹段，或，与前一前瞻段的终止插补点相接的轨迹段；
步骤S202：判断所述待模拟轨迹段的运动参数与前一前瞻段中的轨迹段中的运动参数是否一致，若是，执行步骤S203，若否，执行步骤S210；
步骤S203：以前一前瞻段与待模拟轨迹段为待计算前瞻段，基于前一前瞻段的运动参数，计算待计算前瞻段正向加速时到达的最大速度是否超过所有前瞻段的最大速度，若否，执行步骤S204，若是，执行步骤S210；
步骤S204：计算待计算前瞻段反向加速时到达的最大速度是否超过所有前瞻段的最大速度和最大终止速度，若否，以所述待计算前瞻段为前一前瞻段，执行步骤S201，若是，执行步骤S210；
步骤S210：保留前一前瞻段中的运动参数，以待模拟轨迹段为前一前瞻段，执行步骤S201。
其中，通过每一轨迹段进入速度规划器时，均进行一次新的整体化前瞻判断，可以实现滚动式前瞻计算。
需要说明的是，由于梯形速度模拟方式中的加速度不连续，而S形速度加速度连续，相对的，梯形速度加速更快，因此，如果前瞻段以梯形速度加速不会超过预设的速度约束，那么以S形速度加速，也一定不会超过预设的速度约束，相应的，若后续进行的速度规划基于S形速度加速，也不会超出预设的速度约束。
步骤S143：基于所述前瞻段的速度规划和对应的起始插补点和终止插补点进行插补计算，形成所述目标点的速度规划结果；
在确定作为前瞻段的轨迹段的速度规划以及对应该前瞻段的起始插补点和终止插补点后，可以基于这些信息进行插补计算，从而形成所述目标点的速度规划结果。
相应的，所述插补计算可以基于S形速度加速执行。
显然，本发明实施例基于工件坐标系插补的前瞻策略，将工件坐标系下的速度、加速度、加加速度参数反算到机床坐标系下进行速度约束，将约束后的速度、加速度、加加速度再正算到工件坐标系下，进行工程化的处理，具有更好的能效和产品良率。
在本发明的可选实现中，为进一步减少目标点的速度波动，本发明实施例还进一步引入了虚拟坐标，所述虚拟机坐标用于缩小线性轴和旋转轴在对应的速度规划计算过程中的比重。
具体的，参考图4，图4为本发明实施例的另一速度规划方法的可选流程示意图，在执行步骤S100之后，执行步骤S110之前，还包括：
步骤S300：将所述初始速度方案转换为虚拟坐标系下的第一虚拟速度方案，所述转换过程中，线性轴和旋转轴的转换比例不同；
可以理解的是，通过虚拟坐标系的转换，以使得旋转轴与直线轴的运动比例近似，从而可以更准确的给出对应的速度方案。其中，所述虚拟坐标系用于实现后续速度方案的准确计算，与工件坐标系仅在仍线性轴和旋转轴上有一定的区别，因此，该虚拟坐标系仍可以理解为一种变相的工件坐标系。
相应的，在步骤S110中将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案中，则将所述第一虚拟速度方案作为初始速度方案，转换得到机床坐标系下的第一过渡速度方案。而步骤S130中，将所述第二过渡速度方案转换为工件坐标系下的目标速度方案，具体得到的是虚拟机坐标系下的目标速度方案，考虑虚拟机坐标系为一种变相的工件坐标系，此步骤仍可以理解为转换为工件坐标系下的目标速度方案。
进一步的，在步骤S140之后，还包括：
步骤S310：将所述速度规划结果自虚拟坐标系反转至工件坐标系；
可以理解的是，基于前述方案中进行了虚拟坐标系的转换，在得到对应的速度规划结果后，可以进行虚拟坐标系的反转，以使得对应的速度规划结果为工件坐标系下的结果。
下面对本发明实施例提供的速度规划装置进行介绍，下文描述的装置内容可以认为为实现本发明实施例提供的速度规划方法，所需设置的功能模块。下文描述的装置内容可与上文描述内容相互对应参照。
作为可选实现，图5示例性的示出了本发明实施例提供的速度规划装置的可选框图，如图5所示，该装置可以包括：
获取模块400，用于获取目标点在工件坐标系下的初始速度方案，所述初始速度方案包括所述目标点沿预设轨迹运动时对应的运动参数，所述运动参数包括所述目标点在预设轨迹的不同轨迹点对应的速度、加速度和加加速度；
第一转换模块410，用于将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案；
计算模块420，用于基于所述第一过渡速度方案，计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案；
第二转换模块430，用于将所述第二过渡速度方案转换为工件坐标系下的目标速度方案；
插补模块440，用于基于所述目标速度方案进行插补，形成所述目标点的速度规划结果。
可选的，所述计算模块420，用于基于所述第一过渡速度方案，计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案，包括：
获取机床中各轴的独立运动在合成运动中所占的比重；
基于所述比重，分别计算所述第一过渡速度方案中，各轴达到其自身约束的最大运动参数值时对应合成运动的运动参数组，得到分别与各轴对应的多个运动参数组；其中，一运动参数组中包括参与合成运动的各轴对应的运动参数值；
自多个所述运动参数组中，选取各轴对应的运动参数值的最小值，形成目标运动参数组；
基于所述目标运动参数组中的运动参数值，计算得到第二过渡速度方案。
可选的，所述插补模块440，用于基于所述目标速度方案进行插补，形成所述目标点的速度规划结果，包括：
获取所述目标速度方案中各轨迹段的运动参数；
采用梯形速度模拟方式依次模拟预设轨迹段的速度状态，确定作为前瞻段的轨迹段的速度规划以及对应该前瞻段的起始插补点和终止插补点；
基于所述前瞻段的速度规划和对应的起始插补点和终止插补点进行插补计算，形成所述目标点的速度规划结果。
可选的，所述插补模块440，用于确定作为前瞻段的轨迹段的速度规划以及对应该前瞻段的起始插补点和终止插补点，包括：
获取待模拟轨迹段的位置参数和运动参数，所述待模拟轨迹段运动轨迹的首个轨迹段，或，与前一前瞻段的终止插补点相接的轨迹段；
判断所述待模拟轨迹段的运动信息与前一前瞻段中的轨迹段中的运动参数是否一致；
若是，以前一前瞻段与待模拟轨迹段为待计算前瞻段，基于前一前瞻段的运动参数，计算待计算前瞻段正向加速时到达的最大速度是否超过所有前瞻段的最大速度；
若否，计算待计算前瞻段反向加速时到达的最大速度是否超过所有前瞻段的最大速度和最大终止速度；
若否，以所述待计算前瞻段为前一前瞻段，返回执行所述获取待模拟轨迹段的位置参数和运动参数的步骤。
可选的，所述插补模块440，用于获取所述目标速度方案中各轨迹段的运动参数的步骤之后，所述采用梯形速度模拟方式依次模拟预设轨迹段的速度状态，确定作为前瞻段的轨迹段的速度规划以及对应该前瞻段的起始插补点和终止插补点的步骤之前，还包括：
将运动参数在预设范围内波动的轨迹段的运动参数调整为一致。
可选的，所述预设范围为10%~30%。
可选的，所述速度规划装置还包括：
第三转换模块450，用于将所述初始速度方案转换为虚拟坐标系下的第一虚拟速度方案，所述转换过程中，线性轴和旋转轴的转换比例不同；以及，将所述速度规划结果自虚拟坐标系反转至工件坐标系；
所述第一转换模块410，用于将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案，具体为，将所述第一虚拟速度方案作为初始速度方案，转换得到机床坐标系下的第一过渡速度方案。
本发明实施例还提供一种机床控制系统，所述机床控制系统用于执行本发明实施例中提供的速度规划方法。
本发明实施例还提供一种存储介质，该存储介质存储有一条或多条计算机可执行指令，所述一条或多条计算机可执行指令被执行时，实现如本发明实施例提供的速度规划方法。
上文描述了本发明实施例提供的多个实施例方案，各实施例方案介绍的各可选方式可在不冲突的情况下相互结合、交叉引用，从而延伸出多种可能的实施例方案，这些均可认为是本发明实施例披露、公开的实施例方案。虽然本发明实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (9)
1.一种速度规划方法，其特征在于，包括：
获取目标点在工件坐标系下的初始速度方案，所述初始速度方案包括所述目标点沿预设轨迹运动时对应的运动参数，所述运动参数包括所述目标点在预设轨迹的不同轨迹点对应的速度、加速度和加加速度；
将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案；
基于所述第一过渡速度方案，计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案；
将所述第二过渡速度方案转换为工件坐标系下的目标速度方案；
基于所述目标速度方案进行插补，形成所述目标点的速度规划结果；
其中，所述基于所述第一过渡速度方案，计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案，包括：
获取机床中各轴的独立运动在合成运动中所占的比重；
基于所述比重，分别计算所述第一过渡速度方案中，各轴达到其自身约束的最大运动参数值时对应合成运动的运动参数组，得到分别与各轴对应的多个运动参数组；其中，一运动参数组中包括参与合成运动的各轴对应的运动参数值；
自多个所述运动参数组中，选取各轴对应的运动参数值的最小值，形成目标运动参数组；
基于所述目标运动参数组中的运动参数值，计算得到第二过渡速度方案。
2.根据权利要求1所述的速度规划方法，其特征在于，所述基于所述目标速度方案进行插补，形成所述目标点的速度规划结果，包括：
获取所述目标速度方案中各轨迹段的运动参数；
采用梯形速度模拟方式依次模拟预设轨迹段的速度状态，确定作为前瞻段的轨迹段的速度规划以及对应该前瞻段的起始插补点和终止插补点；
基于所述前瞻段的速度规划和对应的起始插补点和终止插补点进行插补计算，形成所述目标点的速度规划结果。
3.根据权利要求2所述的速度规划方法，其特征在于，所述确定作为前瞻段的轨迹段的速度规划以及对应该前瞻段的起始插补点和终止插补点，包括：
获取待模拟轨迹段的位置参数和运动参数，所述待模拟轨迹段为运动轨迹的首个轨迹段，或，与前一前瞻段的终止插补点相接的轨迹段；
判断所述待模拟轨迹段的运动参数与前一前瞻段中的轨迹段中的运动参数是否一致；
若是，以前一前瞻段与待模拟轨迹段为待计算前瞻段，基于前一前瞻段的运动参数，计算待计算前瞻段正向加速时到达的最大速度是否超过所有前瞻段的最大速度；
若否，计算待计算前瞻段反向加速时到达的最大速度是否超过所有前瞻段的最大速度和最大终止速度；
若否，以所述待计算前瞻段为前一前瞻段，返回执行所述获取待模拟轨迹段的位置参数和运动参数的步骤。
4.根据权利要求2所述的速度规划方法，其特征在于，所述获取所述目标速度方案中各轨迹段的运动参数的步骤之后，所述采用梯形速度模拟方式依次模拟预设轨迹段的速度状态，确定作为前瞻段的轨迹段的速度规划以及对应该前瞻段的起始插补点和终止插补点的步骤之前，还包括：
将运动参数在预设范围内波动的轨迹段的运动参数调整为一致。
5.根据权利要求4所述的速度规划方法，其特征在于，所述预设范围为10%~30%。
6.根据权利要求1所述的速度规划方法，其特征在于：
所述获取目标点在工件坐标系下的初始速度方案之后，所述将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案之前，还包括：将所述初始速度方案转换为虚拟坐标系下的第一虚拟速度方案，所述转换过程中，线性轴和旋转轴的转换比例不同；
所述将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案，具体为，将所述第一虚拟速度方案作为初始速度方案，转换得到机床坐标系下的第一过渡速度方案；
所述基于所述目标速度方案进行插补，形成所述目标点的速度规划结果之后，还包括：将所述速度规划结果自虚拟坐标系反转至工件坐标系。
7.一种速度规划装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标点在工件坐标系下的初始速度方案，所述初始速度方案包括所述目标点沿预设轨迹运动时对应的运动参数，所述运动参数包括所述目标点在预设轨迹的不同轨迹点对应的速度、加速度和加加速度；
第一转换模块，用于将所述初始速度方案转换为机床坐标系下的第一过渡速度方案；
计算模块，用于基于所述第一过渡速度方案，计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案；
第二转换模块，用于将所述第二过渡速度方案转换为工件坐标系下的目标速度方案；
插补模块，用于基于所述目标速度方案进行插补，形成所述目标点的速度规划结果；
其中，所述计算模块，用于基于所述第一过渡速度方案，计算得到满足机床轴速度约束的第二过渡速度方案，包括：
获取机床中各轴的独立运动在合成运动中所占的比重；
基于所述比重，分别计算所述第一过渡速度方案中，各轴达到其自身约束的最大运动参数值时对应合成运动的运动参数组，得到分别与各轴对应的多个运动参数组；其中，一运动参数组中包括参与合成运动的各轴对应的运动参数值；
自多个所述运动参数组中，选取各轴对应的运动参数值的最小值，形成目标运动参数组；
基于所述目标运动参数组中的运动参数值，计算得到第二过渡速度方案。
8.一种机床控制系统，其特征在于，所述机床控制系统用于执行权利要求1~6任一项所述的速度规划方法。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一条或多条计算机可执行指令，所述一条或多条计算机可执行指令被执行时，实现如权利要求1~6任一项所述的速度规划方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311032088.0A CN116774648B (zh) | 2023-08-16 | 2023-08-16 | 速度规划方法、装置、机床控制系统和存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311032088.0A CN116774648B (zh) | 2023-08-16 | 2023-08-16 | 速度规划方法、装置、机床控制系统和存储介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116774648A CN116774648A (zh) | 2023-09-19 |
| CN116774648B true CN116774648B (zh) | 2023-11-10 |
Family
ID=88008382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311032088.0A Active CN116774648B (zh) | 2023-08-16 | 2023-08-16 | 速度规划方法、装置、机床控制系统和存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116774648B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117555291B (zh) * | 2024-01-11 | 2024-03-22 | 佛山德玛特智能装备科技有限公司 | 一种插补方法、装置、插补器和介质 |
| CN117555293B (zh) * | 2024-01-11 | 2024-04-16 | 佛山德玛特智能装备科技有限公司 | 一种运动控制器的控制方法、系统、电子设备及存储介质 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111913441A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-10 | 南京工程学院 | 一种基于轨迹模式的拐角平滑过渡方法 |
| CN112947296A (zh) * | 2021-03-10 | 2021-06-11 | 深圳市泰达智能装备有限公司 | 一种五轴速度规划方法、装置、计算机设备和存储介质 |
| CN113189939A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-07-30 | 中国科学院大学 | 一种用于摇篮式机床的全局最优进给速度规划方法 |
| EP3955073A1 (de) * | 2020-08-13 | 2022-02-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Betreiben einer wenigstens zweiachsigen werkzeugmaschine |
-
2023
- 2023-08-16 CN CN202311032088.0A patent/CN116774648B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111913441A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-10 | 南京工程学院 | 一种基于轨迹模式的拐角平滑过渡方法 |
| EP3955073A1 (de) * | 2020-08-13 | 2022-02-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Betreiben einer wenigstens zweiachsigen werkzeugmaschine |
| CN112947296A (zh) * | 2021-03-10 | 2021-06-11 | 深圳市泰达智能装备有限公司 | 一种五轴速度规划方法、装置、计算机设备和存储介质 |
| CN113189939A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-07-30 | 中国科学院大学 | 一种用于摇篮式机床的全局最优进给速度规划方法 |
| NL2031103A (en) * | 2021-05-20 | 2022-07-07 | Univ Cas | Global optimal feed speed planning method for cradle-type machine tools |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于运动学约束的五轴加工复杂曲面刀矢优化;王玮琪;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》(3);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116774648A (zh) | 2023-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116774648B (zh) | 速度规划方法、装置、机床控制系统和存储介质 | |
| CN107850887B (zh) | S型曲线规划方法、装置及数控机床 | |
| CN103080859B (zh) | 轨迹控制装置 | |
| CN101976060B (zh) | 基于机床动力学和曲线特性的nurbs插补方法 | |
| CN111085995B (zh) | 一种机器人速度规划方法、装置、存储介质及机器人 | |
| JP6804657B2 (ja) | 数値制御システムおよびモータ制御装置 | |
| CN105334805B (zh) | 具有考虑插值后加减速的角路径生成功能的数值控制装置 | |
| CN108227630A (zh) | 一种采用时间参数多项式插补的自由曲面数控加工方法 | |
| CN112486101B (zh) | Nurbs曲线自适应前瞻插补方法 | |
| Olabi et al. | Enhanced trajectory planning for machining with industrial six-axis robots | |
| CN111633668B (zh) | 一种用于机器人加工三维自由曲面的运动控制方法 | |
| CN108829032B (zh) | 一种高精度控制的插补方法 | |
| CN111176209A (zh) | 型腔螺旋铣削加工进给率与转速离线规划方法 | |
| JP2008117032A (ja) | 加工制御装置およびそのプログラム | |
| CN106647636A (zh) | 进行基于曲率和曲率变化量的速度控制的数值控制装置 | |
| JP4392533B2 (ja) | 数値制御曲面加工装置 | |
| KR100871456B1 (ko) | 5축 밀링가공 시간 예측방법 | |
| CN115122329B (zh) | 一种便捷的工业机器人关节空间轨迹规划方法 | |
| JP2790643B2 (ja) | 数値制御装置 | |
| CN113835397B (zh) | 基于b样条曲线和路径积分的线性数控加工路径平滑方法 | |
| CN116125906A (zh) | 一种数控加工的运动规划方法、装置、设备和存储介质 | |
| CN113741341B (zh) | 一种严格定义下切削加工的零件轮廓误差预测方法和系统 | |
| CN112147893B (zh) | 一种基于直纹面空间的五轴铣削刀轴矢量优化方法 | |
| CN113946136A (zh) | 数控系统的控制方法、数控系统及具有存储功能的装置 | |
| CN114296404A (zh) | 一种计算五轴点胶机加工轨迹速度的方法 |
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 |