CN117348533A - 进给速度平滑规划方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

进给速度平滑规划方法、装置、电子设备和存储介质 Download PDF

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CN117348533A CN202311398400.8A CN202311398400A CN117348533A CN 117348533 A CN117348533 A CN 117348533A CN 202311398400 A CN202311398400 A CN 202311398400A CN 117348533 A CN117348533 A CN 117348533A
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李炳燃
张辉
叶佩青
李海春
江慧琴
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Guangdong Elesy Electric Co ltd
Tsinghua University
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Guangdong Elesy Electric Co ltd
Tsinghua University
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Abstract

本公开实施例提供的一种进给速度平滑规划方法，包括：获取曲线加工轨迹，对所述曲线加工轨迹进行采样，得到对应的离散点轨迹；根据数控系统设定的法向最大加速度和轮廓误差，计算得到各离散点的转接速度极值作为各离散点的初始转接速度，对各离散点进行双向扫描，并根据数控系统的运动学切向约束对各离散点的初始转接速度进行修正得到各离散点的目标转接速度；对于曲线加工轨迹上的任意一点，利用与其相邻离散点的目标转接速度约束进行插值平滑得到规划速度。本公开基于离散点的夹角几何特征进行速度规划，以解决曲率计算复杂度问题，并通过插值方法进行速度平滑，以解决进给速度波动问题，可提升加工表面质量及加工效率，与数控系统的适配性高。

Description

进给速度平滑规划方法、装置、电子设备和存储介质
技术领域
本公开涉及数控加工技术领域，具体涉及一种进给速度平滑规划方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
针对复杂曲面加工，由于连续微段的轨迹形式存在不连续性的问题，当前主流数控系统一般会采用光顺算法得到连续的曲线轨迹，或通过CAM(ComputerAidedManufacturing，计算机辅助制造)直接输出参数曲线轨迹。之后，数控系统中运动控制模块通过进给速度规划完成可达速度曲线的生成，并据此实现连续刀具路径按照固定时间间隔(插补周期)的离散，最后将插补点发送给伺服控制系统完成数控加工。其中，进给速度规划方法对于最终的加工效果有重要影响，进给速度规划一方面要基于轨迹特征，进给速度过高会影响加工精度，进给速度过低则导致加工效率低下；另一方面要避免速度波动与突变问题，否则在实际加工中会产生表面刀纹、机床震动等问题。
为了解决上述问题，目前主要基于曲线轨迹的曲率特征进行速度规划，具体地，首先基于曲线的曲率特征构建光滑的曲线轨迹，并构建几何或动力学约束，从而得到速度极值曲线(velocity limitation curve,VLC)。之后，通过加减速方式或时间最优速度规划方法，在VLC可行域内得到进给速度曲线。然而，光滑曲线的曲率虽然是连续变化的，但在实际应用中，针对复杂的加工轨迹，曲率往往存在一定的波动，由此会进一步造成进给速度波动的问题。针对曲率波动问题，需要采用相应的平滑算法进行曲率平滑，然而，对于曲率的计算涉及曲线的多阶导矢计算，且需要对曲线上的大量点进行运算，计算复杂度较高，对于运动控制模块的实时性提出了挑战。
发明内容
本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本公开提供的一种进给速度平滑规划方法、装置、电子设备和存储介质，基于离散点的夹角几何特征进行速度规划，以解决曲率计算复杂度问题，并通过插值方法进行速度平滑，以解决进给速度波动问题，可提升加工表面质量及加工效率，且与数控系统的适配性高。
为了实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：
本公开第一方面提供的一种进给速度平滑规划方法，包括：
获取曲线加工轨迹，对所述曲线加工轨迹进行采样，得到对应的离散点轨迹；
根据数控系统设定的法向最大加速度和轮廓误差，计算得到各离散点的转接速度极值作为各离散点的初始转接速度，对各离散点进行双向扫描，并根据数控系统的运动学切向约束对各离散点的初始转接速度进行修正得到各离散点的目标转接速度；
对于曲线加工轨迹上的任意一点，利用与其相邻离散点的目标转接速度约束进行插值平滑得到规划速度。
在一些实施例中，对所述曲线加工轨迹进行采样时，应确保离散点的直线轨迹与原始的曲线加工轨迹满足弓高误差要求。
在一些实施例中，对所述曲线加工轨迹的采样方法包括等弧长离散、等参数离散和等弓高误差离散。
在一些实施例中，设离散点Qj处的转接速度极值为vj，计算公式如下：
其中，an为数控系统设定的法向最大加速度，ε为数控系统设定的轮廓误差；α为引入的调节系数，α的取值基于给定的临界夹角和指令进给速度来设定，临界夹角的取值在170～180度之间，当相邻轨迹段之间的夹角θj大于临界夹角时，转接速度极值vj取指令进给速度，当相邻轨迹段之间的夹角θj小于临界夹角时，转接速度极值vj通过上式求得，其中，调节系数α按照下式计算：
式中，V为指令进给速度，θt为临界夹角。
在一些实施例中，所述运动学切向约束设为切向加速度有界或者切向越度有界。
在一些实施例中，所述根据数控系统的运动学切向约束对各离散点的初始转接速度进行修正，包括：
首先按照正向顺序依次判断各离散点的转接速度是否满足数控系统的动力学切向约束，若满足，则离散点的转接速度设定为所述初始转接速度，若不满足，则需对下一离散点的转接速度进行修正使其满足数控系统的动力学切向约束；然后按照反向顺序依次判断各离散点的转接速度是否满足数控系统的动力学切向约束，若满足，则离散点的转接速度保持不变，若不满足，则需对上一离散点的转接速度进行修正使其满足数控系统的动力学切向约束；将正反双向扫描完成后得到各离散点的转接速度作为各离散点的目标转接速度。
在一些实施例中，所述对于曲线加工轨迹上的任意一点，利用与其相邻离散点的目标转接速度约束进行插值平滑得到规划速度，具体包括：
针对所述曲线加工轨迹上的任一点，首先确定其所在分段区间，即确定其左右相邻的两个离散点Qj和Qj+1，并分别计算该点到Qj和Qj+1的距离Lj和Lj+1，通过插值得到该点的速度vI为：
其中，和/>分别为离散点Qj和Qj+1处的目标转接速度；
将计算得到的速度vI与数控系统设定的速度极值vmax和指令进给速度V比较，取最小值作为该点最终的规划速度v，即：v＝min{vI,vmax,V}。
本公开第二方面提供的一种进给速度平滑规划装置，包括：
第一模块，被配置为获取曲线加工轨迹，对所述曲线加工轨迹进行采样，得到对应的离散点轨迹；
第二模块，被配置为根据数控系统设定的法向最大加速度和轮廓误差，计算得到各离散点的转接速度极值作为各离散点的初始转接速度，对各离散点进行双向扫描，并根据数控系统的运动学切向约束对各离散点的初始转接速度进行修正得到各离散点的目标转接速度；
第三模块，被配置为对于曲线加工轨迹上的任意一点，利用与其相邻离散点的目标转接速度约束进行插值平滑得到规划速度。
本公开第三方面提供的一种电子设备，包括：
至少一个处理器，以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行根据本公开第一方面任一实施例所述的进给速度平滑规划方法。
本公开第四方面提供的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据本公开第一方面任一实施例所述的进给速度平滑规划方法。
本公开的有益效果为：
(1)平滑进给速度。本公开能够基于插值滤波方法，对曲线轨迹的进给速度进行平滑，显著减小速度波动，从而在实际加工中避免机床振动、表面刀纹等问题，提升加工表面质量。
(2)提升加工效率。本公开对速度极值函数进行工程化调整，并避免速度波动造成的频繁加减速，从而能够一定程度上提高加工效率。
(3)系统兼容性强。本公开整体算法流程独立且完整，可与不同的轨迹光顺、样条插补等算法搭配应用；同时本公开的计算简单，计算复杂度不高，能够满足实时性要求，能够适配各种运动控制系统，如数控系统、工业机器人控制系统或其他运动控制系统等。
附图说明
图1为本公开第一方面实施例提供的进给速度平滑规划方法的整体流程图。
图2为本公开实施例提供的进给速度平滑规划方法的步骤S2中对应的速度极值函数，即离散点速度极值随相邻轨迹段夹角的变化关系。
图3中(a)和(b)分别现有进给速度平滑规划方法和本公开实施例提供的进给速度平滑规划方法利用数控系统实际运行时采集的插补点计算得到的进给速度变化曲线。
图4为本公开第三方面实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，并不用于限定本申请。
相反，本申请涵盖任何由权利要求定义的在本申请精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。
参见图1，本公开第一方面实施例提供的一种进给速度平滑规划方法，包括以下步骤：
步骤S1、获取曲线加工轨迹，对该曲线加工轨迹进行采样，得到对应的离散点序列和离散点轨迹；
步骤S2、根据数控系统设定的法向最大加速度和轮廓误差，计算得到各离散点的转接速度极值作为各离散点的初始转接速度，对离散点序列中的各离散点进行双向扫描，并根据数控系统的运动学切向约束对各离散点的初始转接速度进行修正得到各离散点的目标转接速度；
步骤S3、对于曲线加工轨迹上的任意一点，利用与其相邻离散点的目标转接速度约束进行插值平滑得到规划速度。
本申请中提出一种基于离散点轨迹的进给速度平滑规划方法，本方法在数控系统的运动控制模块中实现，将加工参数曲线信息作为运动控制模块的输入，基于离散点的夹角几何特征进行速度规划，以解决曲率计算复杂度问题，并通过插值方法进行速度平滑，以解决进给速度波动问题。首先，基于曲线加工轨迹采样得到对应的离散点轨迹，分别计算速度的法向约束与切向约束。法向约束基于圆弧转接模型，提出改进的转接速度函数形式，由数控系统的法向加速度与轮廓误差限制，对各离散点的转接速度进行约束；切向约束则基于离散点间的双向扫描，由数控系统的切向加速度限制，对各离散点的切向可达速度进行约束。最后对于曲线轨迹的任意一点，应用相邻离散点的速度约束值进行插值平滑得到规划速度，实时输出的插补点。
在一些实施例中，步骤S1中，获取将加工参数曲线信息输入数控系统中的运动控制模块，构建参数曲线作为曲线加工轨迹，用于后续曲线上的轨迹点的计算。以数控系统中较为常用的B样条曲线为例，设获取的曲线加工轨迹为C(u)，其曲线形式如下：
其中，u为曲线加工轨迹的形式参数，u∈[0,1]；Ni,p(u)为第i个p次B样条基函数；Pi为第i个p次B样条基函数对应的控制点，共有n+1个，将曲线加工轨迹的的首末点分别记为P0和Pn。
随后，对获取的曲线加工轨迹进行采样，得到对应的离散点轨迹，该离散点轨迹是由各离散点依次连接构成的连续微段。在对曲线加工轨迹进行采样时，应确保离散点的直线轨迹与原始的曲线加工轨迹满足弓高误差要求。
在本申请的一个实施例中，基于指令进给速度和运行控制模块的插补周期确定的最大插补步长对曲线加工轨迹进行采样，得到对应的离散点轨迹，具体地：首先基于指令进给速度V与运动控制模块的插补周期T，得到最大插补步长S，S＝VT，然后以m个最大插补步长为离散周期对曲线加工轨迹进行等弧长离散，得到曲线加工轨迹的离散点轨迹{Qj},j＝0,1,…,q，Qj为第j个离散点，通过离散点序列将曲线加工轨迹分为q段轨迹段。其中，m的取值应根据工程实际应用选取，应使得离散点的直线轨迹与曲线加工轨迹之间满足弓高误差要求。
在本公开的另一些实施例中，对曲线加工轨迹的采样方法可选择等参数离散、等弓高误差离散等方式，满足弓高误差要求即可。
在一些实施例中，步骤S2用于设定步骤S1得到的各离散点的速度(具体为转接速度)的法向约束和切向约束。具体包括以下步骤：
步骤S21、对于各离散点速度的法向约束，首先由步骤S1中得到的离散点轨迹{Qj}，计算相邻轨迹段之间的夹角，设离散点Qj处相邻轨迹段之间的夹角为θj，然后通过在现有的圆弧转接模型中引入调节系数α，得到改进的圆弧转接模型，并根据该改进的圆弧转接模型，得到离散点Qj处的转接速度极值vj，以此作为离散点的初始转接速度，vj的计算公式如下：
其中，an为数控系统设定的法向最大加速度，ε为数控系统设定的轮廓误差，均为已知值；α为引入的调节系数，α的取值基于给定的临界夹角θt和指令进给速度V来设定，临界夹角θt根据工程实际要求一般取值在170～180度之间，当相邻轨迹段之间的夹角θj大于临界夹角θt时，转接速度极值vj取指令进给速度V；当相邻轨迹段之间的夹角θj小于临界夹角θt时，转接速度极值vj通过上式求得，其中，调节系数α按照下式计算：
参见图2，图2中曲线为上述速度极值函数的示例，即离散点速度极值随相邻轨迹段夹角从0°到180°的变化关系，图2中，取指令进给速度V＝3500mm/min，临界夹角θt＝175°。
步骤S22、对于各离散点速度的切向约束，根据步骤S21计算得到的各离散点处的转接速度极值vj，通过正反向双向扫描使其满足相邻离散点速度的可达性。可达性的条件取决于数控系统的动力学约束，在本申请的一个实施例中要求切向加速度有界，设at为切向最大加速度。
首先按照以下步骤进行正向扫描：
按照j从0到q-1的顺序，依次进行如下判断：
若满足上式，则下一离散点处的转接速度vj+1采用步骤S21中设定的转接速度极值，若不满足上式，则需按照下式对下一离散点处的转接速度vj+1进行修正：
待正向扫描完成后，按照以下步骤进行反向扫描：
按照j从q到1的顺序，依次进行如下判断：
若满足上式，则将下一个扫描的离散点处的转接速度vj-1保持不变，若不满足上式，则需按照下式对下一个扫描的离散点处的转接速度vj-1进行修正：
将正反双向扫描完成后得到各离散点的转接速度作为各离散点的目标转接速度
在一些实施例中，步骤S3具体包括以下步骤：
针对曲线加工轨迹上的任一点，首先确定其所在分段区间，即确定其左右相邻的两个离散点Qj和Qj+1，并分别计算该点到Qj和Qj+1距离Lj和Lj+1，通过插值得到该点的速度vI为：
计算得到的速度vI应进一步与系统设定的速度极值vmax和指令进给速度V比较，取最小值作为该点最终的规划速度v，即：
v＝min{vI,vmax,V}
因此，通过步骤S3可以得到曲线加工轨迹上任意一点的进给速度规划值，由此通过参数曲线插补算法，可以得到插补点，并实时输出给伺服控制系统。
参见图3，其中，(a)为采用常规速度规划方法得到的结果，(b)为采用本公开实施例提供的速度规划方法得到的结果，对比发现本公开实施例的方案能够显著平滑进给速度，进给速度基本保持均匀变化。
本公开第二方面实施例提供的进给速度平滑规划装置，包括：
第一模块，被配置为获取曲线加工轨迹，对该曲线加工轨迹进行采样，得到对应的离散点序列和离散点轨迹；
第二模块，被配置为根据数控系统设定的法向最大加速度和轮廓误差，计算得到各离散点的转接速度极值作为各离散点的初始转接速度，对离散点序列中的各离散点进行双向扫描，并根据数控系统的运动学切向约束对各离散点的初始转接速度进行修正得到各离散点的目标转接速度；
第三模块，被配置为对于曲线加工轨迹上的任意一点，利用与其相邻离散点的目标转接速度约束进行插值平滑得到规划速度。
为了实现上述实施例，本公开实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，用于执行本公开第一方面实施例提供的进给速度平滑规划方法。
下面参考图4，其示出了适于用来实现本公开第三方面实施例提供的电子设备的结构示意图。其中，本公开实施例中的电子设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机、服务器等等的固定终端。图4示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示，电子设备可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)101，其可以根据存储在只读存储器(ROM)102中的程序或者从存储装置108加载到随机访问存储器(RAM)103中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 103中，还存储有电子设备操作所需的各种程序和数据。处理装置101、ROM 102以及RAM 103通过总线104彼此相连。输入/输出(I/O)接口105也连接至总线104。
通常，以下装置可以连接至I/O接口105：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风等的输入装置106；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置107；包括例如磁带、硬盘等的存储装置108；以及通信装置109。通信装置109可以允许电子设备与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图4示出了具有各种装置的电子设备，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图中所示方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置109从网络上被下载和安装，或者从存储装置108被安装，或者从ROM 102被安装。在该计算机程序被处理装置101执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。
需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备执行本公开第一方面实施例提供的进给速度平滑规划方法。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++、python，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤，可以通过程序来指令相关的硬件完成，所开发的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，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模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种进给速度平滑规划方法，其特征在于，包括：
获取曲线加工轨迹，对所述曲线加工轨迹进行采样，得到对应的离散点轨迹；
根据数控系统设定的法向最大加速度和轮廓误差，计算得到各离散点的转接速度极值作为各离散点的初始转接速度，对各离散点进行双向扫描，并根据数控系统的运动学切向约束对各离散点的初始转接速度进行修正得到各离散点的目标转接速度；
对于曲线加工轨迹上的任意一点，利用与其相邻离散点的目标转接速度约束进行插值平滑得到规划速度。
2.根据权利要求1所述的进给速度平滑规划方法，其特征在于，对所述曲线加工轨迹进行采样时，应确保离散点的直线轨迹与原始的曲线加工轨迹满足弓高误差要求。
3.根据权利要求2所述的进给速度平滑规划方法，其特征在于，对所述曲线加工轨迹的采样方法包括等弧长离散、等参数离散和等弓高误差离散。
4.根据权利要求1所述的进给速度平滑规划方法，其特征在于，设离散点Qj处的转接速度极值为vj，计算公式如下：
其中，an为数控系统设定的法向最大加速度，ε为数控系统设定的轮廓误差；α为引入的调节系数，α的取值基于给定的临界夹角和指令进给速度来设定，临界夹角的取值在170～180度之间，当相邻轨迹段之间的夹角θj大于临界夹角时，转接速度极值vj取指令进给速度，当相邻轨迹段之间的夹角θj小于临界夹角时，转接速度极值vj通过上式求得，其中，调节系数α按照下式计算：
式中，V为指令进给速度，θt为临界夹角。
5.根据权利要求1所述的进给速度平滑规划方法，其特征在于，所述运动学切向约束设为切向加速度有界或者切向越度有界。
6.根据权利要求1所述的进给速度平滑规划方法，其特征在于，所述根据数控系统的运动学切向约束对各离散点的初始转接速度进行修正，包括：
首先按照正向顺序依次判断各离散点的转接速度是否满足数控系统的动力学切向约束，若满足，则离散点的转接速度设定为所述初始转接速度，若不满足，则需对下一离散点的转接速度进行修正使其满足数控系统的动力学切向约束；然后按照反向顺序依次判断各离散点的转接速度是否满足数控系统的动力学切向约束，若满足，则离散点的转接速度保持不变，若不满足，则需对上一离散点的转接速度进行修正使其满足数控系统的动力学切向约束；将正反双向扫描完成后得到各离散点的转接速度作为各离散点的目标转接速度。
7.根据权利要求1所述的进给速度平滑规划方法，其特征在于，所述对于曲线加工轨迹上的任意一点，利用与其相邻离散点的目标转接速度约束进行插值平滑得到规划速度，具体包括：
针对所述曲线加工轨迹上的任一点，首先确定其所在分段区间，即确定其左右相邻的两个离散点Qj和Qj+1，并分别计算该点到Qj和Qj+1的距离Lj和Lj+1，通过插值得到该点的速度vI为：
其中，和/>分别为离散点Qj和Qj+1处的目标转接速度；
将计算得到的速度vI与数控系统设定的速度极值vmax和指令进给速度V比较，取最小值作为该点最终的规划速度v，即：v＝min{vI,vmax,V}。
8.一种进给速度平滑规划装置，其特征在于，包括：
第一模块，被配置为获取曲线加工轨迹，对所述曲线加工轨迹进行采样，得到对应的离散点轨迹；
第二模块，被配置为根据数控系统设定的法向最大加速度和轮廓误差，计算得到各离散点的转接速度极值作为各离散点的初始转接速度，对各离散点进行双向扫描，并根据数控系统的运动学切向约束对各离散点的初始转接速度进行修正得到各离散点的目标转接速度；
第三模块，被配置为对于曲线加工轨迹上的任意一点，利用与其相邻离散点的目标转接速度约束进行插值平滑得到规划速度。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器，以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行上述权利要求1～7中任一项所述的进给速度平滑规划方法。
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存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1～7中任一项所述的进给速度平滑规划方法。
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