CN118244700A - 一种连续线段插补运动实现方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续线段插补运动实现方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：确定连续线段插补运动中当前正在运行的一段线段为当前线段，当前线段的下一段线段为下第一线段；获取当前线段与所述下第一线段的转角为当前转角，并将当前转角的角度与预设角度进行比对；如果当前转角的角度小于所述预设角度，则设定当前线段的停止速度为预设最小速度，否则，设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度；所述停止速度为运行当前线段停止时的速度。可见，本发明在多段连续插补线段上，每条线段取得的停止速度，是根据转角角度计算得出的最佳转换速度，而非固定的转换速度，从而使电机运行速度效率及系统精度稳定性实现最大化。
Description
技术领域
本发明涉及插补运动技术领域，更具体地说，涉及一种连续线段插补运动实现方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
对于手持CNC、雕刻机、切割机等多轴运动的设备控制系统，在执行多轴电机连续线段插补运动时，一条线段运行完后，运行速度减速到固定的速度，然后再运行下一段线段，这种方式如果减速到的设定固定速度太大很容易让步进电机丢步，如果固定速度太小又影响插补效率且平台会产生抖动现象，因此不能使运动轨迹速度效率达到最大化，影响整机连续插补运行效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续线段插补运动实现方法、装置、设备及存储介质，能够使运动轨迹速度效率达到最大化，提高整机连续插补运动效率。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种连续线段插补运动实现方法，包括：
确定连续线段插补运动中当前正在运行的一段线段为当前线段，当前线段的下一段线段为下第一线段；
获取当前线段与所述下第一线段的转角为当前转角，并将当前转角的角度与预设角度进行比对；
如果当前转角的角度小于所述预设角度，则设定当前线段的停止速度为预设最小速度，否则，设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度；其中，所述停止速度为运行当前线段停止时的速度。
设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度之前，还包括：
判断当前线段是否为连续线段插补运动中的第一段线段，如果是，则将脉冲累加数据的值由0更新为所述下第一线段最大的坐标轴数据，否则，将所述下第一线段最大的坐标轴数据累加至所述脉冲累加数据的值；
将所述脉冲累加数据与预设最大速度对应的停止脉冲数据进行比对，如果所述脉冲累加数据大于所述预设最大速度对应的停止脉冲数据，则执行设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度的步骤。
优选的，还包括：
如果所述脉冲累加数据不大于所述预设最大速度对应的停止脉冲数据，则基于所述脉冲累加数据计算所述下第一线段的停止速度，并设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度或者为计算所得的所述下第一线段的停止速度。
优选的，设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度或者为计算所得的所述下第一线段的停止速度，包括：
确定所述下第一线段是否存在下一段线段，如果是，则确定所述下第一线段的下一段线段为下第二线段，所述下第一线段与所述下第二线段的转角为第一转角，在所述第一转角的角度小于当前转角的角度时，设定当前线段的停止速度为预先设定的当前转角对应速度与所述下第一线段的停止速度中的较小值。
优选的，还包括：
如果不存在当前线段的下一段线段，或者不存在所述下第一线段的下一段线段，则执行设定当前线段的停止速度为预设最小速度的步骤。
优选的，设定当前线段的停止速度为预设最小速度之前，还包括：
判断所述脉冲累加数据是否为0，如果是，则执行设定当前线段的停止速度为预设最小速度的步骤，否则，设定当前线段的停止速度为利用公式Vt=sqrt(s*a*2)+Vo求得的速度；其中，Vt表示求得的速度，s表示脉冲累加数据，a表示加速度，Vo表示初速度，sqrt（）表示平方根计算函数。
优选的，转角为相应线段在指定坐标平面的角。
优选的，设定当前线段的停止速度为预设最小速度之前，还包括：
判断所述脉冲累加数据是否为0，如果是，则执行设定当前线段的停止速度为预设最小速度的步骤，否则，设定当前线段的停止速度为利用公式Vt=sqrt(s*a*2)+Vo求得的速度；其中，Vt表示求得的速度，s表示脉冲累加数据，a表示加速度，Vo表示初速度，sqrt（）表示平方根计算函数。
优选的，转角为相应线段在指定坐标平面的角。
一种连续线段插补运动实现装置，包括：
确定模块，用于：确定连续线段插补运动中当前正在运行的一段线段为当前线段，当前线段的下一段线段为下第一线段；
比对模块，用于：获取当前线段与所述下第一线段的转角为当前转角，并将当前转角的角度与预设角度进行比对；
设定模块，用于：如果当前转角的角度小于所述预设角度，则设定当前线段的停止速度为预设最小速度，否则，设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度；其中，所述停止速度为运行当前线段停止时的速度。
一种连续线段插补运动实现设备，所述设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储的程序在被所述处理器运行时可实现如上任一项所述连续线段插补运动实现方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储的程序被处理器执行时实现如上任一项所述的连续线段插补运动实现方法的步骤。
本发明提供一种连续线段插补运动实现方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：确定连续线段插补运动中当前正在运行的一段线段为当前线段，当前线段的下一段线段为下第一线段；获取当前线段与所述下第一线段的转角为当前转角，并将当前转角的角度与预设角度进行比对；如果当前转角的角度小于所述预设角度，则设定当前线段的停止速度为预设最小速度，否则，设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度；其中，所述停止速度为运行当前线段停止时的速度。本发明针对连续线段插补运动中当前正在运行的线段及其下一段线段，如果转角较小，则直接设置最小速度为当前正在运行的线段的停止速度，否则，设置预设的转角对应速度为当前正在运行的线段的停止速度；可见，本发明在多段连续插补线段上，每条线段取得的停止速度，是根据转角角度计算得出的最佳转换速度，而非固定的转换速度，从而使电机运行速度效率及系统精度稳定性实现最大化。
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为本发明实施例提供的一种连续线段插补运动实现方法的第一种流程图；
图2-图4为本发明实施例提供的一种连续线段插补运动实现方法具体的一种实现流程的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种连续线段插补运动实现的模拟速度控制曲线；
图6为本发明实施例提供的一种连续线段插补运动实现装置的结构示意图。
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。
请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的一种连续线段插补运动实现方法的流程图，具体可以包括：
S11：确定连续线段插补运动中当前正在运行的一段线段为当前线段，当前线段的下一段线段为下第一线段。
对于手持CNC、雕刻机、切割机等多轴运动的设备控制系统，可以由其MCU作为执行主体来实现本发明实施例提供的连续线段插补运动实现方法，当然也可以根据实际需要进行其他设置，均在本发明的保护范围之内；本发明实施例以MCU为执行主体进行具体说明。
MCU接收到上位机发出的插补数据后，通过解析插补数据，可以得到此次连续线段插补运动在X、Y、Z各坐标轴的坐标数据，包括坐标的增量及方向，从而依照坐标的增量及方向求出第一条线段在XYZ坐标系中的角度，并启动电机控制系统运行，此时，第一条线段则为当前正在运行的线段（当前线段），而第二条线段则为当前线段的下一段线段（下第一线段）；在完成第一条线段的运行后，开始运行第二条线段，此时，第二条线段则为当前正在运行的线段（当前线段），而第三条线段则为当前线段的下一段线段；以此类推，直至完成此次连续线段插补运动中全部线段的运行为止。
S12：获取当前线段与所述下第一线段的转角为当前转角，并将当前转角的角度与预设角度进行比对。
S13：如果当前转角的角度小于所述预设角度，则设定当前线段的停止速度为预设最小速度，否则，设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度；其中，所述停止速度为运行当前线段停止时的速度。
其中，预设角度可以根据实际需要进行设定，如135度；预设最小速度也可以根据实际需要进行设定。当前线段和下第一线段之间存在转角，将转角和预设角度进行比对，如果转角小于预设角度，则说明转角比较小，因此可直接设定当前线段的停止速度为预设最小速度，否则，说明转角比较大，因此可以设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度，进而按照设定的停止速度来控制当前线段的运行，使得当前线段运行停止时为设定的停止速度，实现连续线段插补运动的控制。其中，对于不小于预设角度的转角，根据实际需要预先设定与当前转角对应的速度指预先设置转角与速度的对应关系，从而基于该对应关系即可确定出当前转角对应的速度，方便快捷；需要说明的是，预先设置的转角与速度的对应关系可以是转角越大，对应的速度则越大。
本发明针对连续线段插补运动中当前正在运行的线段及其下一段线段，如果转角较小，则直接设置最小速度为当前正在运行的线段的停止速度，否则，设置预先设定的与当前转角对应的速度为当前正在运行的线段的停止速度；可见，本发明在多段连续插补线段上，每条线段取得的停止速度，是根据转角角度计算得出的最佳转换速度，而非固定的转换速度，从而使电机运行速度效率及系统精度稳定性实现最大化。
本发明实施例提供的一种连续线段插补运动实现方法，设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度之前，还可以包括：
判断当前线段是否为连续线段插补运动中的第一段线段，如果是，则将脉冲累加数据的值由0更新为所述下第一线段最大的坐标轴数据，否则，将所述下第一线段最大的坐标轴数据累加至所述脉冲累加数据的值；
将所述脉冲累加数据与预设最大速度对应的停止脉冲数据进行比对，如果所述脉冲累加数据大于所述预设最大速度对应的停止脉冲数据，则执行设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度的步骤。
本发明实施例提供的一种连续线段插补运动实现方法，还可以包括：
如果所述脉冲累加数据不大于所述预设最大速度对应的停止脉冲数据，则基于所述脉冲累加数据计算所述下第一线段的停止速度，并设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度或者为计算所得的所述下第一线段的停止速度。
脉冲累加数据是变量，在实现此次插补运动的连续线段中第一段线段的运行前，可以设置脉冲累加数据的值为0，并在后续操作中实现对脉冲累加数据的值的更新。如果当前转角的角度不小于预设角度，则需要判断当前线段是否为此次插补运动的连续线段中的第一段线段，如果判断的结果为是，则可以确定下第一线段在XYZ轴分别的坐标轴数据，并将下第一线段的坐标轴数据（即X/Y/Z）中最大的坐标轴数据赋值给脉冲累加数据，如果判断的结果为否，说明脉冲累加数据已实现非0的赋值，此时确定下第一线段在XYZ轴分别的坐标轴数据，并将下第一线段的坐标轴数据中最大的坐标轴数据与脉冲累加数据的值相加后、再将相加所得结果赋值给脉冲累加数据，从而通过不同情况下进行赋值或累加的方式实现脉冲累加数据的更新。
预设最大速度可以根据实际需要进行设定，而预设最大速度对应脉冲停止数据可以为预先计算出来的或者试验确定的，将脉冲累加数据与预设最大速度对应脉冲停止数据进行比对，如果脉冲累加数据较大，则可以直接确定当前线段的停止速度为预先设定的当前转角对应速度，否则，可以从预先设定的当前转角对应速度及下第一线段的停止速度中选取一个值作为当前线段的停止速度，从而使得当前线段的停止速度的确定还结合线段长度来计算，效果更佳。其中，可以基于脉冲累加数据基于公式Vt=sqrt(s*a*2)+Vo求得下第一线段的停止速度；Vt表示求得的速度，s表示脉冲累加数据，a表示加速度，Vo表示初速度（此处可以为下第一线段的初始速度），sqrt（）表示平方根计算函数。
本发明实施例提供的一种连续线段插补运动实现方法，设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度或者为计算所得的所述下第一线段的停止速度，可以包括：
确定所述下第一线段是否存在下一段线段，如果是，则确定所述下第一线段的下一段线段为下第二线段，所述下第一线段与所述下第二线段的转角为第一转角，在所述第一转角的角度小于当前转角的角度时，设定当前线段的停止速度为预先设定的当前转角对应速度与所述下第一线段的停止速度中的较小值。
本发明实施例中在确定出脉冲累加数据不大于预设最大速度对应停止脉冲数据时，可以判断下第一线段是否存在下一段线段（即下第二段线段），如果存在，则确定下第一线段及下第二线段之间的转角，并将该转角与当前线段的转角进行比对，如果比对的结果为下第一线段及下第二线段之间的转角小于当前线段的转角，则比对当前线段的停止速度为预先设定的当前转角对应的速度及下第一线段的停止速度，并设定当前线段的停止速度为预先设定的当前转角对应的速度与下第一线段的停止速度中的较小值。如果下第一线段不存在下一段线段，或者，下第一线段与下第二线段之间的转角不小于当前线段的转角，则设定当前线段的停止速度为预设最小速度。
本发明实施例提供的一种连续线段插补运动实现方法，还可以包括：
如果不存在当前线段的下一段线段，或者不存在所述下第一线段的下一段线段，则执行设定当前线段的停止速度为预设最小速度的步骤。
本发明实施例提供的一种连续线段插补运动实现方法，设定当前线段的停止速度为预设最小速度之前，还可以包括：
判断所述脉冲累加数据是否为0，如果是，则执行设定当前线段的停止速度为预设最小速度的步骤，否则，设定当前线段的停止速度为利用公式Vt=sqrt(s*a*2)+Vo求得的速度；其中，Vt表示求得的速度，s表示脉冲累加数据，a表示加速度，Vo表示初速度，sqrt（）表示平方根计算函数。
在设定当前线段的停止速度为预设最小速度之前可以先判断脉冲累加数据是否为0，如果是，则直接设定当前线段的停止速度为预设最小速度，否则，利用公式Vt=sqrt(s*a*2)+Vo求得的速度作为当前线段的停止速度，此时初速度可以为当前线段的初始速度，从而结合角度及线段长度综合计算得到当前线段的停止速度，能够使运动轨迹速度效率达到最大化，提高整机连续插补运动效率。
另外需要说明的是，本发明实施例中的转角均可以为相应线段在指定坐标平面的角，即先将两个相应线段投射到同一指定坐标平面，然后得到这两个线段在该同一指定坐标平面的转角，则为所需的转角；指定坐标平面可以根据实际需要进行设定，如XY平面。在另一种实施例中，转角也可以为XYZ坐标系中的角，即两个相应线段在XYZ坐标系中的转角。当然，根据实际需要进行的其他设定，也均在本发明的保护范围之内。
在一种具体实现方式中，本发明实施例提供的一种连续线段插补运动实现方法可以如图2至图4所示，本方案在速度上有着明显的效率提升效果，且整个线段与线段之间的速度切换非常平滑，没有切换时出现的振动及电机丢步现象，模拟速度控制曲线如图5所示；与现有技术相比，本方案在多段连续插补线段上，每条线段取得的停止速度，是根据转角角度及每条线段的长度终合计算得出了最佳的转换速度，不是固定的转换速度，使电机运行速度效率及系统精度稳定性最大化；并且，本实现方案对于其它电气部分具备较好的适配特性，无需对电气部分电路设计进行限定。
本发明实施例还提供了一种连续线段插补运动实现装置，如图6所示，具体可以包括：
确定模块11，用于：确定连续线段插补运动中当前正在运行的一段线段为当前线段，当前线段的下一段线段为下第一线段；
比对模块12，用于：获取当前线段与所述下第一线段的转角为当前转角，并将当前转角的角度与预设角度进行比对；
设定模块13，用于：如果当前转角的角度小于所述预设角度，则设定当前线段的停止速度为预设最小速度，否则，设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度；其中，所述停止速度为运行当前线段停止时的速度。
本发明实施例还提供了一种连续线段插补运动实现设备，所述设备可以包括存储器及处理器，所述存储器上存储的程序在被所述处理器运行时可实现如上任一项所述连续线段插补运动实现方法的步骤。
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上存储的程序被处理器执行时可以实现如上任一项所述的连续线段插补运动实现方法的步骤。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域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，在其它实施例中实现。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 (10)
1.一种连续线段插补运动实现方法，其特征在于，包括：
确定连续线段插补运动中当前正在运行的一段线段为当前线段，当前线段的下一段线段为下第一线段；
获取当前线段与所述下第一线段的转角为当前转角，并将当前转角的角度与预设角度进行比对；
如果当前转角的角度小于所述预设角度，则设定当前线段的停止速度为预设最小速度，否则，设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度；其中，所述停止速度为运行当前线段停止时的速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度之前，还包括：
判断当前线段是否为连续线段插补运动中的第一段线段，如果是，则将脉冲累加数据的值由0更新为所述下第一线段最大的坐标轴数据，否则，将所述下第一线段最大的坐标轴数据累加至所述脉冲累加数据的值；
将所述脉冲累加数据与预设最大速度对应的停止脉冲数据进行比对，如果所述脉冲累加数据大于所述预设最大速度对应的停止脉冲数据，则执行设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
如果所述脉冲累加数据不大于所述预设最大速度对应的停止脉冲数据，则基于所述脉冲累加数据计算所述下第一线段的停止速度，并设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度或者为计算所得的所述下第一线段的停止速度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度或者为计算所得的所述下第一线段的停止速度，包括：
确定所述下第一线段是否存在下一段线段，如果是，则确定所述下第一线段的下一段线段为下第二线段，所述下第一线段与所述下第二线段的转角为第一转角，在所述第一转角的角度小于当前转角的角度时，设定当前线段的停止速度为预先设定的当前转角对应速度与所述下第一线段的停止速度中的较小值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
如果不存在当前线段的下一段线段，或者不存在所述下第一线段的下一段线段，则执行设定当前线段的停止速度为预设最小速度的步骤。
6.根据权利要求2至5任一项所述的方法，其特征在于，设定当前线段的停止速度为预设最小速度之前，还包括：
判断所述脉冲累加数据是否为0，如果是，则执行设定当前线段的停止速度为预设最小速度的步骤，否则，设定当前线段的停止速度为利用公式Vt=sqrt(s*a*2)+Vo求得的速度；其中，Vt表示求得的速度，s表示脉冲累加数据，a表示加速度，Vo表示初速度，sqrt（）表示平方根计算函数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，转角为相应线段在指定坐标平面的角。
8.一种连续线段插补运动实现装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于：确定连续线段插补运动中当前正在运行的一段线段为当前线段，当前线段的下一段线段为下第一线段；
比对模块，用于：获取当前线段与所述下第一线段的转角为当前转角，并将当前转角的角度与预设角度进行比对；
设定模块，用于：如果当前转角的角度小于所述预设角度，则设定当前线段的停止速度为预设最小速度，否则，设定当前线段的停止速度为预先设定的与当前转角对应的速度；其中，所述停止速度为运行当前线段停止时的速度。
9.一种连续线段插补运动实现设备，其特征在于，所述设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储的程序在被所述处理器运行时可实现如权利要求1至7中任一项所述连续线段插补运动实现方法的步骤。
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上存储的程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的连续线段插补运动实现方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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