JP2000148223A - 曲線補間加減速制御方法 - Google Patents
曲線補間加減速制御方法Info
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- JP2000148223A JP2000148223A JP10316446A JP31644698A JP2000148223A JP 2000148223 A JP2000148223 A JP 2000148223A JP 10316446 A JP10316446 A JP 10316446A JP 31644698 A JP31644698 A JP 31644698A JP 2000148223 A JP2000148223 A JP 2000148223A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 曲線の形状に適した速い速度で移動するな
めらかな加減速度を得る方法を提供する。 【解決手段】指令入力部と、曲率評価部、目標速度設定
部、減速目標点設定部、加減速設定部とからなる数値制
御装置の曲線補間加減速制御方法において、次の手順を
踏む。（１）曲線補間データと指令加速度を入力し、
（２）曲率半径極小点を求め、（３）送り速度と曲率半
径極小点での曲率半径と、指令加速度とを用いて曲率限
界速度を求め、（４）曲率半径極小点すべてと曲線上の
終点を減速目標点に設定し、（５）減速目標点の目標速
度を決定し、（６）現在補間点に最も近い点を現在減速
目標点とし、（７）直線距離と目標速度と指令加速度か
ら補間速度を決め、（８）１制御周期後時刻の補間点を
決め、（９）その点が現在減速目標点になるまで
（７）、（８）を繰り返し、補間点が現在減速目標点に
到達し、（１０）もし現在減速目標点が曲線の終点でな
いなら新たに現在減速目標点を設定し、（１１）補間点
が曲線の終点に到達するまで繰り返す。
めらかな加減速度を得る方法を提供する。 【解決手段】指令入力部と、曲率評価部、目標速度設定
部、減速目標点設定部、加減速設定部とからなる数値制
御装置の曲線補間加減速制御方法において、次の手順を
踏む。（１）曲線補間データと指令加速度を入力し、
（２）曲率半径極小点を求め、（３）送り速度と曲率半
径極小点での曲率半径と、指令加速度とを用いて曲率限
界速度を求め、（４）曲率半径極小点すべてと曲線上の
終点を減速目標点に設定し、（５）減速目標点の目標速
度を決定し、（６）現在補間点に最も近い点を現在減速
目標点とし、（７）直線距離と目標速度と指令加速度か
ら補間速度を決め、（８）１制御周期後時刻の補間点を
決め、（９）その点が現在減速目標点になるまで
（７）、（８）を繰り返し、補間点が現在減速目標点に
到達し、（１０）もし現在減速目標点が曲線の終点でな
いなら新たに現在減速目標点を設定し、（１１）補間点
が曲線の終点に到達するまで繰り返す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械やロボッ
トなどを制御する数値制御装置において、制御対象を動
作させる際に曲線補間して軌道計算する方法に係るもの
であり、特に、曲線補間加減速制御方法に関する。
トなどを制御する数値制御装置において、制御対象を動
作させる際に曲線補間して軌道計算する方法に係るもの
であり、特に、曲線補間加減速制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の工作機械などに用いられる数値制
御装置において、制御対象の軌道を求める際に用いられ
る補間計算方法は、ある地点での目標速度を実現するた
めに、ある目標地点までの距離を計算してそれを基に加
減速制御をする方法がとられていた。ところがNURBS曲
線などの自由曲線では、曲線上の距離の計算が困難であ
るという問題があった。この対策として例えば特開平７
−６４６２０号公報に開示されているように、残りの距
離の評価をする際に、現在位置から曲線の終点までの直
線距離を基にして加減速度を決めるという方法が開発さ
れている。
御装置において、制御対象の軌道を求める際に用いられ
る補間計算方法は、ある地点での目標速度を実現するた
めに、ある目標地点までの距離を計算してそれを基に加
減速制御をする方法がとられていた。ところがNURBS曲
線などの自由曲線では、曲線上の距離の計算が困難であ
るという問題があった。この対策として例えば特開平７
−６４６２０号公報に開示されているように、残りの距
離の評価をする際に、現在位置から曲線の終点までの直
線距離を基にして加減速度を決めるという方法が開発さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の特開
平７-６４６２０号公報に開示された方法では、図１２
のような場合に曲線上の残りの距離を過小評価してしま
い、早い段階で減速を始めて、十分な移動速度が得られ
ないという欠点があった。そこで、本発明は、残りの距
離の評価に、現在補間点から曲線の曲率半径極小点まで
の直線距離、または前記現在補間点が前記曲線上の最後
の曲率半径極小点に到達している場合は前記現在補間点
から前記曲線の終点までの直線距離を用いることによっ
て、曲線の形状に適した速い速度で移動するなめらかな
加減速度を得る方法を提供することを目的とする。
平７-６４６２０号公報に開示された方法では、図１２
のような場合に曲線上の残りの距離を過小評価してしま
い、早い段階で減速を始めて、十分な移動速度が得られ
ないという欠点があった。そこで、本発明は、残りの距
離の評価に、現在補間点から曲線の曲率半径極小点まで
の直線距離、または前記現在補間点が前記曲線上の最後
の曲率半径極小点に到達している場合は前記現在補間点
から前記曲線の終点までの直線距離を用いることによっ
て、曲線の形状に適した速い速度で移動するなめらかな
加減速度を得る方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の曲線補間
加減速制御方法は、曲線データを入力する指令入力部
と、そのデータから曲率半径と曲率半径極小点を求める
曲率評価部と、目標速度設定部と、減速目標点設定部
と、加減速設定部とからなる数値制御装置において、以
下の手順を踏んで曲線の補間計算をすることを特徴とし
たのである。（１）送り速度データと曲線形状データを
含む曲線補間データと指令加速度を入力し、（２）前記
曲線の曲率半径極小点をすべて求め、（３）前記送り速
度と、前記曲率半径極小点での曲率半径と、前記指令加
速度とを用いてそれぞれの前記曲率半径極小点での曲率
限界速度を求め、（４）前記曲率半径極小点すべてと前
記曲線上の終点を減速目標点として設定し、（５）前記
曲率限界速度を用いて前記減速目標点における目標速度
を決定し、（６）前記減速目標点のうち、前記曲線の終
点に向かってある時刻における現在補間点に最も近い点
を現在減速目標点とし、（７）前記現在補間点と前記現
在減速目標点との間の直線距離と、前記現在減速目標点
における目標速度と、前記指令加速度を用いて前記時刻
における補間速度を決定し、（８）前記曲線補間データ
と前記補間速度を用いて前記時刻の１制御周期後時刻に
おける補間点を決定し、（９）前記補間点が前記現在減
速目標点に到達するまで（７）、（８）を繰り返し、前
記補間点が前記現在減速目標点に到達し、（１０）もし
前記現在減速目標点が前記曲線の終点でないならば次減
速目標点を新たに現在減速目標点に設定し、（１１）前
記補間点が前記曲線の終点に到達するまで前記ステップ
（７）〜（１０）を繰す。このようにすることにより、
従来よりも残り距離の評価が正しく行われるとともに、
減速が必要である曲率半径極小点における目標速度が設
定でき、曲線の形状に適した速い速度で移動するなめら
かな加減速制御を行えるようになる。また、請求項２に
記載の曲線補間加減速制御方法は、前記現在減速目標点
で目標速度を決定する際は、前記現在減速目標点での曲
率限界速度と、現在減速目標点と前記曲線の終点に向か
って現在減速目標点に最も近い次減速目標点と前記指令
加速度から決まる前記現在減速目標点における許容最高
初速度とを用いて決定することを特徴としたのである。
このようにすることにより、現在減速目標点における目
標速度を決定する際に許容最高初速度を評価するため、
現在補間点から現在減速目標点を経てその次の減速目標
点までスムーズに加減速可能となり、軌跡が滑らかな曲
線補間が実現される。さらに、請求項３に記載の曲線補
間加減速制御方法は、前記現在減速目標点で目標速度を
決定する際は、以下の手順を踏むことを特徴としたので
ある。（１）滑らかに接続される連続した複数の前記曲
線補間データを入力し、（２）滑らかに接続される連続
した曲線を生成し、（３）滑らかに接続された各前記曲
線の終点が曲率半径極小点でない場合は、前記終点を始
点とする滑らかに接続された次曲線上の最初の曲率半径
極小点を減速目標点として前記終点と置き換える。この
ようにすることにより、滑らかに接続される連続した複
数の曲線補間データを逐次入力しながら減速目標点を再
評価し、曲率半径極小点ではない前記曲線終点を曲率半
径極小点と置き換えることにより、曲率半径極小点では
ない曲線接続点で無駄に減速することがなくなり、入力
された曲線群全体にわたってより高速な補間が実現され
る。
加減速制御方法は、曲線データを入力する指令入力部
と、そのデータから曲率半径と曲率半径極小点を求める
曲率評価部と、目標速度設定部と、減速目標点設定部
と、加減速設定部とからなる数値制御装置において、以
下の手順を踏んで曲線の補間計算をすることを特徴とし
たのである。（１）送り速度データと曲線形状データを
含む曲線補間データと指令加速度を入力し、（２）前記
曲線の曲率半径極小点をすべて求め、（３）前記送り速
度と、前記曲率半径極小点での曲率半径と、前記指令加
速度とを用いてそれぞれの前記曲率半径極小点での曲率
限界速度を求め、（４）前記曲率半径極小点すべてと前
記曲線上の終点を減速目標点として設定し、（５）前記
曲率限界速度を用いて前記減速目標点における目標速度
を決定し、（６）前記減速目標点のうち、前記曲線の終
点に向かってある時刻における現在補間点に最も近い点
を現在減速目標点とし、（７）前記現在補間点と前記現
在減速目標点との間の直線距離と、前記現在減速目標点
における目標速度と、前記指令加速度を用いて前記時刻
における補間速度を決定し、（８）前記曲線補間データ
と前記補間速度を用いて前記時刻の１制御周期後時刻に
おける補間点を決定し、（９）前記補間点が前記現在減
速目標点に到達するまで（７）、（８）を繰り返し、前
記補間点が前記現在減速目標点に到達し、（１０）もし
前記現在減速目標点が前記曲線の終点でないならば次減
速目標点を新たに現在減速目標点に設定し、（１１）前
記補間点が前記曲線の終点に到達するまで前記ステップ
（７）〜（１０）を繰す。このようにすることにより、
従来よりも残り距離の評価が正しく行われるとともに、
減速が必要である曲率半径極小点における目標速度が設
定でき、曲線の形状に適した速い速度で移動するなめら
かな加減速制御を行えるようになる。また、請求項２に
記載の曲線補間加減速制御方法は、前記現在減速目標点
で目標速度を決定する際は、前記現在減速目標点での曲
率限界速度と、現在減速目標点と前記曲線の終点に向か
って現在減速目標点に最も近い次減速目標点と前記指令
加速度から決まる前記現在減速目標点における許容最高
初速度とを用いて決定することを特徴としたのである。
このようにすることにより、現在減速目標点における目
標速度を決定する際に許容最高初速度を評価するため、
現在補間点から現在減速目標点を経てその次の減速目標
点までスムーズに加減速可能となり、軌跡が滑らかな曲
線補間が実現される。さらに、請求項３に記載の曲線補
間加減速制御方法は、前記現在減速目標点で目標速度を
決定する際は、以下の手順を踏むことを特徴としたので
ある。（１）滑らかに接続される連続した複数の前記曲
線補間データを入力し、（２）滑らかに接続される連続
した曲線を生成し、（３）滑らかに接続された各前記曲
線の終点が曲率半径極小点でない場合は、前記終点を始
点とする滑らかに接続された次曲線上の最初の曲率半径
極小点を減速目標点として前記終点と置き換える。この
ようにすることにより、滑らかに接続される連続した複
数の曲線補間データを逐次入力しながら減速目標点を再
評価し、曲率半径極小点ではない前記曲線終点を曲率半
径極小点と置き換えることにより、曲率半径極小点では
ない曲線接続点で無駄に減速することがなくなり、入力
された曲線群全体にわたってより高速な補間が実現され
る。
【０００５】
【発明の実施形態】以下、本発明の曲線補間加減速制御
方法を図を用いて説明する。図１は本発明の方法を実施
するための装置の構成を示すブロック図である。図にお
いて、１は指令入力部であり、tをパラメータとして表
されたNURBS曲線などの曲線データP（t）と、送り速度
ＶF、指令加速度αを読み込む。２は曲率評価部であ
り、前記曲線上の各点での曲率半径ρ（t）と曲率半径
極小点を求め、その曲率半径極小点のすべてと前記曲線
の終点を減速目標点とする。３は目標速度設定部であ
り、前記曲率半径ρ（t）と前記指令加速度αから決ま
る曲率限界速度Ｖｃを計算し、前記曲率限界速度Ｖｃと
前記送り速度ＶFを用いて減速目標点での目標速度を設
定する。４は減速目標点設定部であり、前記減速目標点
のうち現在補間点から前記終点に向かって前記現在補間
点に最も近い減速目標点を現在減速目標点に設定する。
５は加減速設定部であり、制御周期毎に前記現在補間点
から前記現在減速目標点までの直線距離ｌｒと前記現在
減速目標点における目標速度と、前記指令加速度αを用
いて補間速度を決定し、前記補間速度を出力し、現在補
間点が現在減速目標点に到達したら次の減速目標点を現
在減速目標点として終点に到達するまで繰り返す。
方法を図を用いて説明する。図１は本発明の方法を実施
するための装置の構成を示すブロック図である。図にお
いて、１は指令入力部であり、tをパラメータとして表
されたNURBS曲線などの曲線データP（t）と、送り速度
ＶF、指令加速度αを読み込む。２は曲率評価部であ
り、前記曲線上の各点での曲率半径ρ（t）と曲率半径
極小点を求め、その曲率半径極小点のすべてと前記曲線
の終点を減速目標点とする。３は目標速度設定部であ
り、前記曲率半径ρ（t）と前記指令加速度αから決ま
る曲率限界速度Ｖｃを計算し、前記曲率限界速度Ｖｃと
前記送り速度ＶFを用いて減速目標点での目標速度を設
定する。４は減速目標点設定部であり、前記減速目標点
のうち現在補間点から前記終点に向かって前記現在補間
点に最も近い減速目標点を現在減速目標点に設定する。
５は加減速設定部であり、制御周期毎に前記現在補間点
から前記現在減速目標点までの直線距離ｌｒと前記現在
減速目標点における目標速度と、前記指令加速度αを用
いて補間速度を決定し、前記補間速度を出力し、現在補
間点が現在減速目標点に到達したら次の減速目標点を現
在減速目標点として終点に到達するまで繰り返す。
【０００６】次に本発明の方法による処理の流れを図４
と図５のフローチャートを用いて説明する。まずtをパ
ラメータとして表された曲線データP（t）と、送り速度
ＶF、指令加速度αが指令入力部１を通じて読み込ま
れ、次の曲線データを読み込む必要があればそれを読み
込む（Ｓ１、Ｓ２）。曲率評価部２はパラメータtにお
ける曲線上各点での曲率半径ρ（t）を計算して曲率半
径極小点を求め（Ｓ３）、前記曲率半径極小点すべてと
曲線の終点を減速目標点とする（Ｓ４）。目標速度設定
部３は前記の各減速目標点での目標速度を設定する。こ
のとき前記の各減速目標点での曲率半径ρ（t）と指令
加速度αから式（１）を用いて求められる曲率限界速度
Ｖｃ Ｖｃ（t） =√[α・ρ（t）] …（１） と（Ｓ５）、送り速度ＶFのうち小さい方（Ｓ６）を減
速目標点での目標速度として設定し（Ｓ７）、さらに曲
線の終点での指令速度を設定する（Ｓ８）。減速目標点
設定部４は、前記現在補間点が前記現在減速目標点に到
達していれば（Ｓ９）、次の減速目標点を前記現在減速
目標点として設定する。すなわち前記減速目標点に曲線
の始点に近い方から順に１, ２, …, i,（i+１）, …と
番号をつければ、前記現在補間点がi番目の前記減速目
標点に到達していれば（Ｓ１０）、（i+１）番目の前記
減速目標点を前記現在減速目標点とする（Ｓ１１）。こ
のようにして、前記減速目標点設定部４は、減速目標点
のうち前記曲線の終点に向かって現在補間点に最も近い
点を現在減速目標点として設定する。加減速制御部５は
現在補間点から現在減速目標点までの直線距離を計算
し、残り距離とする（Ｓ１２）。残り距離、現在減速目
標点での目標速度、指令加速度から減速が必要であると
判断できるならば、前記目標速度設定部が設定した現在
減速目標点での目標速度を実現するような減速パターン
に沿って残り距離に応じた補間速度を決定し（Ｓ１
３）、減速が必要でなければ送り速度ＶFを補間速度と
して、出力セグメントデータを生成し出力する（Ｓ１
４）。そしてセグメントデータ出力後に到達する曲線上
の位置を現在補間点とし（Ｓ１５）、以降、以上の手順
を繰り返す。
と図５のフローチャートを用いて説明する。まずtをパ
ラメータとして表された曲線データP（t）と、送り速度
ＶF、指令加速度αが指令入力部１を通じて読み込ま
れ、次の曲線データを読み込む必要があればそれを読み
込む（Ｓ１、Ｓ２）。曲率評価部２はパラメータtにお
ける曲線上各点での曲率半径ρ（t）を計算して曲率半
径極小点を求め（Ｓ３）、前記曲率半径極小点すべてと
曲線の終点を減速目標点とする（Ｓ４）。目標速度設定
部３は前記の各減速目標点での目標速度を設定する。こ
のとき前記の各減速目標点での曲率半径ρ（t）と指令
加速度αから式（１）を用いて求められる曲率限界速度
Ｖｃ Ｖｃ（t） =√[α・ρ（t）] …（１） と（Ｓ５）、送り速度ＶFのうち小さい方（Ｓ６）を減
速目標点での目標速度として設定し（Ｓ７）、さらに曲
線の終点での指令速度を設定する（Ｓ８）。減速目標点
設定部４は、前記現在補間点が前記現在減速目標点に到
達していれば（Ｓ９）、次の減速目標点を前記現在減速
目標点として設定する。すなわち前記減速目標点に曲線
の始点に近い方から順に１, ２, …, i,（i+１）, …と
番号をつければ、前記現在補間点がi番目の前記減速目
標点に到達していれば（Ｓ１０）、（i+１）番目の前記
減速目標点を前記現在減速目標点とする（Ｓ１１）。こ
のようにして、前記減速目標点設定部４は、減速目標点
のうち前記曲線の終点に向かって現在補間点に最も近い
点を現在減速目標点として設定する。加減速制御部５は
現在補間点から現在減速目標点までの直線距離を計算
し、残り距離とする（Ｓ１２）。残り距離、現在減速目
標点での目標速度、指令加速度から減速が必要であると
判断できるならば、前記目標速度設定部が設定した現在
減速目標点での目標速度を実現するような減速パターン
に沿って残り距離に応じた補間速度を決定し（Ｓ１
３）、減速が必要でなければ送り速度ＶFを補間速度と
して、出力セグメントデータを生成し出力する（Ｓ１
４）。そしてセグメントデータ出力後に到達する曲線上
の位置を現在補間点とし（Ｓ１５）、以降、以上の手順
を繰り返す。
【０００７】図６は本発明の請求項２における第２の補
間方法の概念を説明する図である。図において、６１は
補間曲線、６２は曲線始点、６３は曲率半径第１極小
点、６４は曲率半径第２極小点、６５は曲線終点、６６
は曲率半径極小点間直線距離、６７は曲率半径極小点−
終点間直線距離である。この図において、曲率半径極小
点間直線距離６６と曲率半径第２極小点６４における目
標速度によって、曲率半径第１極小点６３における許容
最高初速度は決定される。同様に、曲率半径極小点−終
点間直線距離６７と曲線終点６５における目標速度によ
って、曲率半径第２極小点６４における許容最高初速度
は決定される。図７は請求項２の第２の補間方法におけ
る目標速度の設定を説明する概念図である。図におい
て、７１は曲線始点、７２は曲率半径第１極小点、７３
は曲率半径第２極小点、７４は曲線終点、７５は曲率半
径第１極小点における曲率限界速度、７６は曲率半径第
２極小点における曲率限界速度、ＶＦは指令送り速度、
７８は曲率半径第２極小点での速度と第１・第２極小点
間直線距離によって決まる曲率半径第１極小点における
許容最高初速度、７９は曲線終点での速度と第２極小点
終点間直線距離によって決まる曲率半径第２極小点にお
ける許容最高初速度、７aは曲線各点における曲率限界
速度グラフである。通常曲率半径極小点における曲率限
界速度のみを考慮した場合、補間速度は例えば曲率半径
第２極小点における曲率限界速度７６を実現されるよう
に生成される。ところが、曲線終点での速度と第２極小
点終点間直線距離によって決まる曲率半径第２極小点に
おける許容最高初速度７９も考慮した場合、本当に滑ら
かに補間するには、両者の小さい方、ここでは許容最高
初速度７９を実現しなければならないことがわかる。さ
らに、７８は曲率半径第２極小点での速度と第１・第２
極小点間直線距離によって決まる曲率半径第１極小点に
おける許容最高初速度７８も考慮して、第１・第２曲率
半径極小点間の速度パターンが生成される。
間方法の概念を説明する図である。図において、６１は
補間曲線、６２は曲線始点、６３は曲率半径第１極小
点、６４は曲率半径第２極小点、６５は曲線終点、６６
は曲率半径極小点間直線距離、６７は曲率半径極小点−
終点間直線距離である。この図において、曲率半径極小
点間直線距離６６と曲率半径第２極小点６４における目
標速度によって、曲率半径第１極小点６３における許容
最高初速度は決定される。同様に、曲率半径極小点−終
点間直線距離６７と曲線終点６５における目標速度によ
って、曲率半径第２極小点６４における許容最高初速度
は決定される。図７は請求項２の第２の補間方法におけ
る目標速度の設定を説明する概念図である。図におい
て、７１は曲線始点、７２は曲率半径第１極小点、７３
は曲率半径第２極小点、７４は曲線終点、７５は曲率半
径第１極小点における曲率限界速度、７６は曲率半径第
２極小点における曲率限界速度、ＶＦは指令送り速度、
７８は曲率半径第２極小点での速度と第１・第２極小点
間直線距離によって決まる曲率半径第１極小点における
許容最高初速度、７９は曲線終点での速度と第２極小点
終点間直線距離によって決まる曲率半径第２極小点にお
ける許容最高初速度、７aは曲線各点における曲率限界
速度グラフである。通常曲率半径極小点における曲率限
界速度のみを考慮した場合、補間速度は例えば曲率半径
第２極小点における曲率限界速度７６を実現されるよう
に生成される。ところが、曲線終点での速度と第２極小
点終点間直線距離によって決まる曲率半径第２極小点に
おける許容最高初速度７９も考慮した場合、本当に滑ら
かに補間するには、両者の小さい方、ここでは許容最高
初速度７９を実現しなければならないことがわかる。さ
らに、７８は曲率半径第２極小点での速度と第１・第２
極小点間直線距離によって決まる曲率半径第１極小点に
おける許容最高初速度７８も考慮して、第１・第２曲率
半径極小点間の速度パターンが生成される。
【０００８】図８は請求項２の第２の補間方法の手順を
示すフローチャートである。請求項１との違いは、曲率
限界速度Ｖｃ、送り速度ＶFに加えて許容最高初速度と
も比較し、目標速度を決定する点である（Ｓ２７）。図
９は本発明の請求項３における第３の補間方法を説明す
る概念図である。図において、９１は第一補間曲線、９
２は第二補間曲線、９３は第一補間曲線曲率半径極小
点、９４は第一補間曲線終点（第二補間曲線始点）、９
５は第二補間曲線曲率半径極小点、９６は第二補間曲線
終点、９７は第一補間曲線曲率半径極小点９３における
減速目標点を第一補間曲線終点にしていたとき、第一補
間曲線曲率半径極小点９３における目標速度を決定する
際に評価する減速距離、９８は第一補間曲線曲率半径極
小点９３における減速目標点を第二補間曲線曲率半径極
小点に変更したとき、第一補間曲線曲率半径極小点９３
における目標速度を決定する際に評価する減速距離であ
る。この図において、第二補間曲線の入力前は、第一補
間曲線曲率半径極小点９３の次減速目標点は第一補間曲
線終点９４であったが、第二補間曲線の入力後は第二補
間曲線曲率半径極小点９５に変更されていることを示し
ている。
示すフローチャートである。請求項１との違いは、曲率
限界速度Ｖｃ、送り速度ＶFに加えて許容最高初速度と
も比較し、目標速度を決定する点である（Ｓ２７）。図
９は本発明の請求項３における第３の補間方法を説明す
る概念図である。図において、９１は第一補間曲線、９
２は第二補間曲線、９３は第一補間曲線曲率半径極小
点、９４は第一補間曲線終点（第二補間曲線始点）、９
５は第二補間曲線曲率半径極小点、９６は第二補間曲線
終点、９７は第一補間曲線曲率半径極小点９３における
減速目標点を第一補間曲線終点にしていたとき、第一補
間曲線曲率半径極小点９３における目標速度を決定する
際に評価する減速距離、９８は第一補間曲線曲率半径極
小点９３における減速目標点を第二補間曲線曲率半径極
小点に変更したとき、第一補間曲線曲率半径極小点９３
における目標速度を決定する際に評価する減速距離であ
る。この図において、第二補間曲線の入力前は、第一補
間曲線曲率半径極小点９３の次減速目標点は第一補間曲
線終点９４であったが、第二補間曲線の入力後は第二補
間曲線曲率半径極小点９５に変更されていることを示し
ている。
【０００９】図１０は請求項３の第３の補間方法におけ
る目標速度の設定を説明する概念図である。図におい
て、１０１は第一補間曲線始点、１０２は第一補間曲線
曲率半径極小点、１０３は第一補間曲線終点（第二補間
曲線始点）、１０４は第二補間曲線曲率半径極小点、１
０５は第二補間曲線終点、ＶＦは指令送り速度、１０７
は第一補間曲線曲率半径極小点における曲率限界速度、
１０８は第二補間曲線曲率半径極小点における目標速
度、１０９は第一補間曲線終点を減速目標点としていた
ときの速度グラフである。この図において、第二補間曲
線の入力前は、例えば第一補間曲線終点１０４の目標速
度が０であった場合、生成される速度パターンは第一補
間曲線終点を減速目標点としていたときの速度グラフ１
０９のようであるが、第二補間曲線の入力後は、第一補
間曲線曲率半径極小点における曲率限界速度１０７をと
おる速度パターンが生成される。図１１は請求項３の第
３の補間方法の手順を示すフローチャートである。請求
項２との違いは、目標速度設定部において次曲線の始点
が曲率半径極小点であるかどうかを評価し、極小点であ
れば以前の設定速度をそのまま利用し、そうでない場合
は終点を減速目標点から削除する点である。
る目標速度の設定を説明する概念図である。図におい
て、１０１は第一補間曲線始点、１０２は第一補間曲線
曲率半径極小点、１０３は第一補間曲線終点（第二補間
曲線始点）、１０４は第二補間曲線曲率半径極小点、１
０５は第二補間曲線終点、ＶＦは指令送り速度、１０７
は第一補間曲線曲率半径極小点における曲率限界速度、
１０８は第二補間曲線曲率半径極小点における目標速
度、１０９は第一補間曲線終点を減速目標点としていた
ときの速度グラフである。この図において、第二補間曲
線の入力前は、例えば第一補間曲線終点１０４の目標速
度が０であった場合、生成される速度パターンは第一補
間曲線終点を減速目標点としていたときの速度グラフ１
０９のようであるが、第二補間曲線の入力後は、第一補
間曲線曲率半径極小点における曲率限界速度１０７をと
おる速度パターンが生成される。図１１は請求項３の第
３の補間方法の手順を示すフローチャートである。請求
項２との違いは、目標速度設定部において次曲線の始点
が曲率半径極小点であるかどうかを評価し、極小点であ
れば以前の設定速度をそのまま利用し、そうでない場合
は終点を減速目標点から削除する点である。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、従来よりも残り距離の評価が正しく行われると
ともに、減速が必要である曲率半径極小点における目標
速度が設定でき、曲線の形状に適した速い速度で移動す
るなめらかな加減速制御を行えるようになる。請求項２
の発明によれば、各減速目標点での目標速度をより高速
に設定可能、かつ現在補間点から現在減速目標点を経て
その次の減速目標点までスムーズに加減速可能となり、
より高速にかつ軌跡が滑らかな曲線補間が実現されると
いう効果がある。請求項３の発明によれば、曲率半径極
小点ではない曲線接続点で無駄に減速することがなくな
り、入力された曲線群全体にわたってより高速な補間が
実現されるという効果がある。
よれば、従来よりも残り距離の評価が正しく行われると
ともに、減速が必要である曲率半径極小点における目標
速度が設定でき、曲線の形状に適した速い速度で移動す
るなめらかな加減速制御を行えるようになる。請求項２
の発明によれば、各減速目標点での目標速度をより高速
に設定可能、かつ現在補間点から現在減速目標点を経て
その次の減速目標点までスムーズに加減速可能となり、
より高速にかつ軌跡が滑らかな曲線補間が実現されると
いう効果がある。請求項３の発明によれば、曲率半径極
小点ではない曲線接続点で無駄に減速することがなくな
り、入力された曲線群全体にわたってより高速な補間が
実現されるという効果がある。
【図１】実施例における数値制御装置の構成図
【図２】本発明請求項１の方法の概念図（その１）
【図３】本発明請求項１の方法の概念図（その２）
【図４】本発明の方法の手順を示すフローチャート（そ
の１）
の１）
【図５】本発明の方法の手順を示すフローチャート（そ
の２）
の２）
【図６】請求項２の方法の概念を説明する図
【図７】請求項２の方法の目標速度の設定を説明する図
【図８】請求項２の方法の手順を示すフローチャート
【図９】請求項３の方法の概念を説明する図
【図１０】請求項３の方法の目標速度の設定を説明する
図
図
【図１１】請求項３の方法の手順を示すフローチャート
【図１２】従来技術の方法の概念を説明する図
１ 指令入力部 ２ 曲率評価部 ３ 目標速度設定部 ４ 減速目標点設定部 ５ 加減速制御部
Claims (3)
- 【請求項１】曲線データを入力する指令入力部と、その
データから曲率半径と曲率半径極小点を求める曲率評価
部と、目標速度設定部と、減速目標点設定部と、加減速
設定部とからなる数値制御装置において、以下の手順を
踏んで曲線の補間計算をすることを特徴とする曲線補間
加減速制御方法。 （１）送り速度データと曲線形状データを含む曲線補間
データと指令加速度を入力し、（２）前記曲線の曲率半
径極小点をすべて求め、（３）前記送り速度と、前記曲
率半径極小点での曲率半径と、前記指令加速度とを用い
てそれぞれの前記曲率半径極小点での曲率限界速度を求
め、（４）前記曲率半径極小点すべてと前記曲線上の終
点を減速目標点として設定し、（５）前記曲率限界速度
を用いて前記減速目標点における目標速度を決定し、
（６）前記減速目標点のうち、前記曲線の終点に向かっ
てある時刻における現在補間点に最も近い点を現在減速
目標点とし、（７）前記現在補間点と前記現在減速目標
点との間の直線距離と、前記現在減速目標点における目
標速度と、前記指令加速度を用いて前記時刻における補
間速度を決定し、（８）前記曲線補間データと前記補間
速度を用いて前記時刻の１制御周期後時刻における補間
点を決定し、（９）前記補間点が前記現在減速目標点に
到達するまで（７）、（８）を繰り返し、前記補間点が
前記現在減速目標点に到達し、（１０）もし前記現在減
速目標点が前記曲線の終点でないならば次減速目標点を
新たに現在減速目標点に設定し、（１１）前記補間点が
前記曲線の終点に到達するまで前記ステップ（７）〜
（１０）を繰す。 - 【請求項２】前記現在減速目標点で目標速度を決定する
際は、前記現在減速目標点での曲率限界速度と、現在減
速目標点と前記曲線の終点に向かって現在減速目標点に
最も近い次減速目標点と前記指令加速度から決まる前記
現在減速目標点における許容最高初速度とを用いて決定
することを特徴とする請求項１記載の曲線補間加減速制
御方法。 - 【請求項３】前記現在減速目標点で目標速度を決定する
際は、以下の手順を踏むことを特徴とする請求項１記載
の曲線補間加減速制御方法。 （１）滑らかに接続される連続した複数の前記曲線補間
データを入力し、（２）滑らかに接続される連続した曲
線を生成し、（３）滑らかに接続された各前記曲線の終
点が曲率半径極小点でない場合は、前記終点を始点とす
る滑らかに接続された次曲線上の最初の曲率半径極小点
を減速目標点として前記終点と置き換える。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31644698A JP4085418B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 曲線補間加減速制御方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31644698A JP4085418B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 曲線補間加減速制御方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000148223A true JP2000148223A (ja) | 2000-05-26 |
| JP2000148223A5 JP2000148223A5 (ja) | 2005-10-27 |
| JP4085418B2 JP4085418B2 (ja) | 2008-05-14 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31644698A Expired - Fee Related JP4085418B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 曲線補間加減速制御方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102331744A (zh) * | 2010-07-12 | 2012-01-25 | 发那科株式会社 | 具有控制圆弧动作的速度的功能的机床的数值控制装置 |
| WO2012049866A1 (ja) | 2010-10-13 | 2012-04-19 | オムロン株式会社 | 制御装置、制御システムおよび制御方法 |
| CN102981455A (zh) * | 2012-12-04 | 2013-03-20 | 杭州电子科技大学 | 一种针对嵌入式系统的nurbs曲线实时插补方法 |
| CN103454979A (zh) * | 2013-09-11 | 2013-12-18 | 大连理工计算机控制工程有限公司 | 一种封装成PLCOpen指令的变速曲线圆弧快速插补方法 |
| CN103699056A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-04-02 | 嘉兴学院 | 高速高精度数控加工的小线段实时平滑过渡插补方法 |
| CN109839901A (zh) * | 2017-11-24 | 2019-06-04 | 友嘉实业股份有限公司 | 加工时间预估系统 |
| CN117351109A (zh) * | 2023-09-05 | 2024-01-05 | 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 | 一种盾构隧道的截面曲线重构方法 |
| TWI831648B (zh) * | 2023-03-16 | 2024-02-01 | 國立臺灣科技大學 | 電腦數值控制車床之預測加工時間方法 |
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| CN103926880A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-07-16 | 张万军 | 一种高速、高精度插补处理的数控系统 |
| CN105045210B (zh) * | 2015-07-13 | 2019-10-29 | 苏州谷夫道自动化科技有限公司 | Cnc数控设备自适应控制弓高误差的平滑插补方法 |
| CN109656200B (zh) * | 2018-12-10 | 2020-09-25 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 机台的柔性加减速控制方法及系统 |
-
1998
- 1998-11-06 JP JP31644698A patent/JP4085418B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO2012049866A1 (ja) | 2010-10-13 | 2012-04-19 | オムロン株式会社 | 制御装置、制御システムおよび制御方法 |
| US9606524B2 (en) | 2010-10-13 | 2017-03-28 | Omron Corporation | Control apparatus, control system and control method |
| CN102981455A (zh) * | 2012-12-04 | 2013-03-20 | 杭州电子科技大学 | 一种针对嵌入式系统的nurbs曲线实时插补方法 |
| CN103454979A (zh) * | 2013-09-11 | 2013-12-18 | 大连理工计算机控制工程有限公司 | 一种封装成PLCOpen指令的变速曲线圆弧快速插补方法 |
| CN103699056A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-04-02 | 嘉兴学院 | 高速高精度数控加工的小线段实时平滑过渡插补方法 |
| CN103699056B (zh) * | 2013-12-02 | 2016-06-01 | 嘉兴学院 | 高速高精度数控加工的小线段实时平滑过渡插补方法 |
| CN109839901A (zh) * | 2017-11-24 | 2019-06-04 | 友嘉实业股份有限公司 | 加工时间预估系统 |
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| CN117351109A (zh) * | 2023-09-05 | 2024-01-05 | 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 | 一种盾构隧道的截面曲线重构方法 |
| CN117351109B (zh) * | 2023-09-05 | 2024-06-07 | 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 | 一种盾构隧道的截面曲线重构方法 |
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| JP4085418B2 (ja) | 2008-05-14 |
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