[發明專利]五軸數控系統刀心點插補路徑插值方法

有效

• 申請號: 201010581315.1
• 申請日: 2010-12-09
• 公開（公告）號: CN102566511A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 林滸;孫維堂;劉峰;鄭飂默;王峰;蓋榮麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司;沈陽高精數控技術有限公司
• 主分類號: G05B19/41
• 分類號: G05B19/41
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李曉光

1.一種五軸數控系統刀心點插補路徑插值方法，用于通過控制具有三個線性軸和兩個旋轉軸的五軸機床用的數控系統，其特征在于包括以下步驟：

指令解析：確定路徑起始點和終點的刀心點位置信息和刀具方向信息，刀心點進給速度、插補周期；同時通過系統內五軸機床結構參數，確定工件坐標系內編程指令信息到機床坐標系下軸位置信息的轉換關系；

路徑插值預處理：確定刀心點插補步長和段長，以及按照編程指令所需的刀心點插補周期數；

最短軸插補時間計算：確定完成整個刀心點插補路徑所需要的各軸運動行程，結合各軸的最大限制速度，計算出完成刀心點插補路徑所需的最短軸插補時間和軸插補周期數；

速度約束最短插補周期數：根據刀心點插補周期數和軸插補周期數，確定速度約束條件下的最短插補周期數；

各軸插補位置計算：根據最短插補周期數對刀心點軌跡進行處理，確定各軸每個插補周期的運動位置，然后通過逆向運動學計算完成各軸的運動信息計算；

加速度約束判斷：對各軸進行加速度約束判斷，當各軸運動符合加速度約束要求時，則將各軸運動信息經過三次樣條平滑處理后發給伺服，結束本次操作。

2.按權利要求1所述的五軸數控系統刀心點插補路徑插值方法，其特征在于：如果各軸運動不符合加速度約束要求時，返回最短軸插補時間計算步驟。

3.按權利要求1所述的五軸數控系統刀心點插補路徑插值方法，其特征在于：

刀心點插補時間為：

其中，L為指令速度F下的每個插補周期的刀具中心點的移動距離，D為起始點到終點的刀具中心點距離段長度，t為插補周期。

4.按權利要求3所述的五軸數控系統刀心點插補路徑插值方法，其特征在于：

指令速度F下的每個插補周期的刀具中心點的移動距離L為：

L＝F×t

其中F為刀心點進給速度。

5.按權利要求3所述的五軸數控系統刀心點插補路徑插值方法，其特征在于：

起始點到終點的刀具中心點距離段長度D為：

D=((xe-xs)2+(ye-ys)2+(ze-zs)2)]]>

其中，xs、ys、zs為路徑起始點的刀具中心點位置坐標，xe、ye、ze為路徑起終點的刀具中心點位置坐標。

最短軸插補時間通過以下公式計算

tmin=max(Δxnmx,Δynmy,Δznmz,Δαnmα,Δβnmβ)]]>

其中，各軸最大速度分別為nmx、nmy、nmz、nma和nmc，各軸運動行程分別為Δx、Δy、Δz、Δα和Δβ。

6.按權利要求1所述的五軸數控系統刀心點插補路徑插值方法，其特征在于：

速度約束最短插補周期數為

其中，L為指令速度下的每個插補周期的刀具中心點的移動距離，D為起始點到終點的刀具中心點距離段長度，t為插補周期，tmin為最短軸插補時間。