[發明專利]應用于工具機的加工路徑最佳化方法

無效

• 申請號: 201210170357.5
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN102707671A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 黃漢邦;李柏霆;王唯任
• 申請（專利權）人: 蘇州新代數控設備有限公司
• 主分類號: G05B19/41
• 分類號: G05B19/41
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 王玉國;陳忠輝

技術領域

本發明涉及一種應用于工具機的加工路徑最佳化方法，具體涉及用于工具機的加工路徑軌跡生成與內插的方法。

背景技術

隨著計算機數值控制（Computer?Numerical?Control，CNC）工具機設備的進步，傳統以線段插補的加工路徑規劃方式已不能滿足高速度、高精度的要求，需使用更先進的插補方式來描述復雜的曲面或曲線，最廣泛被使用的插補方式多為B-Spline、三次云形線（Cubic?Spline）、多項式曲線或是直接線性插補，這些方法都存在著缺點。

然而，利用B-Spline作為插補曲線的插補器最常見的就是NURBS?（Non-uniform?rational?B-Spline），NURBS在應用上最大的麻煩點就是所生成的軌跡并不一定會通過控制點，也就是要經過指定的軌跡，就必須要反求出相對應的控制點讓工具機去追蹤。

另外，Cubic?Spline以及多項式的曲線之形狀較難自由調控，Cubic?Spline雖然圓滑，但較難生成比較硬直的曲線，多項式曲線則非常容易發生震幅過大與抖動的問題。

而直接線性插補方式所生出的軌跡在速度（一次微分）的部分就已經不連續，對工具機容易造成傷害與震動的問題，故少被使用。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種應用于工具機的加工路徑最佳化方法，旨在解決一般插補曲線常發生的問題，如生成的加工路徑軌跡不一定會經過所有控制點或生成的軌跡容易發生震幅過大與抖動的問題。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

應用于工具機的加工路徑最佳化方法，特點是：

提供加工程序，并解譯加工程序；

提供路徑規劃單元，其接收經解譯的加工程序，并依據數值控制參數規劃出加工路徑；

提供張力云形線的軌跡插補算法的插補器將加工路徑做平滑化處理；?

提供動程規劃單元，依據數值控制參數及張力云形線的軌跡插補算法的插補器，賦予平滑化處理的加工路徑的運動特性；

提供插值單元，依據數值控制參數及張力云形線的軌跡插補算法的插補器，對已完成動程規劃的具有運動特性的加工路徑的數據，進行插補運算并產生插值命令；

提供驅動器，將插值命令發送至驅動器；

利用驅動器發出控制信號以驅動并控制軸向馬達；

提供位置感測組件，其將軸向馬達的位置信息回饋至驅動器。

進一步地，上述的應用于工具機的加工路徑最佳化方法，所述加工路徑包含復數個控制點。

更進一步地，上述的應用于工具機的加工路徑最佳化方法，所述控制點由張力云形線的軌跡插補算法的插補器設定邊界條件。

更進一步地，上述的應用于工具機的加工路徑最佳化方法，所述邊界條件為控制點的位置、速度與加速度。

再進一步地，上述的應用于工具機的加工路徑最佳化方法，所述張力云形線的軌跡插補算法的插補器包含一張力值系用于調整加工路徑的控制點間曲線的圓滑程度。

再進一步地，上述的應用于工具機的加工路徑最佳化方法，所述張力云形線的軌跡插補算法的插補器包含一時間值系用于調整加工路徑從一控制點至另一控制點所經過的時間。

再進一步地，上述的應用于工具機的加工路徑最佳化方法，所述賦予平滑化處理的加工路徑的運動特性包含賦予加工路徑速度與加速度。

本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在：

本發明基于張力云形線（Tension?Spline）的最佳化插補軌跡生成方法，利用此方法所生成的插補軌跡能平滑地經過所有控制點，由更改張力值，可以調整各段曲線的圓滑程度，只要曲線邊界條件相符合，利用此方法可以自由地合并任意兩條插補軌跡，進而達成不間斷在線軌跡生成的目的。

由張力云形線（Tension?Spline）的軌跡插補算法調整張力值后，可以達到通過所有控制點、軌跡平順以及軌跡形狀方便調控等優點。

附圖說明

下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明：

圖1：本發明應用于工具機的加工路徑最佳化方法流程圖；

圖2：CNC機械裝置的數值控制器方塊示意圖；

圖3：本發明的加工程序示意圖；

圖4：本發明的不同張力值對于加工路徑的影響示意圖。

具體實施方式

本發明提出利用Tension?Spline作為插補曲線的算法可以做到通過所有控制點、軌跡平順以及軌跡形狀方便調控的優點。