[發(fā)明專利]高速高精度數(shù)控加工的小線段實(shí)時(shí)平滑過(guò)渡插補(bǔ)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310680712.8
• 申請(qǐng)日: 2013-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN103699056A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張禮兵;吳婷;黃風(fēng)立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉興學(xué)院
• 主分類號(hào): G05B19/4103
• 分類號(hào): G05B19/4103
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種高速高精度數(shù)控加工的小線段實(shí)時(shí)平滑過(guò)渡插補(bǔ)方法，其特征在于，包括：人機(jī)界面模塊、程序解釋模塊、刀具補(bǔ)償模塊、粗插補(bǔ)模塊、精插補(bǔ)模塊，其中：人機(jī)界面模塊將待加工零件的數(shù)控加工程序傳遞給程序解釋模塊，由程序解釋模塊對(duì)數(shù)控加工程序進(jìn)行解釋，提取加工路徑信息，通過(guò)刀具補(bǔ)償模塊進(jìn)行刀具補(bǔ)償，得到刀具路徑信息，將該路徑信息傳輸?shù)酱植逖a(bǔ)模塊，在插補(bǔ)運(yùn)算前將相鄰線段的轉(zhuǎn)接點(diǎn)附近采用過(guò)控制頂點(diǎn)三次B樣條曲線進(jìn)行曲線平滑過(guò)渡連接，生成曲率連續(xù)的平滑刀具路徑，生成的過(guò)渡曲線與原始路徑的最大偏差值小于或等于系統(tǒng)設(shè)定的最大誤差值，再對(duì)生成曲率連續(xù)的平滑刀具路徑進(jìn)行速度規(guī)劃和插補(bǔ)運(yùn)算，最后將得到的插補(bǔ)數(shù)據(jù)輸送到精插補(bǔ)模塊，精插補(bǔ)模塊經(jīng)過(guò)數(shù)字積分插補(bǔ)運(yùn)算，將處理后的數(shù)據(jù)輸送到驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)；

所述的粗插補(bǔ)模塊包括：生成過(guò)渡曲線單元、速度規(guī)劃單元和插補(bǔ)運(yùn)算單元，根據(jù)刀具補(bǔ)償模塊傳來(lái)的刀具路徑信息，將相鄰線段的轉(zhuǎn)接點(diǎn)附近采用過(guò)控制頂點(diǎn)三次B樣條曲線進(jìn)行曲線平滑過(guò)渡連接，生成曲率連續(xù)的平滑刀具路徑，速度規(guī)劃單元采用S形加減速模型對(duì)生成曲率連續(xù)的平滑刀具路徑進(jìn)行速度規(guī)劃，計(jì)算每個(gè)插補(bǔ)周期的進(jìn)給速度，插補(bǔ)運(yùn)算單元根據(jù)速度規(guī)劃得到的進(jìn)給速度計(jì)算每個(gè)插補(bǔ)周期的插補(bǔ)長(zhǎng)度，并向參與運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸進(jìn)行分解，伺服軸得到每個(gè)插補(bǔ)周期的運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度；

所述的生成過(guò)渡曲線單元包括：計(jì)算刀具路徑中每相鄰線段的長(zhǎng)度和夾角、根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)允許誤差確定線段的轉(zhuǎn)接長(zhǎng)度、相鄰線段轉(zhuǎn)接線段采用過(guò)控制頂點(diǎn)三次B樣條曲線進(jìn)行曲線過(guò)渡，過(guò)控制頂點(diǎn)三次B樣條曲線與線段連接點(diǎn)處的切線與線段方向一致，生成曲率連續(xù)的過(guò)渡曲線的平滑刀具路徑與原始路徑的最大偏差值小于數(shù)控系統(tǒng)的允許誤差值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高精度數(shù)控加工的小線段實(shí)時(shí)平滑過(guò)渡插補(bǔ)方法，其特征是，所述的人機(jī)交面模塊包括：程序加工單元、軌跡仿真單元、實(shí)時(shí)監(jiān)控單元、參數(shù)管理單元，其中：程序加工單元將選擇的待加工零件的數(shù)控加工程序傳送到程序解釋模塊中進(jìn)行程序檢查和程序翻譯。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高精度數(shù)控加工的小線段實(shí)時(shí)平滑過(guò)渡插補(bǔ)方法，其特征是，所述的程序解釋模塊包括：程序檢查單元和程序翻譯單元，其中：程序檢查單元對(duì)數(shù)控加工程序進(jìn)行詞法分析、語(yǔ)法分析和語(yǔ)義分析，檢查數(shù)控加工程序是否存在錯(cuò)誤，如果數(shù)控加工代碼有誤，則進(jìn)行出錯(cuò)處理，否則，將數(shù)據(jù)輸送到程序翻譯單元；程序翻譯單元從數(shù)控加工程序中提取運(yùn)動(dòng)軸的位置坐標(biāo)信息和加工工藝參數(shù)信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高精度數(shù)控加工的小線段實(shí)時(shí)平滑過(guò)渡插補(bǔ)方法，其特征是，所述的刀具補(bǔ)償模塊包括：刀補(bǔ)路徑計(jì)算單元和刀具路徑轉(zhuǎn)接單元，其中：刀路徑跡計(jì)算單元采用矢量方法計(jì)算刀補(bǔ)路徑，根據(jù)刀補(bǔ)路徑方向矢量與半徑矢量定義，分析并計(jì)算出兩者之間的關(guān)系，確定刀具中心路徑；刀具路徑轉(zhuǎn)接單元根據(jù)轉(zhuǎn)接角的大小確定采用縮短型、伸長(zhǎng)型或插入型進(jìn)行刀具路徑轉(zhuǎn)接；刀具補(bǔ)償模塊采用C刀具功能刀具補(bǔ)償方式進(jìn)行刀具補(bǔ)償，將數(shù)控程序所描述的加工輪廓信息轉(zhuǎn)換為刀具路徑信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高精度數(shù)控加工的小線段實(shí)時(shí)平滑過(guò)渡插補(bǔ)方法，其特征是，所述的精插補(bǔ)模塊根據(jù)粗插補(bǔ)模塊的插補(bǔ)運(yùn)算單元得到的參與運(yùn)動(dòng)軸的每個(gè)插補(bǔ)周期的運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度，采用數(shù)字積分法插補(bǔ)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將每個(gè)插補(bǔ)周期處理后的數(shù)據(jù)輸送到參與運(yùn)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，從而完成數(shù)控加工任務(wù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高精度數(shù)控加工的小線段實(shí)時(shí)平滑過(guò)渡插補(bǔ)方法，其特征是，所述的速度規(guī)劃單元是指生成曲率連續(xù)的過(guò)渡曲線的平滑刀具路徑在轉(zhuǎn)接約束速度條件下按照S形加減速模型規(guī)劃每個(gè)插補(bǔ)周期刀具沿著平滑曲線運(yùn)動(dòng)的速度，轉(zhuǎn)接約束條件包括過(guò)控制頂點(diǎn)三次B樣條過(guò)渡曲線在插補(bǔ)時(shí)所允許的約束速度和機(jī)床動(dòng)力學(xué)特性的最大進(jìn)給約束速度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高精度數(shù)控加工的小線段實(shí)時(shí)平滑過(guò)渡插補(bǔ)方法，其特征是，所述的插補(bǔ)運(yùn)算單元是指根據(jù)速度規(guī)劃單元得到各個(gè)插補(bǔ)周期的進(jìn)給速度，并計(jì)算出每個(gè)插補(bǔ)周期運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)，由過(guò)控制頂點(diǎn)三次B樣條曲線求出每個(gè)插補(bǔ)周期的參數(shù)樣條的坐標(biāo)值，得到參與運(yùn)動(dòng)軸在每個(gè)插補(bǔ)周期的運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度。