[發明專利]曲線速度規劃方法、裝置及其數控加工路徑數據處理方法

有效

• 申請號: 201510072415.4
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104678899B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 龐華沖
• 申請（專利權）人: 北京配天技術有限公司
• 主分類號: G05B19/4103
• 分類號: G05B19/4103
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙)44280
• 代理人: 王建鵬

技術領域

本發明涉及數控加工技術領域，尤其涉及一種基于NURBS曲線插補的曲線速度規劃方法、裝置及應用NURBS曲線插補速度規劃的數控加工路徑數據處理方法。

背景技術

數控加工系統中，CAM(computer Aided Manufacturing，計算機輔助制造)軟件常常將復雜曲線分解為細密的小線段，作為數控系統的插補軌跡。近年來，CAM逐漸使用NURBS(非均勻B樣條)曲線的形式來擬合復雜曲線，并將NURBS的參數發送給數控加工系統作為插補數據。這樣能夠大大減小傳輸文件的提交，并且由于避免了頻繁的加速和減速，使加工效率遠遠高于小線段加工，因此NURBS插補正在成為數控加工的主流趨勢。

由于NURBS曲線的曲率是非線性變化的，這使得加工過程中必須實時計算插補速度和加速度，避免超出加工誤差限制和機床加速能力限制。盡管現有的插補算法通常能夠在允許的最大速度曲線的限制下進行加速段的插補，但這些算法無法考慮減速階段的速度突變，導致加速度超出最大向心加速度的限制。

因此，現有技術中通過回溯法或雙向加速法來避免減速階段的加速度超出限制。但是，使用回溯法時，為了得到符合加速度要求的速度曲線而回溯計算的次數是無法預測的，并且每次回溯時加速階段末速度的遞減量沒有可行的估計方法，只能通過多次計算來試探。同時，回溯之后插補點要重新計算，插補點的速度也要重新估計，這樣的算法計算量巨大，非常耗時，無法保證在一個插補周期內完成多插補點回溯并重新計算，因此在實時插補中的應用空間有限。使用雙向加速法時，兩端初始速度差距較大時會造成初速度較大的一側停止插補而等待另一側插補，直至另一側插補速度到達滿足相遇的要求為止。由于雙向同時開始插補，實際加工中如果正向插補需要等待反向插補一個以上的周期，會造成正向插補速度和位置無法控制，因此這種情況下無法使用該算法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于NURBS曲線插補的曲線速度規劃方法、裝置及應用NURBS曲線插補速度規劃的數控加工路徑數據處理方法，能夠預先計算減速階段加速度超出限制的插補點，從而避免加速階段末速度過高而導致加速度超出限制。

為解決上述問題，本發明提供一種數控加工路徑數據的處理方法，所述方法包括：獲取具有NURBS曲線的數控加工路徑數據；獲取所述NURBS曲線上參數步長Δu_i內的加速度a_i；將所述NURBS曲線各處的加速度a_i與最大允許加速度比較以確定加速度敏感點，并根據確定的加速度敏感點確定加速度敏感區間；確定所述加速度敏感區間的中間點，以作為所述敏感區間內加速和減速的分界點；計算所述中間點的速度值，以作為目標速度；以及根據所述目標速度對所述加速度敏感區間進行加速和減速的規劃，以得到規劃后的NURBS曲線的數控加工路徑數據。

其中，所述將所述NURBS曲線各處的加速度與最大允許加速度比較以確定加速度敏感點，并根據確定的加速度敏感點確定加速度敏感區間的步驟包括：計算NURBS曲線各處的曲率1/ρ_i，并根據弦高誤差δmax的限制條件和向心加速度a_max的限制條件確定最大允許速度曲線；以及計算各參數步長Δu_i內的加速度，并當參數步長Δu_i內的加速度a_i大于最大允許加速度且參數步長Δu_i+n內的加速度a_i+n小于所述最大允許加速度時，確定與所述最大允許加速度差值最小的加速度對應的參數步長的端點為加速度敏感點，并根據確定的加速度敏感點確定加速度敏感區間。

其中，所述根據所述目標速度對所述加速度敏感區間進行加速和減速的規劃，以得到規劃后的NURBS曲線的數控加工路徑數據的步驟包括：判斷插補點對應的參數是否進入所述加速度敏感區間；以及當確定插補點對應的參數進入所述加速度敏感區間時，從所述加速度敏感區間的一側端點作為起始點開始向所述中間點加速，并從所述中間點向另一側端點作為終點減速。