[發明專利]曲線插補方法、設備及計算機可讀存儲介質

有效

• 申請號: 201810866164.0
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN109164759B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 劉煥;柏子平
• 申請（專利權）人: 深圳市匯川技術股份有限公司
• 主分類號: G05B19/41
• 分類號: G05B19/41
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 陸軍

本發明提供了一種曲線插補方法、設備及計算機可讀存儲介質，所述曲線插補方法，包括：根據待處理軌跡曲線上的起點、終點以及位于所述起點和終點之間的N?1個取樣點創建引導數組，所述引導數組中的N+1個值分別對應所述起點至起點、起點至各個取樣點、起點至終點的弧長，其中N為整數；對所述待處理軌跡曲線進行速度規劃，獲得所述待處理軌跡曲線上各點的弧長關于時間t的弧長時間函數；依次根據所述引導數組、弧長時間函數、前一插補周期的插補參數及對應的弧長，計算后一插補周期的插補參數。本發明可以對任意參數化曲線以弧長進行插補，使進給速度規劃路徑距離與實際插補路徑距離一致，在實際應用中可使各軸運動更加平穩精確。

技術領域

本發明涉及自動控制領域，更具體地說，涉及一種曲線插補方法、設備及計算機可讀存儲介質。

背景技術

參數化曲線插補技術已被越來越多的商用數控系統或機器人控制系統采用，這些系統即使不直接提供參數化曲線插補的用戶代碼，也會在系統內部采用參數化曲線進行軌跡平滑，因此都涉及參數化曲線的插補過程。

為了提高系統的軌跡跟隨精度，一般在軌跡插補之前采用前加減速算法進行速度規劃得到速度曲線，然后在每個插補周期獲得一個周期內的插補距離進行軌跡插補。目前已有的通用參數化曲線插補方法包括泰勒展開法、反饋插補法和多項式擬合法。泰勒展開法通過構建進給速度、曲線參數與時間的關系來計算新的插補參數，其中應用最多的是一階和二階泰勒展開法；反饋插補法通過迭代計算確保相鄰插補點之間的距離與規劃距離一致；多項式擬合法通過預先生成曲線參數與插補距離之間的大量分段多項式函數來實現高精度計算。

目前在參數化曲線插補中，通常以速度波動為標準判斷插補方法的精確性，即相鄰插補點之間的距離與規劃距離之間的偏差占規劃距離的百分比。因此上述插補方法都以此標準進行插補算法設計，力求最低的速度波動。

然而，由于進行進給速度規劃時采用軌跡曲線的弧長作為路徑距離，而以低速度波動為目標的已有插補方法實際上是以弦長進行插補，這就造成進給速度規劃距離與實際距離之間不一致(弧長距離大于弦長距離)，若要確保當前路徑插補完畢則會引起拖尾現象，若忽略該偏差而直接進行下一段軌跡插補則會引起速度突變。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對上述參數化曲線插補方案無法兼顧拖尾和速度突變的問題，提供一種曲線插補方法、設備及計算機可讀存儲介質。

本發明解決上述技術問題的技術方案是，提供一種曲線插補方法，包括：

根據待處理軌跡曲線上的起點、終點以及位于所述起點和終點之間的N-1個取樣點創建引導數組，所述引導數組中的N+1個值分別對應所述起點至起點、所述起點至各個取樣點、所述起點至終點的弧長，其中N為整數；

對所述待處理軌跡曲線進行速度規劃，獲得所述待處理軌跡曲線上各點的弧長關于時間t的弧長時間函數；

依次根據所述引導數組、所述弧長時間函數、前一插補周期的插補參數及對應的弧長，計算后一插補周期的插補參數。

在本發明所述的曲線插補方法中，所述待處理軌跡曲線中，所述起點、N-1個取樣點以及終點所對應的待處理軌跡曲線的參數構成等差數列。

在本發明所述的曲線插補方法中，所述根據所述引導數組、所述弧長時間函數、前一插補周期的插補參數及對應的弧長，計算后一插補周期的插補參數包括：

(a)根據前一插補周期的插補參數、前一插補周期對應的第一弧長、后一插補周期對應的第二弧長以及所述引導數組中的值，獲得插補基準值和弧長增量；

(b)根據所述插補基準值計算后一插補周期的插補參數預估值，并計算所述待處理軌跡曲線上的所述插補基準值至后一插補周期的插補參數預估值之間的弧長的絕對值；