[發明專利]結合空間曲線插補算法的點膠機連續運動軌跡控制和優化方法

有效

• 申請號: 202110697821.5
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113534743B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 張志青;昌浩田;尚應榮
• 申請（專利權）人: 廣東安達智能裝備股份有限公司
• 主分類號: G05B19/4103
• 分類號: G05B19/4103
• 代理公司: 深圳市蘭鋒盛世知識產權代理有限公司 44504
• 代理人: 陳雙喜

1.結合空間曲線插補算法的點膠機連續運動軌跡控制和優化方法，包括點膠機上位機，點膠機上位機設有以下模塊：

所述點膠機上位機內設有控制系統，所述控制系統中設有誤差分析模塊、誤差限定模塊、計算模塊、測試模塊和運動控制器；

結合空間曲線插補算法的點膠機連續運動軌跡控制和優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：設定插補速度v(t)和插補周期T；

S2：設定加工軌跡起點，終點坐標對應的參數u(0)、u(n)；

S3：計算參數函數u(t)的一二階導數；

取映射關系u作為中間映射，即可以知道p(t)=f(u(t))，其中p為中間插補點信息；

S4：計算參數函數在t(i)處帶有中值定理的二階泰勒展示；

S5：利用二分法求出插補點對應的參數值u_(i+1)；給定允許的速度誤差，在速度的誤差范圍下，寫出速度誤差函數；

S6：將參數值u_(i+1)帶入曲線表達式，得到插補點坐標；

所述S6，根據用戶給定的空間特征點生成曲線類型；而其曲線表達式C表示為：

P(x(u(t)),y(u(t)),z(u(t)))=a_ntⁿ+a_n-1t^n-1+…+a₁t+a₀；

將參數值u_(i+1)代入曲線表達式c中，求出下一個插補點的坐標信息，即P(x(u(t_i+1),y(u(t _i+1),z(u(t _i+1))。

S7：判斷是否終點；

所述S7，對設定的插補速度做誤差分析ε=ε(u(t _i+1),u＿(i+1))；插補的輪廓誤差來自于小線段逼近實際曲線所產生的弓高誤差；判斷是否到達終點P_n，否則重復步驟S3，直到到達終點。

2.根據權利要求1所述的結合空間曲線插補算法的點膠機連續運動軌跡控制和優化方法，其特征在于，所述S1，在點膠機上位機界面根據工件的表面特征與工藝要求，設定所需要的空間軌跡特征點與對應的速度約束；在取得點位特征后，根據軌跡的連續性特點，使用運動編程指令將特征點形成加工軌跡，按照要求編寫用戶加工程序，并測試點位的準確定。

3.根據權利要求1所述的結合空間曲線插補算法的點膠機連續運動軌跡控制和優化方法，其特征在于，所述S2，把已有的離線軌跡程序加載進入底層運動控制器中，控制器根據軌跡的運動屬性與運動類型把軌跡分成若干段落，其中軌跡類型有直線與圓弧類型；軌跡的分段是以特征點為間隔的，針對兩個特征點之間的軌跡，運動控制器再根據約束條件進行粗插補運算。

4.根據權利要求3所述的結合空間曲線插補算法的點膠機連續運動軌跡控制和優化方法，其特征在于，所述S3，根據用戶所設定的點位信息與速度約束信息，對兩點之間的軌跡進行插補運算，所采用的插補規則是通過把空間曲線表示為空間曲線參數化方程的形式，我們可以得到三個不同的函數x(t)、y(t)、z(t)，分別是時間t的函數；其函數分別是空間曲線在三維空間中的三個平面的投影方程，而空間點位f(x,y,z)的投影分別是當前x(t)、y(t)、z(t)對應的點。

5.根據權利要求1所述的結合空間曲線插補算法的點膠機連續運動軌跡控制和優化方法，其特征在于，所述S4，通過對公式兩邊同求導數，最終可以得到映射關系u對于時間t的一階導數與二階導數，這兩項將用于后續對u(t)的二階泰勒展開，如下式所示：

u(t _i+1)= u(t_i)+·T+,θ∈（u(t _i), u(t _i+1)）（1）。

6.根據權利要求1所述的結合空間曲線插補算法的點膠機連續運動軌跡控制和優化方法，其特征在于，所述S5，給定允許的速度誤差ε0，在速度的誤差范圍下，寫出速度誤差函數；利用二分法求出下一個插補點對應參數值u_(i+1)；

插補步長P_iP_i+1主要取決于如下公式：

= T·v(t _i)（2）

并有：

Δh=-T·v(t _i)（3）

實際工程中，為了提高算法的有效性并及時作出響應，上述并不是完全相等，而是允許在限定的誤差 范圍內；從而對于任意小的ε0,將公式（2）改寫為｜Δh｜＜ε ；

顯然的，當θ=0時, u(t _i+1)= u(t _i)+｜u= u(t ₁) ·T，也即是其前兩項為其主要部分；

自變量越大，步長越大，所以減小自變量，對應地就縮小了步長，從而要么為情況一：

當θ= u(t _i)時，Δh≤0；

當θ= u(t _i+1)時，Δh≥0；

要么為情況二：

當θ= u(t _i)時，Δh≥0；

當θ= u(t _i+1)時，Δh≤0。