一種面向微小線段高效加工的速度前瞻預(yù)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種面向微小線段高效加工的速度前瞻預(yù)處理方法，通過動態(tài)自適應(yīng)選擇前瞻預(yù)處理段數(shù)，對各前瞻段切削速度進行優(yōu)化預(yù)處理，以保證進給速度的高速，平滑銜接；速度前瞻預(yù)處理方法包含前瞻段自適應(yīng)選擇和最優(yōu)銜接速度預(yù)計算兩個步驟，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工軌跡變化趨勢，判斷拐點位置，從而自適應(yīng)選擇前瞻預(yù)處理段，根據(jù)前瞻段的軌跡變化趨勢，先粗估計各前瞻段的末速度，再根據(jù)各前瞻段的指令速度、段末速度粗估計值、加速度及段長約束，精確規(guī)劃各前瞻段的最優(yōu)銜接速度；本發(fā)明提供的速度前瞻預(yù)處理方法計算速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)進給速度的高速、平滑銜接，從而滿足高速數(shù)控裝備的速度控制要求。
【專利說明】一種面向微小線段高效加工的速度前瞻預(yù)處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)控【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及數(shù)控系統(tǒng)的速度控制技術(shù)，特別涉及一種面向微 小線段高效加工的速度前瞻預(yù)處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)雜型面加工往往由CAM軟件生成微小直線段來逼近，其長度大多不超過1_(最 小0. 1mm)，總程序量多達幾萬甚至幾十萬個程序段，進給速度高達60m/min，加速度高達 9. 18-2*9. 18m/s2。速度前瞻預(yù)處理的目標(biāo)是保證微小線段之間加工速度高速、平滑銜接， 以提高數(shù)控系統(tǒng)的加工效率、零件加工精度。研究適合微小線段高效加工的速度前瞻預(yù)處 理方法，對于提高數(shù)控系統(tǒng)的整體性能具有十分重要的意義。
[0003] 目前，不少學(xué)者對高速加工的速度優(yōu)化與平滑運動控制進行了研究?，F(xiàn)有的一些 小線段加工速度控制方法，大多采用讀取固定段數(shù)的加工段，通過曲線擬合并求二階導(dǎo)數(shù)， 然后再對高曲率點處的速度進行優(yōu)化，這些方法計算量較大，同時固定段數(shù)很難適應(yīng)復(fù)雜 軌跡的高速平穩(wěn)加工要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種面向微小線段高效加 工的速度前瞻預(yù)處理方法，對各加工段最優(yōu)銜接速度進行預(yù)計算，以保證微小線段之間加 工速度的高速、平滑銜接。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種面向微小線段高效加工的速度前瞻預(yù)處理方法，數(shù)控系統(tǒng)利用加工軌跡趨勢 自適應(yīng)選擇前瞻預(yù)讀段，根據(jù)前瞻預(yù)讀段的軌跡變化趨勢粗估計各前瞻預(yù)讀段的末速度， 再利用各前瞻預(yù)讀段的速度、加速度及段長約束，精確規(guī)劃各前瞻預(yù)讀段的最優(yōu)銜接速度， 從而使高速數(shù)控加工進給速度高速、平滑銜接。
[0007] 所述自適應(yīng)選擇前瞻預(yù)讀段包括：
[0008] 1)拐點判斷及拐點速度計算
[0009] 條件1 :加工段1 (i-1)和1 (i)的轉(zhuǎn)接點Pi的單位方向矢量間夾角

【權(quán)利要求】
1. 一種面向微小線段高效加工的速度前瞻預(yù)處理方法，其特征在于，數(shù)控系統(tǒng)利用加 工軌跡趨勢自適應(yīng)選擇前瞻預(yù)讀段，根據(jù)前瞻預(yù)讀段的軌跡變化趨勢粗估計各前瞻預(yù)讀段 的末速度，再利用各前瞻預(yù)讀段的速度、加速度及段長約束，精確規(guī)劃各前瞻預(yù)讀段的最優(yōu) 銜接速度，從而使高速數(shù)控加工進給速度高速、平滑銜接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述面向微小線段高效加工的速度前瞻預(yù)處理方法，其特征在于， 所述自適應(yīng)選擇前瞻預(yù)讀段包括： 1) 拐點判斷及拐點速度計算 條件1 :加工段I (i-1)和1⑴的轉(zhuǎn)接點Pi的單位方向矢量間夾角; 條件2 :指令速度在轉(zhuǎn)接點Pi處的各軸分速度大于各軸最大允許速度，或者轉(zhuǎn)接點處 加速度大于最大允許加速度； 若加工段I (i-1)和I (i)的轉(zhuǎn)接點Pi滿足條件1或條件2時，該轉(zhuǎn)接點Pi為第k個拐 點，拐點位置Nk等于i ;條件1下Pi拐點速度為0,條件2下Pi拐點速度為相鄰段轉(zhuǎn)接處最 大允許速度vMax, H ; 2) 前瞻預(yù)讀段選取 以加工段l(i)中各拐點為界來自適應(yīng)分割加工軌跡，將相鄰兩拐點間所有加工段 l(j)作為一個整體進行前瞻預(yù)處理，即l(j)為前瞻預(yù)讀段，并將相鄰拐點間加工段段數(shù) (H)作為前瞻預(yù)讀段數(shù)，其中i = 1，2,…，N，j = Nh+1，U2,…，Nk，k為拐點序號， Nk為轉(zhuǎn)接點集合中拐點所在位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述面向微小線段高效加工的速度前瞻預(yù)處理方法，其特征在于， 所述各前瞻預(yù)讀段的末速度粗估計為：
其中，ve，j為前瞻預(yù)讀段I (j)的末速度粗估計值，j = Nh+1，1+2,…，Nk，為前瞻 預(yù)讀段首段I (Nh+1)的初速度，為I (Nk)和I (Nk+1)段的拐點速度，L為前瞻預(yù)讀段 I (j)的段長，j = Nh+1, U2,…，Nk，a^P ￡18分別為加速過程和減速過程的加速度，Vraiaju為前瞻預(yù)讀段I (j)的段末最大允許速度，j = Ng+1，Ng+2,…，Nk。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述面向微小線段高效加工的速度前瞻預(yù)處理方法，其特征在 于，所述各前瞻預(yù)讀段的最優(yōu)末速度精確規(guī)劃過程如下： 根據(jù)各前瞻預(yù)讀段I (j)的末速度粗估計值Vq.，精確計算獲得的前瞻預(yù)讀段最優(yōu)銜接 速度v^為：
其中」_=隊_1+1，隊_1+1，"％隊，11!^表示前瞻預(yù)讀段1〇)的段長為1」，起點速度為 <_M，加速目標(biāo)速度為匕的加速過程的極限末速度。
【文檔編號】G05B19/416GK104331025SQ201410605191
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】曹建福, 汪霖, 張繼旸 申請人:西安交通大學(xué)