【技术实现步骤摘要】
一种动态的高速嵌套前瞻规划方法
[0001]本专利技术属于数控
,具体涉及一种动态的高速嵌套前瞻规划方法。
技术介绍
[0002]大部分中低端数控机床基本只具有直线和圆弧插补功能,待加工的复杂零件是由计算机辅助制造(CAM)软件利用连续直线或者圆弧进行逼近拟合,对每一段轨迹进行插补,实现对复杂零件的加工。为了实现高速加工,需要在线段拐点处添加过渡曲线,辅以合适的前瞻路径规划算法以及速度规划算法,获得高速。
[0003]现有的路径规划主要有以下几种:一是圆弧过渡,这也是最常用的方法。二是二次NURBS圆弧模型为代表的过渡模型,但是这种模型计算较为复杂。三是样条曲线过渡与全局拟合算法。如:Ferguson曲线、Cardinal曲线、3次贝塞尔曲线、3次B样条等,计算量较大,适合高端机床。
[0004]在速度规划方面,有经典的线性加减速方法,指数型加减速方法、三角函数加减速方法,S型加减速方法、钟型加减速方法、跳度约束加减速方法、三次多项式加减速。相比线性加减速方法,这些加减速方法虽然在性能上更好,但存在计算困难,影响系统的实时性,因此不适合中低端机床。
[0005]在前瞻算法方面,虽然固定段数的前瞻方法较单段直线加减速取得较好结果,但由于选取固定的段数会截断线段间的联系,不能充分利用线段间的信息,不能适应多变的微线段情况。
[0006]自适应前瞻方法则解决了上述困难,但是当满足条件的线段数过多,又会引起数据庞杂的问题,导致计算耗时较长。所以自适应前瞻算法通常会设定一个最大前瞻段数,但 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种动态的高速嵌套前瞻规划方法,其特征在于,包括:步骤1:根据每一次前瞻的模型图,按照最大轮廓误差与最大弓高误差初始化过渡圆弧,得到过渡圆弧半径初始值;步骤2:检测过渡圆弧的存在性,若不存在,则利用改进的中点约束,对当前过渡圆弧的半径进行初次调整;步骤3:比较末段由终点从0加速至后一个圆弧衔接处的速度与圆弧允许的最大速度,在小于的情况下或角度小于126.8699
°
时过渡圆弧初次调整过,则调整过渡圆弧半径;步骤4:步骤3调整完成之后,在进行下一步的速度约束之前检测步骤3的调整是否过度,若调整过度,则以步骤2的方法,再次约束;步骤5,计算并比较两个衔接圆弧的最大允许速度,判断从前一个圆弧到后一个圆弧的速度是加速过程还是减速过程;如果是加速过程,则结合速度规划判断能否加速到位,即能否加速到后一个圆弧的最大允许速度,若能,则不调整,否则调整后一个圆弧的半径;如果是减速过程,则结合速度规划判断能否减速到下一个圆弧的最大允许速度,若能,则不调整,否则调整前一个圆弧的半径,然后调整前一个圆弧上的速度;步骤6:依据最大弓高误差,修正圆弧的最大允许速度,并判断当前前瞻是否为最后一次前瞻;若是最后一次前瞻,则保存所有数据,否则保存首条直线与前一个圆弧的数据,存入内存,等待插补器插补,然后读取下一条直线,然后返回步骤1进行下一次前瞻,实现嵌套前瞻。2.根据权利要求1所述的一种动态的高速嵌套前瞻规划方法,其特征在于,步骤1中,记P
m
‑1、P
m
、P
n
、P
q
为相邻线段的端点,采取插入圆弧段的策略,圆心点为O
m
、O
n
,半径为R
m
、R
n
,其中O
m1
、O
m2
、O
n1
、O
n2
为圆弧与相邻直线段的切点,线段P
m
O
m
与圆弧交于P1点,交O
m1
O
m2
于P5,线段P3P4垂直于P
m
O
m
,交P
m
O
m
于P2,线段P1P2的长度表示过渡圆弧允许的最大插补速度产生的弓高误差e
ch
,线段P2P
m
的长度表示过渡圆弧允许的最大插补速度产生的轮廓误差e
co
;则圆弧的半径为:r
m
=sin(θ/2)
×
(e
co
‑
e
ch
)/(1
‑
sin(θ/2))当前规划过渡段为P
m
‑1P
m
P
n
P
q
段,系统允许的最大轮廓误差为e
co_max
,系统允许的最大弓高误差为e
ch_max
,直线段P
m
‑1P
m
P
n
的夹角为θ1,直线段P
m
P
n
P
q
的夹角为θ2;则过渡圆弧的各线段长度值为:r1=sin(θ1/2)
×
(e
co_max
‑
e
ch_max
)/(1
‑
sin(θ1/2))r2=sin(θ2/2)
×
(e
co_max
‑
e
ch_max
)/(1
‑
sin(θ2/2))...
【专利技术属性】
技术研发人员:李鹏程,李明宇,田威,廖文和,徐翔,魏德岚,康瑞浩,张奇,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:
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