[发明专利]建立直线电机轮廓误差计算模型的方法及装置

说明书

本发明提供了一种建立直线电机轮廓误差计算模型的方法及装置，涉及轮廓控制技术领域，该方法包括：计算运动轨迹外的动点到运动轨迹的最短距离；运动轨迹至少包括以下之一：直线运动或圆弧运动；根据最短距离确定轮廓误差公式。本实施例提供的建立直线电机轮廓误差计算模型的方法及装置，对于直线电机的轮廓运动控制，通过对轮廓误差公式进行推导，提出一种新的轮廓误差计算模型，可以提高轮廓误差计算精度。

技术领域

本发明涉及轮廓控制技术领域，尤其是涉及一种建立直线电机轮廓误差计算模型的方法及装置。

背景技术

高精度轮廓加工在现代加工行业中发挥着重要作用，很大程度上反映国家制造业技术的发展水平。多轴直线电机具有简单的传动机构、响应快和噪声低等优点被运用在高性能轮廓加工行业中。因此，设计性能优良的直线电机轮廓运动控制器来实现高精度的轮廓控制一直是研究领域的热门。

多轴运动轮廓控制发展经过3个阶段：单轴无耦合控制、交叉耦合控制、基于任务坐标系的轮廓运动控制。在二维Frenet任务坐标系之后建立了三维Frenet任务坐标系，但该方法不能保证除了直线、圆之外的复杂曲线得到精确的轮廓误差；在上述基础上提出基于局部任务坐标系下的轮廓运动控制，但该方法是根据位置误差来估计轮廓误差从而得到的轮廓误差只是一个近似值；之后还建立了基于两维电机的轮廓误差模型并提出了正交全局任务坐标系。轮廓运动控制的关键在于实时控制的轮廓误差计算模型的精确性。

针对现有对轮廓误差模型的精确性问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种建立直线电机轮廓误差计算模型的方法及装置，以提高精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种建立直线电机轮廓误差计算模型的方法，包括：计算运动轨迹外的动点到运动轨迹的最短距离；运动轨迹至少包括以下之一：直线运动或圆弧运动；根据最短距离确定轮廓误差公式。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，计算运动轨迹外的动点到运动轨迹的最短距离的步骤，包括：

当运动轨迹为直线时，直线表示为Z(x,y)＝AX+BY+C；P₀(x₀,y₀)是直线外的任意一点，P_a(x,y)为点P₀(x₀,y₀)到直线最短距离的交点；

直线Z(x,y)的法向量可以表示为n_z＝(A,B)；其中A＝Z_x(x,y)，B＝Z_y(x,y)；

则点P₀(x₀,y₀)到直线Z(x,y)＝AX+BY+C的距离表示为：

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，计算运动轨迹外的动点到运动轨迹的最短距离的步骤，包括：

当运动轨迹为圆弧时，圆弧表示为P₀(x₀,y₀)是圆弧外的任意一点，P₀(x₀,y₀)与圆弧相交于点p_a(x,y)；

则点P₀(x₀,y₀)到圆弧的最短距离表示为：

其中

其中g_x和g_y分别为g(x,y)的一阶偏导数，则