[发明专利]运动轨迹平滑转接的方法和装置及其相关设备

说明书

本发明公开了一种运动轨迹平滑转接的方法和装置及其相关设备，该方法包括：获取待平滑转接的第一和第二轨迹以及预设轮廓误差；根据第一和第二轨迹以及预设轮廓误差确定特征插补点的位置；根据第一和第二轨迹、特征插补点以及插补曲线通用方程拟合出连接第一轨迹、特征插补点和第二轨迹的插补曲线。通过上述方式，本发明能够准确的拟合出实现曲率和速度均连续的插补曲线且能够保证设备的轮廓误差。

技术领域

本发明涉及运动控制技术领域，特别是涉及一种运动轨迹平滑转接的方法和装置及其相关设备。

背景技术

在很多情况下，相邻两段运动轨迹间通常会存在一个夹角，运动到该处时，进给速度的方向发生突变，若保持速度大小不变，则会产生一个较大的加速度，这个加速度可能超出设备的加速能力，导致对应的设备震动。为了让此加速度小于系统最大加速度，需要减小两段运动轨迹连接点处的速度，大量的运动轨迹累积下来，使得运动效率受到严重影响。

为此，有人提出在存在夹角的两段轨迹之间引入一段插补曲线，用“圆角”近似“尖角”，从而避免在尖角处速度需要降低很多的做法。不同的插补曲线都有一个最基本的统一要求，即插补曲线与上述两段轨迹的连接点位置保证C¹连续(一阶导数连续)，从而速度连续。进一步，我们希望在连接点处的曲率也连续，即C²连续(二阶导数连续)，这样可以保证加速度不会出现跳变引起设备震动，在保证加工效率的同时保证了加工的平稳性，可以进一步提升系统性能。

现有的插补曲线通常为近似的圆弧，圆弧计算方式虽然简单但是无法保证在圆弧与两段轨迹的连接点处的C²连续，只能保证C¹连续。

在利用其它曲线对上述两段轨迹进行插补时，由于计算的条件不充分，无法准确的确定曲线的方程，充其量也是只能近似的算出插补曲线。

另外，设备通常会设定一个轮廓误差，目前在计算插补曲线时通常无法保证轮廓误差，导致实际按照计算得到的插补曲线加工时，仍然会由于不平滑出现运动不平稳运动效率低的问题。

因此，需要提供运动轨迹平滑转接的方法和装置及其相关设备，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种运动轨迹平滑转接的方法和装置及其相关设备，能够准确的拟合出实现曲率和速度均连续的插补曲线且能够保证设备的轮廓误差。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种运动轨迹平滑转接的方法，该方法包括：获取待平滑转接的第一轨迹和第二轨迹以及预设轮廓误差；根据第一轨迹和第二轨迹以及预设轮廓误差确定特征插补点的位置；根据第一轨迹、第二轨迹、特征插补点以及插补曲线通用方程拟合出连接第一轨迹、特征插补点和第二轨迹的插补曲线，以使得第一轨迹与插补曲线在二者连接点的曲率与切向角相等，第二轨迹与插补曲线在二者连接点的曲率与切向角相等；利用插补曲线平滑转接第一轨迹和第二轨迹。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种运动轨迹平滑转接的装置，装置包括处理器和与处理器连接的存储器，存储器用于存储第一轨迹、第二轨迹、预设轮廓误差，处理器用于从存储器获取第一轨迹、第二轨迹以及预设轮廓误差；根据第一轨迹和第二轨迹以及预设轮廓误差确定特征插补点的位置；根据第一轨迹、第二轨迹、特征插补点以及插补曲线通用方程拟合出连接第一轨迹、特征插补点和第二轨迹的插补曲线，以使得第一轨迹与插补曲线在二者连接点的曲率与切向角相等，第二轨迹与插补曲线在二者连接点的曲率与切向角相等。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种存储装置，该存储装置存储有程序数据，程序数据能够被执行以实现上述的方法。