[发明专利]用于由给定轮廓确定粗略轨迹的方法

说明书

本发明涉及一种用于由给定轮廓确定粗略轨迹以用于控制机床的方法，所述机床具有至少两个相互冗余的驱动装置以用于执行叠加运动，其中，所述轮廓由轮廓函数(P_j,p_j)确定，所述轮廓函数由轮廓节点P₀至P_n+1和相应的轮廓部分函数p₀至p_n分部分地定义，其中，相应的轮廓部分函数p_j连接两个相邻的轮廓节点P_j、P_j+1，其中，所述粗略轨迹由粗略轨迹函数(Q_j,q_j)确定，所述粗略轨迹函数由粗略轨迹节点Q₀至Q_n+1和相应的粗略轮廓部分函数q₀至q_n分部分地定义，其中，相应的粗略轮廓部分函数q_j连接两个相邻的粗略轨迹节点Q_j、Q_j+1，其中，对于每个轮廓节点P_j，相应的分配的粗略轨迹节点Q_j被确定为使得：包含所述粗略轨迹节点Q_j的两个相邻的粗略轨迹部分函数q_j‑1、q_j的梯度差最小，并且所述轮廓节点P_j与所述粗略轨迹节点Q_j的距离满足给定距离条件。

技术领域

本发明涉及一种由给定轮廓确定粗略轨迹以用于控制机床的方法，该机床具有至少两个相互冗余的驱动装置以用于执行叠加运动。

背景技术

这样的机床例如在铣削、激光切割、喷水切割或雕刻木材、金属或塑料的工件中使用，或作为制图仪(绘图仪)使用，以能够生产具有给定二维或三维轮廓的工件或绘图线。借助于驱动装置，可以沿着给定轮廓移动静止或运动(尤其是转动)的工具，使得在加工完成后工件具有期望的最终轮廓。

取决于期望的最终轮廓的行程，工具经常需要在短时间内行走相对大的距离，由此还暴露于巨大的加速和/或减速力。针对每个期望的工具运动方向，仅具有单个驱动装置的机床很快地就达到其在该方面的性能极限。为了保持在驱动装置的速度和/或加速度极限以内，经常不得不将加工速度降低到可接受的水平以下。

为了避免这种情况，针对机床的每个运动方向使用所谓的“冗余驱动装置”。为此，提供低动力驱动装置，该驱动装置能够在相对大的位移上运动，但是由于其相对大的质量而仅具有低运动动力。此外，提供第二高动力驱动装置，该驱动装置一方面可通过低动力驱动装置移动，另一方面能够以高速和大的加速度或减速度来移动工具，然而，其中高动力驱动装置的最大位移一般受到限制。

为了能够利用这样的针对各个运动方向的冗余驱动装置控制机床，常规的做法是将工件要被加工成的轮廓分为粗略轨迹和精细轨迹。此时低动力驱动装置用粗略轨迹数据控制，而高动力驱动装置同时用精细轨迹数据控制。

将轮廓分为粗略轨迹和精细轨迹及相对应地控制机床在原理上是已知的，例如在DE10355614B4和EP0594699B1中描述。在计算粗略轨迹时，至少必须考虑高动力驱动装置的有限位移，这是因为否则会错误地加工工件。有利地，在计算轨迹时还考虑了其它限制参数。这一般导致粗略轨迹包括频率有些低的运动分量，而精细轨迹具有高频的运动分量。一般而言，以这样的方式进行粗略轨迹和精细轨迹的计算：确定粗略轨迹，然后通过从轮廓中减去粗略轨迹来确定精细轨迹。

EP1963935B1描述了另一种用于确定粗略轨迹的方法，其中粗略轨迹要以位置引导的方式移动经过。要移动经过的初始轨迹在此被详细说明给计算机，其中，初始轨迹由初始函数描述，以使得初始轨迹上的对应位置每次都通过将标量轨迹参数插入初始函数中来确定，其中，标量轨迹参数不同于时间并且表征沿初始轨迹经过的行程。计算机对作为标量轨迹参数的函数的初始轨迹进行低通特性滤波，并由此确定粗略函数，以使得粗略轨迹上的对应位置每次都通过将标量轨迹参数插入粗略函数中来确定。低通特性在此与标量轨迹参数有关。计算机以这样的方式确定粗略函数，即，无论标量轨迹参数的值是多少，粗略轨迹与初始轨迹的距离始终在预定界限以下。