[发明专利]一种控制切割机行走轨迹的控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种控制切割机行走轨迹的控制系统，其特征在于：包括依次连接的供电系统、保护装置、控制系统、复数个开关电源、EtherCAT总线、复数个执行电机以及切割机，所述控制系统通过EtherCAT总线对各个执行电机进行控制，从而使切割机沿着预定轨迹进行切割。

2.根据权利要求1所述的一种控制切割机行走轨迹的控制系统，其特征在于：所述供电系统包括依次连接的供电电源、转换开关、变压器。

3.根据权利要求1所述的一种控制切割机行走轨迹的控制系统，其特征在于：所述保护装置为复数个并联连接空气开关。

4.根据权利要求1所述的一种控制切割机行走轨迹的控制系统，其特征在于：所述控制系统为IO控制板。

5.根据权利要求1-4所述的一种控制切割机行走轨迹的控制系统的控制方法，其特征在于：首先控制系统获取系统内的常规预存入的常规切割轨迹或导入的CAD文件的切割轨迹，若获取常规切割轨迹控制系统通过EtherCAT总线对各个执行电机进行控制，使切割机沿着预定轨迹进行切割，若获取输入的CAD文件的切割轨迹则以路径最短为目标，使用并行粒子群算法对切割轨迹进行序列优化，获得切割机序列后，控制系统通过EtherCAT总线对各个执行电机进行控制，从而使切割机沿着预定轨迹进行切割，使切割机以最优轨迹进行材料切割，从而达到运行时间最短。

6.根据权利要求5所述的一种控制切割机行走轨迹的控制系统的控制方法，其特征在于：获取CAD文件的控制方法包括以下步骤：

步骤1：获取CAD文件的轨迹。假设轨迹有n条，使用τ₁,τ₂,....τ_n表示每条轨迹的轨迹点集合,s₁,s₂,....s_n表示每条轨迹的起点,e₁,e₂,....e_n表示每条轨迹的终点。

步骤2：对轨迹点进行积分，获得n条轨迹的长度。计算公式如下：

L_i＝∫τ_i(i＝1,2....n)

式中，L_i表示第i条轨迹长度，τ_i表示第i条轨迹的轨迹点集合；

步骤3：计算每条轨迹终点与其它(n-1)条轨迹起点的距离，计算公式如下：

E_i,j＝e_j-s_j(i＝1,2,....n；j＝1,2,....n)

式中，E_i,j表示第i条轨迹终点到第j条轨迹起点的距离，e_i表示第i条轨迹的终点，s_j表示第j条轨迹的起点；

步骤4：使用C++多线程编程技术，启动k个线程，在每个线程初始化一个粒子群粒子V_k＝(τ₁,τ₂,....τ_n)，该粒子表示切割轨迹按1到n的顺序

进行运动；

步骤5：用Sum_Lk表示粒子k的轨迹总路程，记为最优路径。计算公式如下：

Sum_Lk＝L_k+∫E_a,b

式中，∫E_a,b表示每段轨迹终点到下段轨迹起点长度的累加和；

步骤6：将粒子V_k中的元素，随机获得两个1到n的数r1和r2，在序列中将τ_r1和τ_r2的位置进行交换，获得新粒子V_k；

步骤7：并利用步骤4中的公式，计算新粒子的轨迹总路程；

步骤8：将新粒子的轨迹总路程与最优路径的总路程对比，如果新粒子总路程小于最优路径总路程，则将新粒子产生的路径记为最优路径；

步骤9：当随机次数达到预设数值时，转到步骤10，否则转到步骤6；

步骤10：对比每个线程获得的最优路径，得到总路程最短的轨迹序列，记为V_best；

步骤11：将V_best中的轨迹序列转换成电机控制量，通过EtherCAT总线驱动切割机进行运动，完成一次切割。