[发明专利]五轴联动点胶轨迹转轴最优路径插补方法及应用

说明书

本发明提供了一种五轴联动点胶轨迹转轴最优路径插补方法，包括步骤1：读取运动指令，获得点胶轨迹的起始点和终止点的坐标及点胶头方向；步骤2：判断当前所述点胶头需要选择的转轴插补模式；分别进入转轴最优路径插补计算过程或转轴线性插补计算过程得到一插值序列；根据所述插值序列分别驱动所述点胶头的一第一旋转轴和一第二旋转轴，实现对转轴运动的插补；同时插值序列输入RTCP算法实现移动轴的运动补偿。转轴最优和转轴线性分别适用于最短轨迹线和等间隔轨迹线的插补，采取次优路径避免点胶头进入奇异区，防止因第二旋转轴的转动速度过快超过转轴的物理承受极限，引发工件甩脱危险和转轴失效报警的情况出现。

技术领域

本发明涉及到五轴联动轨迹轴最优路径插补方法，尤其涉及到五轴联动点胶轨迹转轴最优路径插补方法及在点胶领域的应用。

背景技术

点胶机又称涂胶机、滴胶机、打胶机、灌胶机等，专门对流体进行控制。并将流体点滴、涂覆于产品表面或内部的自动化设备，在汽车、3C、建筑、食品、包装等行业应用非常广泛。早期的点胶机一般是三轴，称为立式点胶机。这种点胶机的胶头指向始终与工件保持固定角度，适合平面点胶作业，对于多面点胶需要重新摆放定位工件才能实现点胶，点胶过程中操作复杂。四轴、五轴(非联动)点胶机的运用就是为了解决以上重复摆放定位工件的问题，但对于空间复杂曲面(曲线轨迹)的点胶，必须运用五轴联动技术才能实现精准点胶。

五轴联动是基于RTCP(Rotation Tool Centre Point)技术的机器人运动轨迹控制算法，最开始应用于高端数控机床，其难点在于工件在空间旋转同时工具配合同步地走位，使工件和工具之间的相对位置和方向矢量同时可控，从而可实现空间(3D)复杂轨迹(曲面)的加工运动，五轴联动机床被称为装备制造的“母机”。

通过一个简单的变方向直线点胶实例说明支持RTCP与否对点胶加工插补轨迹的影响，如图1。在非RTCP算法下点胶头的瞬时旋转中心是点胶头及其夹持件的物理连接轴心，点胶过程中对旋转进行线性插补后实际轨迹并非预设的直线；而RTCP算法的点胶头瞬时旋转中心是点胶头出胶点，而点胶头物理连接轴点在插补过程中进行运动补偿，从而达到实际点胶轨迹与预设轨迹一致的效果。针对现有技术中提到的应用RTCP算法对点胶头进行控制的方法中，点胶插补轨迹是由PC端生成的，需要预编写适用特定点胶机床物理机构和模型的转换算法软件，然后根据工件加工路径进行计算各轴运动过程；另外，为了保证点胶头和实际预点胶轨迹重合，需要通过RTCP算法对点胶头进行转轴最优插补轨迹，在转轴最优插补轨迹调整过程中，点胶头可能会进入奇异区。

因此现有技术中采用的方式存在如下问题：点胶轨迹由PC端生成，需要预编写适用特定点胶机床物理机构和模型的转换算法软件，然后根据工件加工路径进行计算各轴运动过程，这样的控制方式只支持加工的离线编程，并不能实现在线编程，灵活性不强；在最优插补轨迹调整时，点胶头存在进入奇异区的风险，因此会导致在奇异区内，第二旋转轴的转动速度会非常快，以致于会超过转轴的物理承受极限，引发工件甩脱危险和转轴失效报警；不能根据点胶头运动情况实时对点胶头进行不同模式的插补。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明率先提供一种将RTCP算法集成应用到五轴联动点胶机上，RTCP功能可以在机床上针对平台转动引起的工件加工点移动和摇臂摆动引发的工具尖点移动进行空间补偿，从而实现工件加工点与工具尖点始终接触重合。这样，只需要对工件的加工点的轨迹在自身坐标系下给出，不需要考虑不同机床模型和工具尺寸变化带来的各轴运动过程的差异，也即可实现各轴运动的插补在加工过程中实时计算。本发明开发了嵌入式软硬件设备，并且通过旋转轴插补算法和旋转轴线性插补算法确定了支持转轴最优路径和转轴线性两种插补模式，避免点胶头进入奇异区导致的工件被甩出的技术问题，以满足不同的点胶实际应用的工艺需求。

本发明提供了一种五轴联动点胶轨迹转轴最优路径插补方法，包括：

步骤1：读取运动指令，获得点胶轨迹的起始点和终止点的坐标及点胶头方向；