[发明专利]结合空间曲线插补算法的点胶机连续运动轨迹控制和优化方法

权利要求书

1.结合空间曲线插补算法的点胶机连续运动轨迹控制和优化方法，包括点胶机上位机，点胶机上位机设有以下模块：

所述点胶机上位机内设有控制系统，所述控制系统中设有误差分析模块、误差限定模块、计算模块、测试模块和运动控制器；

结合空间曲线插补算法的点胶机连续运动轨迹控制和优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设定插补速度v(t)和插补周期T；

S2：设定加工轨迹起点，终点坐标对应的参数u(0)、u(n)；

S3：计算参数函数u(t)的一二阶导数；

取映射关系u作为中间映射，即可以知道p(t)=f(u(t))，其中p为中间插补点信息；

S4：计算参数函数在t(i)处带有中值定理的二阶泰勒展示；

S5：利用二分法求出插补点对应的参数值u_(i+1)；给定允许的速度误差，在速度的误差范围下，写出速度误差函数；

S6：将参数值u_(i+1)带入曲线表达式，得到插补点坐标；

所述S6，根据用户给定的空间特征点生成曲线类型；而其曲线表达式C表示为：

P(x(u(t)),y(u(t)),z(u(t)))=a_ntⁿ+a_n-1t^n-1+…+a₁t+a₀；

将参数值u_(i+1)代入曲线表达式c中，求出下一个插补点的坐标信息，即P(x(u(t_i+1),y(u(t _i+1),z(u(t _i+1))。

S7：判断是否终点；

所述S7，对设定的插补速度做误差分析ε=ε(u(t _i+1),u＿(i+1))；插补的轮廓误差来自于小线段逼近实际曲线所产生的弓高误差；判断是否到达终点P_n，否则重复步骤S3，直到到达终点。

2.根据权利要求1所述的结合空间曲线插补算法的点胶机连续运动轨迹控制和优化方法，其特征在于，所述S1，在点胶机上位机界面根据工件的表面特征与工艺要求，设定所需要的空间轨迹特征点与对应的速度约束；在取得点位特征后，根据轨迹的连续性特点，使用运动编程指令将特征点形成加工轨迹，按照要求编写用户加工程序，并测试点位的准确定。

3.根据权利要求1所述的结合空间曲线插补算法的点胶机连续运动轨迹控制和优化方法，其特征在于，所述S2，把已有的离线轨迹程序加载进入底层运动控制器中，控制器根据轨迹的运动属性与运动类型把轨迹分成若干段落，其中轨迹类型有直线与圆弧类型；轨迹的分段是以特征点为间隔的，针对两个特征点之间的轨迹，运动控制器再根据约束条件进行粗插补运算。

4.根据权利要求3所述的结合空间曲线插补算法的点胶机连续运动轨迹控制和优化方法，其特征在于，所述S3，根据用户所设定的点位信息与速度约束信息，对两点之间的轨迹进行插补运算，所采用的插补规则是通过把空间曲线表示为空间曲线参数化方程的形式，我们可以得到三个不同的函数x(t)、y(t)、z(t)，分别是时间t的函数；其函数分别是空间曲线在三维空间中的三个平面的投影方程，而空间点位f(x,y,z)的投影分别是当前x(t)、y(t)、z(t)对应的点。

5.根据权利要求1所述的结合空间曲线插补算法的点胶机连续运动轨迹控制和优化方法，其特征在于，所述S4，通过对公式两边同求导数，最终可以得到映射关系u对于时间t的一阶导数与二阶导数，这两项将用于后续对u(t)的二阶泰勒展开，如下式所示：

u(t _i+1)= u(t_i)+·T+,θ∈（u(t _i), u(t _i+1)）（1）。

6.根据权利要求1所述的结合空间曲线插补算法的点胶机连续运动轨迹控制和优化方法，其特征在于，所述S5，给定允许的速度误差ε0，在速度的误差范围下，写出速度误差函数；利用二分法求出下一个插补点对应参数值u_(i+1)；

插补步长P_iP_i+1主要取决于如下公式：

= T·v(t _i)（2）

并有：

Δh=-T·v(t _i)（3）

实际工程中，为了提高算法的有效性并及时作出响应，上述并不是完全相等，而是允许在限定的误差 范围内；从而对于任意小的ε0,将公式（2）改写为｜Δh｜＜ε ；

显然的，当θ=0时, u(t _i+1)= u(t _i)+｜u= u(t ₁) ·T，也即是其前两项为其主要部分；

自变量越大，步长越大，所以减小自变量，对应地就缩小了步长，从而要么为情况一：

当θ= u(t _i)时，Δh≤0；

当θ= u(t _i+1)时，Δh≥0；

要么为情况二：

当θ= u(t _i)时，Δh≥0；

当θ= u(t _i+1)时，Δh≤0。