[发明专利]速度插补法

说明书

本发明涉及一种数控插补方法，适用于各种数控系统，尤其适用于开放式数控系统。

现有的闭环、半闭环系统，其数控装置通常采用数据采样插补法，其特点是插补分两步进行。第一步为粗插补，它是在给定起点和终点的曲线之间插入若干个点，即用若干条微小直线段来逼近给定的曲线，每一微小直线段ΔL相等。粗插补在每个插补运算周期中计算一次，因此每一微小直线段的长度ΔL与给进速度指令V与插补周期T有关系，即ΔL＝VT。第二步为精插补，它是在已插补算出的的每条微小直线段上再做“数据点的密化”工作，这一步是对直线进行脉冲增量插补。

数据采样的插补法中一个重要的参数是插补周期，插补周期一经确定，则数控系统的进给速度在规定插补精度下是一定的，不可改变，或者在一定进给速度下，其插补精度也是一定的，不能提高。当前计算机及微电子技术发展很快，数控装置的运行速度越来越快，但由于插补周期不易改变(减小)，数控设备的插补精度和进给速度都不能提高。

本发明的任务是提供一种数控插补方法，速度插补方法在不同的数控装置上将得到不同的插补精度或进给速度，即数控装置的速度越快则数控系统的插补精度或进给速度越高，能紧随计算机和微电子技术的发展。

本发明的目的是这样实现的，对于给定起点和终点的F(X，Y，Z，A，B，C，U，V，W…)＝0的轨迹运动，对当前位置座标进行采样，获得当前座标位置(X_i，Y_i，Z_i，A_i，B_i，C_i，U_i，V_i，W_i…)，按插补精度要求和进给速度计算沿各座标运动的进给速度，数控装置按计算获得的进给速度值控制各座标以相应速度运动，重复位置采样、速度计算及控制过程直至完成F(X，Y，Z，A，B，C，U，V，W…)＝0的轨迹运动。

本发明与现有技术相比，具有以下有益的效果

提高数控系统进给速度或插补精度。

采用速度插补法的硬件插补器或软件插补器，其运算速度越快，执行速度插补位置采样、进给进度计算、控制所用时间越短，在满足一定插补精度的要求时可提高进给速度，或保持一定的进给速度则可提高插补精度。

以下将结合附图对本发明作进一步的描述。

图1为速度插补法直线插补示意图

图2为速度插补法圆弧插补示意图

参见图1，对Y＝KX直线插补时首先对当前位置座标进行采样，即A(X，Y)，将给进速度V分解为X、Y座标的进给速度V_x、V_y已知tgα＝Y/X＝K  若Y/X≠K则tgα＝(Y_e-Y)/(X_e-X)则V_x＝Vcosα  V_y＝Vsinα数据装置按V_x、V_y分别控制X轴、Y轴的进给运动，实现对Y＝KX直线轨迹的插补。参见图2，对X²+Y²＝R²的圆弧可切线、弦线、割线进行插补，采用弦线插补时，首先对当前位置座标进行采样，即A(X，Y)已知  α＝Ф_i+δ/2

  cosδ/2＝(R-E)/Rsinδ/2＝(1-cos²δ/2)^1/2＝(1-(1-E/R)²)^1/2≈(2E/R)^1/2V_x＝Vcosα＝Vcos(Ф_i+δ/2)＝V(cosФ_icosδ/2-sinФ_isinδ/2)≈V((R-E)Y-(2RE)^1/2)/R²V_y＝Vsinα＝Vsin(Ф_i+δ/2)＝V(sinФ_icosδ/2+cosФ_isinδ/2)≈V((2RE)^1/2Y+(R-E)X)/R²E-许用误差R-圆弧半径V-进给速度

采用上式计算可在最大许可误差条件下获得最大的进给速度，减小E值可提高插补精度，进给速度随之降低，其他曲线轨迹可用类似方法插补，也可用直线圆弧去拟合。