[发明专利]局部最优小线段路径解析光顺的实时前瞻插补方法及系统

摘要

本发明提供了一种局部最优小线段路径解析光顺的实时前瞻插补方法及系统，包括：路径光顺模块、速度规划模块和实时插补模块。其中，所述路径光顺模块，通过读取数控G代码G01段信息，提取代码中的小线段的坐标信息，每相邻四个坐标信息作为一个光顺单元，依次对每个光顺单元实现最优的转接光顺；所述速度规划模块又称为跃度有限的S型速度规划；所述实时插补模块，用于根据速度规划模块得到速度生成离散插补点。本发明中的方法和系统计算效率高，计算量小，编程实现简单，可广泛适用于高速高精的数控机床。

主权项

1.一种局部最优小线段路径解析光顺的实时前瞻插补方法，其特征在于，包括如下步骤：路径光顺步骤：在前瞻窗口入口处读入小线段刀具路径的坐标信息，对坐标信息依次进行路径光顺，获得速度规划单元并保存在前瞻窗口中；速度规划步骤：获得速度规划单元的弧长，并进行反向跃度有限加速和正向跃度有限加速，获得速度规划单元衔接点处的最终速度，执行跃度有限的S型规划获得相应的运动学曲线；实时插补步骤：由于光顺后的刀具路径是由线段和参数曲线组成的混合路径，因此采用混合插补方式生成离散插补点，并将该插补点从前瞻窗口的出口处输出；所述路径光顺步骤包括：步骤A1：从前瞻窗口的入口处依次读入小线段刀具路径的坐标信息，坐标信息的个数取决于前瞻窗口的宽度，所述宽度是指前瞻窗口被坐标信息填满时所能够容纳的字符数；依次选取在前瞻窗口的入口处读入的毗邻的四个坐标信息，作为一个光顺单元；步骤A2：每个光顺单元能够生成对应的两条光顺曲线，并获得对应光顺曲线的曲率极大值；步骤A3：以光顺单元生成的两条光顺曲线的曲率极大值和达到最小为优化目标，以小线段刀具路径的长度和设定的光顺误差为约束条件，建立曲率优化模型；步骤A4：将步骤A3中的优化目标转化为关于控制多边形边长的一元二次方程，在光顺误差约束条件下，所述一元二次方程的解唯一，最终，解析地获得当前光顺单元的两条光顺曲线；步骤A5：在步骤4中，得到两条具有五个控制点的三次Bspline曲线，对第一条光顺曲线执行节点u＝0.5的重复插入操作，其中，u表示三次B样条曲线的曲线参数，亦可称为节点，其取值范围为[0,1]，将Bspline曲线分割为两条对称的贝齐尔曲线，将当前光顺单元中前两个线性刀路坐标信息及相应的Bezier保存在前瞻窗口；步骤A6：将在步骤A4中获得的两条光顺曲线的交点作为两条光顺曲线的最优衔接点；步骤A7：判断小线段刀具路径的坐标信息在前瞻窗口的入口处是否全部光顺完毕；若否，则将步骤A6中的最优衔接点将作为下一个光顺单元的起始坐标信息，并取最优衔接点后面依次毗邻的未被光顺的三个线性刀路的坐标信息，组成新的光顺单元，并则执行步骤A2至步骤A6；若是，则执行速度规划步骤。