一种用于激光切割的柔性速度规划及位移补偿方法技术

本发明专利技术涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种用于激光切割的柔性速度规划及位移补偿方法，包括以下步骤：首先构造高阶连续可导的加速函数模型与减速函数模型；根据得到的加速函数模型与减速函数模型，得到对应的加速位移计算函数模型与减速的位移计算函数模型；由插补总周期得到对应运动段的总计算位移值；将待规划位移值与总计算位移值的差值按规律计算得到最小位移补偿单元值。本发明专利技术中提出的速度函数构造方法，具有高阶连续可导特性，结合位移补偿方法，可以在保证运动位移准确的同时不给机床带来强烈的震动或轨迹失真，可以满足机床柔性运动与平滑切割的需要，而且本发明专利技术相较于传统的速度规划方法，具有流程简单且执行高效的优点。的优点。的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于激光切割的柔性速度规划及位移补偿方法


[0001]本专利技术涉及数控加工
，尤其涉及一种用于激光切割的柔性速度规划及位移补偿方法。

技术介绍

[0002]目前，激光切割数控机床已经广泛用于高精、复杂零件的加工，如专利技术专利CN201910723345.2中公开了一种激光切割系统及其切割方法，包括激光切割头，激光切割头上设置一LED灯；工作台，工作台设于激光切割头的正下方，用于承载待切割型材；检测装置，检测装置设于工作台上表面，用于检测待切割型材的外观结构特征信息；控制装置，激光切割头通过机械手臂与控制装置连接，检测装置通过数据处理装置与控制装置连接，该方法包括以下步骤，开启LED灯，通过检测装置获取放置在工作台上的待检测型材的外观结构特征信息，并将外观结构特征信息发送至数据处理装置；数据处理装置将外观结构特征信息与预设的产品结构设计值对比分析，规划激光切割路径；控制系统根据激光切割路径控制激光切割头对待检测型材进行切割处理。
[0003]然而速度规划算法的好坏对系统整体的性能具有重要影响，这直接决定了数控机床能否高效、平稳、精确地按照预定轨迹对工件进行加工，而合速度曲线的光顺性，以及加速度与加加速度曲线的连续性，会直接影响到机床的震动情况，但是目前现有技术中的激光切割数控机床在进行激光切割时容易存在剧烈振动或轨迹失真的技术问题，无法实现平稳加工，而且也无法保证加工的精度。
[0004]针对上述技术问题，目前出现了如专利技术专利CN201910118019.9公开了一种轨迹运动的速度计算方法、装置、存储介质及计算机设备，该专利技术的速度规划方法为：获取目标轨迹的轨迹参数信息，轨迹参数信息包括轨迹长度、初速度、末速度、机械指标参数，机械指标参数包括最大允许加速度值和最大允许速度值；根据轨迹长度、初速度、末速度以及最大允许加速度值，通过预设的速度规划模型，计算得到与目标轨迹对应的最大速度值；根据最大允许速度值、初速度、末速度以及预设的与目标轨迹对应的机械条件阶数值，通过速度规划模型，计算得到与目标轨迹对应的目标加速度值，机械条件阶数值用于控制对加速度的缩放程度；根据目标加速度值对最大速度值进行修正，得到修正后的最大目标速度值；根据最大目标速度值、初速度、末速度构建与目标轨迹对应的速度规划曲线，速度规划曲线包括加速过程、减速过程和/或匀速过程；其中，根据轨迹长度、初速度、末速度以及加速度，通过预设的速度规划模型，计算得到与目标轨迹对应的最大速度值，包括：根据初速度、最大允许加速度值、轨迹长度计算加速过程的第一速度值；根据末速度、最大允许加速度值、轨迹长度计算减速过程的第二速度值；根据第一速度值和第二速度值，确定最大速度值，最大速度值为第一速度值和第二速度值中的最小值，该方法根据该目标加速度值和最大目标速度值构造目标轨迹对应的速度规划曲线。该速度规划曲线为可导曲线，具有一定的平滑性，避免了在轨迹运动过程中因为速度变化不平滑造成的运动轴震动过大，从而提高了加工精度。
[0005]但是如上述专利中公开的速度规划方法较为传统，其具体流程十分复杂繁琐，且
无法实现高效执行。
[0006]因此需要一种可以解决上述问题的一种用于激光切割的柔性速度规划及位移补偿方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术着眼于激光切割数控机床背景下的合速度曲线的光顺性、运动位移的准确性，提出了一种用于激光切割的柔性速度规划及其位移补偿方法，本专利技术可以保证激光切割数控机床单轴直线运动或多轴轨迹运动的合速度曲线的平缓与柔顺，同时保证运动位移的准确性，并减少由于加速度突变等造成的机床震动。相较于传统的速度规划方法，本专利技术方法具有流程简单且执行高效的优点。
[0008]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于激光切割的柔性速度规划及位移补偿方法，包括以下步骤：
[0009]S1：首先构造高阶连续可导的加速函数模型与减速函数模型；
[0010]S2：根据加速函数模型与减速函数模型得到对应的加速位移计算函数模型与减速的位移计算函数模型；
[0011]S3：由插补总周期得到对应运动段的总计算位移值；
[0012]S4：将待规划位移值与总计算位移值的差值按规律计算得到最小位移补偿单元值；
[0013]S5：根据当前的插补时间点以及步骤S1、步骤S2中得到的计算模型，计算当前插补周期的指令速度与计算位移增量值；
[0014]S6：根据当前的插补时间点、步骤S5中得到的计算位移增量值与步骤S4中得到的最小位移补偿单元值，按分配规律计算并得到当前插补周期的指令位移增量值；
[0015]S7：重复步骤S5与步骤S6，持续输出指令速度与指令位移增量值至驱动设备，直至完成一段特定长度轨迹的运动。
[0016]进一步，所述步骤S1中构造加速函数模型与减速函数模型需保证两种函数符合要求，即：定义域x∈[0，1]，值域y∈[0，1]。
[0017]进一步，所述步骤S1中的加速函数与减速函数的基函数定义为其中α为计算常数。
[0018]进一步，所述步骤S1中的加速函数模型采用或的任意一种加速函数模型，其中x∈[0，1]。
[0019]进一步，所述步骤S1中的减速函数模型采用或的任意一种减速函数模型，其中x∈[0，1]。
[0020]进一步，所述步骤S2中加速位移计算函数模型的位移计算公式为
其中为加速阶段t0时刻到t1时刻的位移量，T
a
为加速阶段的运动持续时间，v
s
为加速阶段的起始速度，v
tar
为加速阶段的目标速度。
[0021]进一步，所述步骤S2中减速位移计算函数模型的位移计算公式为其中，为减速阶段tO时刻到t1时刻的位移量，T
d
为减速阶段的持续时间，v
e
为减速阶段的末速度，v
tar
为减速阶段的目标速度。
[0022]进一步，所述步骤S3中计算当前运动段的插补总周期数，并由此计算得到当前运动段的总计算位移值，对当前运动段的插补总时间向上取整，其计算公式为N＝[T]，其中N为当前段的插补总周期数，T为当前段的运动持续时间。
[0023]进一步，所述步骤S4中已知待规划位移值为S
plan
，计算位移值为S
real
，则这两项位移之差为需要补偿的位移量S
comp
＝S
plan
‑
S
real
，当插补周期总数为偶数时，计算每周期最小分配的补偿位移量，首先算出总的位移补偿份数η：
[0024][0025]其中，N为向上取整后的运动段插补周期总数；
[0026]则最小位移补偿单元值S
unit
为：
[0027]当总插补周期数为奇数时，则有η如下：
[0028][0029]计算S
unit
的方法同上。
[0030]进一步，所述步骤S5中需对每周期本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于激光切割的柔性速度规划及位移补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：首先构造高阶连续可导的加速函数模型与减速函数模型；S2：根据加速函数模型与减速函数模型得到对应的加速位移计算函数模型与减速的位移计算函数模型；S3：由插补总周期得到对应运动段的总计算位移值；S4：将待规划位移值与总计算位移值的差值按规律计算得到最小位移补偿单元值；S5：根据当前的插补时间点以及步骤S1、步骤S2中得到的计算模型，计算当前插补周期的指令速度与计算位移增量值；S6：根据当前的插补时间点、步骤S5中得到的计算位移增量值与步骤S4中得到的最小位移补偿单元值，按分配规律计算并得到当前插补周期的指令位移增量值；S7：重复步骤S5与步骤S6，持续输出指令速度与指令位移增量值至驱动设备，直至完成一段特定长度轨迹的运动。2.根据权利要求1所述的一种用于激光切割的柔性速度规划及位移补偿方法，其特征在于，所述步骤S1中构造加速函数模型与减速函数模型需保证两种函数符合要求，即：定义域x∈[0，1]，值域y∈[0，1]。3.根据权利要求2所述的一种用于激光切割的柔性速度规划及位移补偿方法，其特征在于：所述步骤S1中的加速函数与减速函数的基函数定义为其中α为计算常数。4.根据权利要求3所述的一种用于激光切割的柔性速度规划及位移补偿方法，其特征在于，所述步骤S1中的加速函数模型采用或的任意一种加速函数模型，其中x∈[0，1]。5.根据权利要求2所述的一种用于激光切割的柔性速度规划及位移补偿方法，其特征在于，所述步骤S1中的减速函数模型采用或的任意一种减速函数模型，其中x∈[0，1]。6.根据权利要求2所述的一种用于激光切割的柔性速度规划及位移补偿方法，其特征在于，所述步骤S2中加速位移计算函数模型的位移计算公式为其中为加速阶段t0时刻到t1时刻的位移量，T
a
为加速阶段的运动持续时间，v

【专利技术属性】
技术研发人员：但汉兵，余文辉，宋俊杰，刘新，赫宇，粟梅，
申请(专利权)人：深圳软动智能控制有限公司，
类型：发明
国别省市：