基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法、设备和介质技术

本申请属于程序控制技术领域，具体涉及一种基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法、设备和介质，方法包括：S1、获取待加工轨迹，待加工轨迹为B样条曲线；S2、将B样条曲线按曲率局部极值点进行划分，得到多条B样条曲线段；S3、基于预设系统参数以及各条B样条曲线段端点处的曲率信息，对每条B样条曲线段分别通过S形加减速算法进行速度规划，得到每条B样条曲线段的速度规划信息；S4、基于每条B样条曲线段的速度规划信息对B样条曲线段的动力学参数进行调整；S5、基于调整后的动力学参数，通过S形加减速算法对B样条曲线速度进行前瞻控制。该方法解决了B样条插补时弓高误差超限以及加速度超限的问题，提升了机床的稳定性。提升了机床的稳定性。提升了机床的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法、设备和介质


[0001]本申请属于程序控制
，具体涉及一种基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法。

技术介绍

[0002]数控机床在加工中，B样条曲线插补通常有两种方式，一种以恒定的速度进行插补，此时随着曲率的变化会产生速度波动，并且在曲率极大值处需要提前减速，但减速区间判断不准确，容易造成机床震动。另一种通过S形加减速进行插补，此时通常仅仅注意到极值点处的速度而忽略插补区间内的速度限制，容易产生弓高误差超限或加速度超限等问题。
[0003]如何保证加工精度的同时满足机器的加减速特性，在保证速度最大化的同时实现速度的平滑过渡，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]（一）要解决的技术问题鉴于现有技术的上述缺点、不足，本申请提供一种基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法、设备和可读存储介质。
[0005]（二）技术方案为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：第一方面，本申请实施例提供一种基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法，该方法包括：S1、获取待加工轨迹，所述待加工轨迹为B样条曲线；S2、将所述B样条曲线按曲率局部极值点进行划分，得到多条B样条曲线段；S3、基于预设系统参数以及各条B样条曲线段端点处的曲率信息，对每条B样条曲线段分别通过S形加减速算法进行速度规划，得到每条B样条曲线段的速度规划信息；S4、基于每条B样条曲线段的速度规划信息对每条B样条曲线段的动力学参数进行调整；S5、基于调整后的动力学参数，通过S形加减速算法对所述B样条曲线速度进行前瞻控制。
[0006]可选地，S2包括：对所述B样条曲线进行均分采样，得到采样点；对所述采样点的曲率进行遍历搜索，得到曲率局部极值点；基于所述曲率局部极值点进行划分，得到多条B样条曲线段。
[0007]可选地，S3包括：基于预设系统参数中的最大加速度和最大加减时间确定最大跃度；基于预设系统参数中的弓高误差和最大加速度、每条B样条曲线段端点处的曲率
信息、预设的起始限制速度和终止限制速度确定当前B样条曲线段的起点速度和终点速度；确定每条B样条曲线段的曲线长度；基于所述最大跃度、所述起点速度、所述终点速度和所述曲线长度，通过S形加减速算法对每条B样条曲线段进行速度规划，得到每条B样条曲线段的速度规划信息。
[0008]可选地，所述起始限制速度的设置方法包括：前衔接运动段不存在时，当前B样条曲线段的起始限制速度设置为零；否则，通过当前B样条曲线段与前一运动段的衔接关系设置所述起始限制速度。
[0009]可选地，所述终止限制速度的设置方法包括：后衔接运动段不存在时，当前B样条曲线段的终止限制速度设置为零；否则，通过当前B样条曲线段与后一运动段的衔接关系设置所述终止限制速度。
[0010]可选地，S4包括：基于每条B样条曲线段的速度规划信息，计算每条B样条曲线段通过S形加减速算法进行速度规划时第一阶段末的速度v1以及曲率值k1、第二阶段末的速度v2以及对应的曲率值k2，通过以下式确定加速阶段最大加速度：其中，a
max
为系统设定最大加速度；基于每条B样条曲线段的速度规划信息，计算每条B样条曲线段通过S形加减速算法进行速度规划时第三阶段末的速度v3以及曲率k3、第四阶段末的速度v4以及对应的曲率k4，通过下式确定曲线最大速度：其中，δ为弓高误差，T为插补周期；基于每条B样条曲线段的速度规划信息，计算每条B样条曲线段通过S形加减速算法进行速度规划时第五阶段末的速度v5以及曲率值k5、第六阶段末的速度v6以及对应的曲率k6，通过下式限制曲线减速阶段最大加速度：。
[0011]可选地，基于所述曲线最大速度限制每条B样条曲线段的起始限制速度和终止限制速度。
[0012]第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上第一方面任一项所述的基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法的步骤。
[0013]第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介
质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面任一项所述的基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法的步骤。
[0014]（三）有益效果本申请的有益效果是：本申请提出了一种基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法、设备和可读存储介质，其中的方法包括：S1、获取待加工轨迹，待加工轨迹为B样条曲线；S2、将B样条曲线按曲率局部极值点进行划分，得到多条B样条曲线段；S3、基于预设系统参数以及各条B样条曲线段端点处的曲率信息，对每条B样条曲线段分别通过S形加减速算法进行速度规划，得到每条B样条曲线段的速度规划信息；S4、基于每条B样条曲线段的速度规划信息对B样条曲线段的动力学参数进行调整；S5、基于调整后的动力学参数，通过S形加减速算法对B样条曲线速度进行前瞻控制。
[0015]本申请的方法可解决B样条插补时弓高误差超限以及加速度超限的问题，在保证加工精度的同时满足了机器的加减速特性，在保证速度最大化的同时实现了速度的平滑过渡。
[0016]进一步地，通过在曲线上均分采样，并对采样点的曲率进行遍历搜索计算得到曲率极值点，将B样条划分时，在预处理阶段进行，即系统发送给插补模块的B样条曲线是已经按曲率极值分段的B样条曲线，减轻插补模块运算负担，提升实时效率。
附图说明
[0017]本申请借助于以下附图进行描述：图1为本申请一个实施例中的基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法流程示意图；图2为本申请一个实施例中的当前运动段的起始点的方向向量与前一运动段的终止点方向向量夹角示意图；图3为本申请一个实施例中的基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法流程示意图；图4为本申请另一个实施例中的B样条加工轨迹示例图；图5为本申请另一个实施例中的速度曲线图；图6为本申请另一个实施例中的合加速度曲线图；图7为本申请另一个实施例中的弓高误差图；图8为本申请再一个实施例中的电子设备的架构示意图。
具体实施方式
[0018]为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。可以理解的是，以下所描述的具体的实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合；为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。
[0019]实施例一本方法应用于计算机数控（Computerized Numerical Control ，CNC）系统中，具体地，可在CNC系统的主控设备中执行。
[0020]图1为本申请一个实施例中的基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法流程示意图，如图1所示，本实施例的基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法包括：S1、获取待加工轨迹，待加工轨迹为B样条曲线；S2、将B样条曲线按曲率局部极值点进行划分，得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法，其特征在于，该方法包括：S1、获取待加工轨迹，所述待加工轨迹为B样条曲线；S2、将所述B样条曲线按曲率局部极值点进行划分，得到多条B样条曲线段；S3、基于预设系统参数以及各条B样条曲线段端点处的曲率信息，对每条B样条曲线段分别通过S形加减速算法进行速度规划，得到每条B样条曲线段的速度规划信息；S4、基于每条B样条曲线段的速度规划信息对每条B样条曲线段的动力学参数进行调整；S5、基于调整后的动力学参数，通过S形加减速算法对所述B样条曲线速度进行前瞻控制。2.根据权利要求1所述的基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法，其特征在于，S2包括：对所述B样条曲线进行均分采样，得到采样点；对所述采样点的曲率进行遍历搜索，得到曲率局部极值点；基于所述曲率局部极值点进行划分，得到多条B样条曲线段。3.根据权利要求1所述的基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法，其特征在于，S3包括：基于预设系统参数中的最大加速度和最大加减时间确定最大跃度；基于预设系统参数中的弓高误差和最大加速度、每条B样条曲线段端点处的曲率信息、预设的起始限制速度和终止限制速度确定当前B样条曲线段的起点速度和终点速度；确定每条B样条曲线段的曲线长度；基于所述最大跃度、所述起点速度、所述终点速度和所述曲线长度，通过S形加减速算法对每条B样条曲线段进行速度规划，得到每条B样条曲线段的速度规划信息。4.根据权利要求3所述的基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法，其特征在于，所述起始限制速度的设置方法包括：前衔接运动段不存在时，当前B样条曲线段的起始限制速度设置为零；否则，通过当前B样条曲线段与前一运动段的衔接关系设置所述起始限制速度。5.根据权利要求3所述的基于S形加减速的B样条速度前瞻控制方法，其特征在于，所述终止限...

【专利技术属性】
技术研发人员：阴雷鸣，陈振炜，李艳林，唐汇双，张胜帅，朱进全，
申请(专利权)人：济南邦德激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：