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专利号: 2021101721017
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种裁床拐角轨迹跟踪高精度插值控制方法,其特征在于,所述裁床拐角轨迹跟踪高精度插值控制方法,包括:

步骤1、遍历切割文件中闭合曲线的各坐标点,求出各坐标点所组成的线段的斜率,根据斜率计算出相邻线段沿速度变化方向的夹角作为拐角;

步骤2、将各相邻线段组成的拐角进行分类,分成0°~60°、60°~120°、120°~180°三类拐角;

步骤3、将60°~120°的拐角对应的两条相邻线段优化成四条连续的线段:首先在两条相邻线段之间建立圆弧过渡模型,则得到拐角插值点依次为:圆弧接入点、圆弧中点、圆弧转出点,根据弓高误差以及原来的两条相邻线段上的三个坐标点,计算三个拐角插值点的坐标,并利用计算得到的三个拐角插值点代替原来的两条相邻线段的交点,得到优化后的四条连续的线段,此时新的相邻两条线段的拐角范围为0°~60°;

步骤4、将120°~180°的拐角对应的两条相邻线段优化成六条连续的线段:首先在两条相邻线段之间建立圆弧过渡模型,取均分圆弧四等分的三个点作为圆弧插入点,则得到拐角插值点依次为:圆弧接入点、圆弧插入点1、圆弧插入点2、圆弧插入点3、圆弧转出点,根据弓高误差以及原来的两条相邻线段上的三个坐标点,计算五个拐角插值点的坐标,并利用计算得到的五个拐角插值点代替原来的两条相邻线段的交点,得到优化后的六条连续的线段,此时新的相邻两条线段的拐角范围为0°~60°;

步骤5、待所有60°~120°、120°~180°的拐角均优化完成后,重新遍历更新后的切割文件中闭合曲线的各坐标点,根据拐角的大小及轴速度的方向对各坐标点的速度进行规划,对各坐标点组成的线段进行直线插补及加减速规划;

其中,根据拐角的大小及轴速度的方向对各坐标点的速度进行规划如下:(1)若坐标点Pi处X轴或/和Y轴的速度方向反向改变,则坐标点Pi的速度Vi为:式中Amax为最大加速度,T为插补周期,Ii,x、Ii,y为线段Pi‑1Pi的方向矢量,Pi为切割文件中的第i个坐标点,xi、yi为坐标点Pi的坐标;

(2)若坐标点Pi处X轴和Y轴的速度方向均不变,则坐标点Pi的速度Vi为:式中,θ为坐标点Pi所在位置对应的拐角的角度。

2.如权利要求1所述的裁床拐角轨迹跟踪高精度插值控制方法,其特征在于,所述得到拐角插值点依次为:圆弧接入点、圆弧中点、圆弧转出点,根据预设的弓高误差以及原来的两条相邻线段上的三个坐标点,计算三个拐角插值点的坐标,包括:已知原来的两条相邻线段上的三个坐标点为Pi‑1、Pi、Pi+1,其中Pi为拐点,Ei为弓高误差,θ为拐角,可算出圆弧的过渡距离L为:取 其中Si‑1、Si+1为原来的两条相邻线段的长度,则计算三个拐角插值点的坐标的过程如下:

(1)当Lm≥L时,此时Ei取预设的系统最大弓高误差,则R的值以及Pa、Pb、Pc三点坐标为:(2)当Lm<L时,此时Ei受Lm的影响,则R、Ei的值以及Pa、Pb、Pc三点坐标为:式中,R为圆弧的半径,Pa为圆弧接入点,Pb为圆弧中点,Pc为圆弧转出点。

3.如权利要求1所述的裁床拐角轨迹跟踪高精度插值控制方法,其特征在于,所述得到拐角插值点依次为:圆弧接入点、圆弧插入点1、圆弧插入点2、圆弧插入点3、圆弧转出点,根据弓高误差以及原来的两条相邻线段上的三个坐标点,计算五个拐角插值点的坐标,包括:已知原来的两条相邻线段上的三个坐标点为Pi‑1、Pi、Pi+1,其中Pi为拐点,Ei为弓高误差,θ为拐角,可算出圆弧的过渡距离L为:取 其中Si‑1、Si+1为原来的两条相邻线段的长度,则计算五个拐角插值点的坐标的过程如下:

(1)当Lm≥L时,此时Ei取预设的系统最大弓高误差,则R的值以及Pa、Pb、Pc、Pd、Pe五点坐标为:

(2)当Lm<L时,此时R、Ei受Lm的影响,则R、Ei的值以及Pa、Pb、Pc、Pd、Pe五点坐标为:式中,Pa为圆弧接入点,Pb为圆弧插入点1,Pc为圆弧插入点2,Pd为圆弧插入点3,Pe为圆弧转出点,Q0、Q1分别为Pi‑1Pi、PiPi+1上的坐标点,Q0 Q1过点Pc且平行于PaPe。

4.如权利要求1所述的裁床拐角轨迹跟踪高精度插值控制方法,其特征在于,所述加减速规划,包括:

取各坐标点组成的线段,对线段的长度小于阈值的线段采用T型加减速进行速度规划,对线段的长度大于等于阈值的线段采用S型加减速进行速度规划。

5.如权利要求4所述的裁床拐角轨迹跟踪高精度插值控制方法,其特征在于,所述采用T型加减速进行速度规划,包括:

假设坐标点Pi的速度为Vi,坐标点Pi+1的速度为Vi+1,且Vi

确定Vi在速度表中的位置Posi,取加速度表中Posi位置的值与设定的加速度值的乘积即为速度变化量ΔV,以ΔV进行定周期加速得到实时速度Vc,ΔV与插补周期T的乘积即为一个周期内的插补步长,在每个周期内判断Vc在速度表中的位置,并更新速度变化值ΔV、实时速度Vc、累积插补步长Lsum,根据Vi+1及Li的值确定加速距离;根据加速距离和Li判断是否存在匀速、减速,如果存在减速,则继续确定是否包含匀速,根据是否存在匀速、减速确定减速位置,当累积插补的步长Lsum达到线段的长度Li时,则此线段的加减速规划及插补完成。