点位运动规划方法及系统

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，尤其涉及点位运动规划方法及系统。

背景技术

在传统的NC轴运动过程中，会经常出现点位运动，从动轴跟随主动轴运动，动态变化目标位置运动，动态变化速度运动。但是目前传统的数控设备中NC轴均无法实现参数修改的高速响应，导致后续基于NC轴的功能无法实现，影响生产效率和生产质量。

发明内容

本发明针对上述问题，提出点位运动规划方法及系统。

为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明提出如下技术方案：

第一方面，提供了点位运动规划方法，该方法包括以下步骤：

获取当前加速度a，判断当前加速度是否不小于0，若当前加速度不小于0，则尝试进入加加速阶段，若当前加速度小于0，则尝试进入减减速阶段；

当尝试进入加加速阶段时，判断进入加加速阶段是否成功，若进入加加速阶段成功，则输出脉冲，若进入加加速阶段失败，则尝试进入匀加速阶段；

判断进入匀加速阶段是否成功，若进入匀加速阶段成功，则输出脉冲，若进入匀加速阶段失败，则尝试进入减加速阶段或匀速阶段；

若尝试进入减加速阶段，则直接输出脉冲；

若尝试进入匀速阶段，则判断进入匀速阶段是否成功，若进入匀速阶段成功，则输出脉冲，若进入匀速阶段失败，则进入减速阶段并输出脉冲；

当尝试进入减减速阶段时，判断进入减减速阶段是否成功，若进入减减速阶段成功，则输出脉冲，若进入减减速阶段失败，则尝试进入匀减速阶段；

判断进入匀减速阶段是否成功，若进入匀减速阶段成功，则输出脉冲，若进入匀减速阶段失败，则进入减减速阶段并输出脉冲。

第二方面，提供了点位运动规划系统，用于执行上述任一点位运动规划方法，该系统包括：

加加速模块，用于在当前加速度满足不小于0的条件时，尝试进入加加速阶段；

匀加速模块，用于在进入加加速阶段失败时，尝试进入匀加速阶段；

减加速模块，用于在进入匀加速阶段失败且满足进入减加速阶段的条件时，尝试进入减加速阶段；

匀速模块，用于在进入匀加速阶段失败且满足进入匀速阶段的条件时，尝试进入匀速阶段；

减速模块，用于在进入匀速阶段失败时，尝试进入减速阶段；

减减速模块，用于在当前加速度满足小于0的条件或进入匀减速阶段失败时，尝试进入减减速阶段；

匀减速模块，用于在进入减减速阶段失败时，尝试进入匀减速阶段；

脉冲输出模块，用于在成功进入某一运动阶段时，输出脉冲。

本发明的有益效果是，根据当前运动参数对下一运动阶段进行尝试性进入，通过进入结果及时对下一运动阶段进行调整，简化计算，提高点位运动的速度和质量，通过对不同运动阶段实现分阶段插补，减小了峰值加速度，使轴系运行更加稳定；推导计算过程简单，提高计算精度的同时减少计算时间，更好地满足加工要求，适合高速高精度加工场景。

另外，在本发明技术方案中，凡未作特别说明的，均可通过采用本领域中的常规手段来实现本技术方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的点位运动规划方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

实施例1：

参考说明书附图1，示出了本申请一个实施例提供的点位运动规划方法，在本实施例中，将速度规划分为七个运动阶段，分别对应加加速阶段、匀加速阶段、减加速阶段、匀速阶段、加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段，其中，减速阶段包括加减速阶段、匀减速阶段和减减速阶段，Vmax表示预先设定的轴系运动中的最大速度，Smax表示预先设定的轴系运动中的最大距离，Ve表示预先设定的减速阶段的终点速度。

本申请实施例提供的点位运动规划方法可以包括以下步骤：

步骤1：获取当前加速度a，判断当前加速度是否不小于0，若当前加速度不小于0，则执行步骤2，若当前加速度小于0，则执行步骤3；

步骤2：尝试进入加加速阶段，执行步骤4；

步骤3：尝试进入减减速阶段，执行步骤15；

步骤4：判断进入加加速阶段是否成功，若进入加加速阶段成功，则执行步骤5，若进入加加速阶段失败，则执行步骤6；

步骤5：输出脉冲；

步骤6：尝试进入匀加速阶段，执行步骤7；

步骤7：判断进入匀加速阶段是否成功，若进入匀加速阶段成功，则执行步骤8，若进入匀加速阶段失败，则执行步骤9或步骤10；

步骤8：输出脉冲；

步骤9：尝试进入减加速阶段，执行步骤11；

步骤10：尝试进入匀速阶段，执行步骤12；

步骤11：输出脉冲；

步骤12：判断进入匀速阶段是否成功，若进入匀速阶段成功，则执行步骤13，若进入匀速阶段失败，则执行步骤14；

步骤13：输出脉冲；

步骤14：进入减速阶段并输出脉冲；

步骤15：判断进入减减速阶段是否成功，若进入减减速阶段成功，则执行步骤16，若进入减减速阶段失败，则执行步骤17；

步骤16：输出脉冲；

步骤17：尝试进入匀减速阶段，执行步骤18；

步骤18：判断进入匀减速阶段是否成功，若进入匀减速阶段成功，则执行步骤19，若进入匀减速阶段失败，则执行步骤20。

步骤19：输出脉冲

步骤20：进入减减速阶段并输出脉冲。

在可选的实施例中，在步骤4中，判断进入加加速阶段是否成功的具体方法可以包括以下步骤：

获取当前的速度v和加速度a；

根据当前加速度a和当前速度v，先进入减加速阶段，使加速度为0，得到减加速距离S

判断V

若V

若V

在可选的实施例中，在步骤7中，判断进入匀加速阶段是否成功的方法具体可以包括以下步骤：

当进入加加速阶段失败时，恢复当前加速度a和当前速度v，尝试进入匀加速阶段；

根据当前加速度a和当前速度v，先进入减加速阶段，使加速度为0，得到减加速距离S

判断V

若V

若V

在可选的实施例中，若进入匀加速阶段失败，则执行步骤9或步骤10的判断方法具体可以包括：

当进入匀加速阶段失败时，恢复当前加速度a和当前速度v；

若加速度a大于0，执行步骤9；

若加速度a小于0，执行步骤10。

在可选的实施例中，在步骤12中，判断进入匀速阶段是否成功的方法具体可以包括以下步骤：

根据当前加速度a和当前速度v，进入减速阶段，使减速阶段的终点速度达到Ve，计算减速距离S

判断当前减速距离S

若当前减速距离S

若当前减速距离S

在可选的实施例中，在步骤14中，进入减速阶段并输出脉冲包括：

恢复当前加速度a和当前速度v；

执行减速阶段，并输出脉冲。

在可选的实施例中，在步骤15中，判断进入减减速阶段是否成功的方法具体可以包括：

获取当前的速度v和加速度a；

根据当前的速度v和加速度a，进入减减速阶段，使加速度为0，使减减速阶段的终点速度达到Ve，得到减速距离S

判断S

若S

若S

在可选的实施例中，在步骤18中，判断进入匀减速阶段是否成功具体可以包括：

恢复当前加速度a和当前速度v；

根据当前加速度a和当前速度v，进入减减速阶段，使加速度为0，使减速阶段的终点速度达到Ve，得到减速距离S

判断S

若S

若S

在可选的实施例中，在步骤20中，进入减减速阶段并输出脉冲包括：

恢复当前加速度a和当前速度v；

执行减减速阶段，并输出脉冲。

具体的，各运动阶段中运动的距离S

将S型速度规划分为七个运动阶段，记为Stage

获取S型速度规划所需基本参数，包括起始速度V

获得每个运动阶段中的时域内的计算公式；

根据时域内的计算公式，计算加速阶段位移S

根据时域内的计算公式，计算减速阶段位移S

计算匀速阶段位移S

每个运动阶段中的连续时域内的计算公式包括：

在加加速阶段、减加速阶段、加减速阶段和减减速阶段中，计算公式如下：

在匀加速阶段和匀减速阶段中，J＝0且A＝A

在匀速阶段中，J＝0、A＝0且V＝V

在上述公式1_1至1_6中，Jmax表示最大加加速，t表示时间，A

计算加速阶段位移S

设stage3的终点速度为V

则T

判断T

当S

在公式2_2中，V

a

将公式2_6代入公式2_2，得到：

由此得到S

S

将公式2_5代入公式2_6得到：

变形后得到T

将公式2_9和公式2_10合并得到：

由于此时S

当S

S

设V

V

根据公式1_5得到以下公式：

将公式2_13代入2_14得到公式如下：

将公式2_12和2_14合并后得到公式如下：

由此，计算得到加速阶段位移S

计算减速阶段的位移S

stage

构建函数如下：

S

f(V

令V

若存在匀速阶段，则S

若不存在匀速阶段，则令V

令V

令δ

当δ

令V

令V

当δv小于等于最小速度差或δs小于等于最小位置差时，则Vtr

其中，最小速度差和最小位置差为预设的最小误差值。

本发明的有益效果是，根据当前运动参数对下一运动阶段进行尝试性进入，通过进入结果及时对下一运动阶段进行调整，简化计算，提高点位运动的速度和质量，通过对不同运动阶段实现分阶段插补，减小了峰值加速度，使轴系运行更加稳定；推导计算过程简单，提高计算精度的同时减少计算时间，更好地满足加工要求，适合高速高精度加工场景。

实施例2：

本申请一个实施例提供了点位运动规划系统，用于执行前述任一的点位运动规划方法，包括，

加加速模块，用于在当前加速度满足不小于0的条件时，尝试进入加加速阶段；

匀加速模块，用于在进入加加速阶段失败时，尝试进入匀加速阶段；

减加速模块，用于在进入匀加速阶段失败且满足进入减加速阶段的条件时，尝试进入减加速阶段；

匀速模块，用于在进入匀加速阶段失败且满足进入匀速阶段的条件时，尝试进入匀速阶段；

减速模块，用于在进入匀速阶段失败时，尝试进入减速阶段；

减减速模块，用于在当前加速度满足小于0的条件或进入匀减速阶段失败时，尝试进入减减速阶段；

匀减速模块，用于在进入减减速阶段失败时，尝试进入匀减速阶段；

脉冲输出模块，用于在成功进入某一运动阶段时，输出脉冲。

本发明的有益效果是，根据当前运动参数对下一运动阶段进行尝试性进入，通过进入结果及时对下一运动阶段进行调整，简化计算，提高点位运动的速度和质量，通过对不同运动阶段实现分阶段插补，减小了峰值加速度，使轴系运行更加稳定；推导计算过程简单，提高计算精度的同时减少计算时间，更好地满足加工要求，适合高速高精度加工场景。

上述实施例提供的系统，在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的系统与方法实施例属于同一种构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

以上所描述的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元或模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式表现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可能是个人计算机，服务器或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应的技术方案本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。