數(shù)控設(shè)備cnc系統(tǒng)前瞻滾動處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)前瞻滾動處理方法，在不占用更多的計算機資源的前提下，提高了加工效率及質(zhì)量，包括如下步驟：判斷當(dāng)前指令類型，將后續(xù)路徑讀入緩存并獲得后續(xù)路徑的特征值；根據(jù)對指令類型與后續(xù)路徑的特征值的判斷傳遞參數(shù)以區(qū)別是否還需進行滾動處理；設(shè)定最后一段路徑的終點處速度為0，而首段路徑的起點處速度、加速度、加加速均保持不變，對當(dāng)前緩存中的路徑進行速度規(guī)劃；當(dāng)傳遞的參數(shù)表明無需進行滾動處理時，將全部路徑插補立即輸出；當(dāng)傳遞的參數(shù)表明仍需進行滾動處理時，僅插補輸出部分路徑，并且從后至前反向搜索預(yù)定段數(shù)路徑,取銜接點速度最大處為界限，界限之前的插補輸出，界限之后的緩存下來等待下一次滾動處理。
【專利說明】數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)前瞻滾動處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及CNC數(shù)控系統(tǒng)解決方案。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)的后置處理器按加工精度的要求將復(fù)雜路徑分解成一系列的微小路徑段(如直線段或圓弧段)，再由數(shù)控系統(tǒng)中的各相關(guān)插補器對每一個特定的微小路徑段進行插補運算。加減速是插補運算要完成的重要控制功能，在加減速控制方式中，有插補前加減速和插補后加減速之分。為了保證加工精度，一般采用前瞻規(guī)劃控制，前瞻處理功能是現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)志性功能之一，前瞻設(shè)計直接關(guān)系到數(shù)控機床的加工效率和運動平穩(wěn)性。
[0003]前瞻(Look-ahead)，顧名思義，就是預(yù)先分析后續(xù)路徑，獲取路徑長度和速度約束條件等信息，使插補器能夠根據(jù)機床特性和加工參數(shù)自適應(yīng)地進行進給速度調(diào)整，從而獲取最大加工效率并避免進給速度劇烈變化的一種技術(shù)，它能有效地縮短加工時間，減小機床振動，保護刀具免受沖擊，提高加工質(zhì)量，是在保證運動平穩(wěn)性基礎(chǔ)上提高加工效率的重要途徑，在采用前加減速插補的高速高精度數(shù)控系統(tǒng)中不可或缺。前瞻處理的主要任務(wù)是獲取路徑信息，并根據(jù)速度、加速度和加加速度等機床運動約束條件和選定的加減速規(guī)律進行速度規(guī)劃。隨著現(xiàn)代數(shù)控加工對精度和速度要求的逐步提高，前瞻得到了廣泛的關(guān)注和研究，并逐步由高檔數(shù)控系統(tǒng)向中低檔數(shù)控系統(tǒng)普及應(yīng)用。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的前瞻處理，是在插補前預(yù)先分析后續(xù)路徑，獲取路徑長度和速度約束條件等信息，如果發(fā)現(xiàn)需要暫停或停止(比如說大轉(zhuǎn)角)時，讓起止速度為零，然后對該區(qū)間的路徑進行速度規(guī)劃。如果碰上連續(xù)微小路徑，路徑間均以小角度銜接，則上述規(guī)劃需要前瞻非常多的路徑段數(shù)，而計算機的緩存資源是有限的，所以一般會設(shè)置一個“最大前瞻段數(shù)”，比如說2000，即:如果連續(xù)讀取了 2000段路徑，雖然最后一段終點速度不必為零，也強制它為零，以便好進行速度前瞻規(guī)劃。當(dāng)連續(xù)微小路徑非常多時，因最大前瞻段數(shù)的限制，中間不得不進行加減速，導(dǎo)致效率下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)前瞻滾動處理方法，其在不占用更多的計算機資源的前提下，提高了加工效率及加工質(zhì)量。
[0006]為達到以上目的，本發(fā)明提供了一種數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)前瞻滾動處理方法，包括如下步驟:
a)判斷當(dāng)前指令類型，將后續(xù)路徑讀入緩存并獲得后續(xù)路徑的特征值；
b)根據(jù)對指令類型與后續(xù)路徑的特征值的判斷傳遞參數(shù)以區(qū)別是否還需進行滾動處理；
c)設(shè)定最后一段路徑的終點處速度為0，而首段路徑的起點處速度、加速度、加加速均保持不變，對當(dāng)前緩存中的路徑進行速度規(guī)劃； d)當(dāng)傳遞的參數(shù)表明無需進行滾動處理時，將全部路徑插補立即輸出；當(dāng)傳遞的參數(shù)表明仍需進行滾動處理時，僅插補輸出部分路徑，并且從后至前反向搜索預(yù)定段數(shù)路徑，取銜接點速度最大處為界限，界限之前的插補輸出，界限之后的緩存下來等待下一次處理。
[0007]本發(fā)明的進一步改進在于，所述的步驟c)與步驟d)中，速度規(guī)劃采用梯形速度曲線，在進行反向搜索時以后面若干段路徑中的終點速度最大者為界，進行插補輸出或再滾動規(guī)劃。
[0008]本發(fā)明的進一步改進在于，所述的步驟c)中，速度規(guī)劃采用全局S形速度曲線，力口速度、加加速也均設(shè)為O。
[0009]本發(fā)明的進一步改進在于，所述的步驟d)中，在進行反向搜索時以后面若干段S形銜接點的速度最大者為界，進行插補輸出或再滾動規(guī)劃。
[0010]本發(fā)明的進一步改進在于，所述的步驟d)中，在進行反向搜索時，從后至前反向搜索30%-50%段數(shù)的路徑。
[0011]本發(fā)明的進一步改進在于，所述的步驟b)中，當(dāng)前指令類型為結(jié)束時，傳遞參數(shù)表明無需進行滾動處理。
[0012]本發(fā)明的進一步改進在于，所述的步驟b)中，當(dāng)前指令類型為暫停時，傳遞參數(shù)表明無需進行滾動處理。
本發(fā)明的進一步改進在于，所述的步驟b)中，讀取路徑如非首段，則計算其銜接的切向夾角，如果夾角大于預(yù)設(shè)閾值，傳遞參數(shù)表明無需進行滾動處理。
本發(fā)明的進一步改進在于，所述的步驟b)中，如果當(dāng)前段數(shù)已達最大前瞻段數(shù)，傳遞參數(shù)表明需要進行滾動處理。
[0013]根據(jù)本發(fā)明有益效果為:
1)提高對連續(xù)微小路徑段的規(guī)劃效率，縮短加工時間；
2)減少加工速度的波動，提高加工質(zhì)量；
3)使算法徹底擺脫對“最大前瞻段數(shù)”的依賴，防止因設(shè)定太小規(guī)劃出的效率偏慢，設(shè)定過大又會導(dǎo)致對計算資源的過度占用。

【具體實施方式】
[0014]下面對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0015]本實施例公開一種數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)前瞻滾動處理方法，其關(guān)鍵步驟如下:
O設(shè)定或讀取:最大偏轉(zhuǎn)角閾值、最大前瞻段數(shù)；
2)讀取當(dāng)前指令，如果為結(jié)束，則轉(zhuǎn)步驟7),并傳遞參數(shù)bRollback=false,而后轉(zhuǎn)步驟 10)；
3)如果當(dāng)前指令為暫停，則轉(zhuǎn)步驟7),并傳遞參數(shù)bRollback=false;
4)讀取路徑，如非首段，則計算其銜接的切向夾角，如果夾角大于預(yù)設(shè)閾值，則步驟7)，并傳遞參數(shù) bRollback=false ;
5)如果當(dāng)前段數(shù)已達最大前瞻段數(shù),貝U轉(zhuǎn)步驟7),并傳遞參數(shù)bRollback=true;
6)否則，轉(zhuǎn)步驟2)；
7)令最后一段的終點處:速度=0，如果為(全局)S形速度曲線時，加速度、加加速也均設(shè)為O ;而首段的起點處的速度、加速度、加加速均保持不變，然后對當(dāng)前緩存中的路徑進行速度規(guī)劃；
8)當(dāng)bRollback==false時,將全部路徑插補立即輸出；當(dāng)bRollback==true時,僅插補輸出部分路徑，此步驟為本發(fā)明的關(guān)鍵點，具體如下:如果采用梯形速度曲線時，可從后至前反向搜索40%的段數(shù)，取終點速度最大者為界，之前的插補輸出，之后的緩存下來有待下一次滾動規(guī)劃；如果采用(全局)S形速度曲線時，類似地，從后至前反向搜索40%的S形總段數(shù)，取銜接點速度最大者為界，之前的插補輸出，之后的緩存下來有待下一次滾動規(guī)劃，因銜接點處的加速度及加加速一定均為0，以方便下次的(全局)S形滾動規(guī)劃；
9)轉(zhuǎn)步驟2)；
10)結(jié)束。
[0016]當(dāng)提交前瞻規(guī)劃時，傳遞一個參數(shù)，以區(qū)別是否將還會進行滾動式規(guī)劃；當(dāng)需要進行滾動式規(guī)劃時，插補輸出一部分前面的路徑，而后面的一部分路徑留待下一次插補；當(dāng)采用梯形速度曲線時，以后面若干段路徑中終點的速度最大者為界，進行插補輸出或再滾動規(guī)劃；當(dāng)全局S形速度曲線時，以后面若干段S形銜接點的速度最大者為界，進行插補輸出或再滾動規(guī)劃，本發(fā)明采用了一套巧妙的方法，在保證不占用更多的計算機資源的前提下，提高對連續(xù)微小路徑段的規(guī)劃效率，縮短加工時間；減少加工速度的波動，提高加工質(zhì)量；使算法徹底擺脫對“最大前瞻段數(shù)”的依賴，防止因設(shè)定太小規(guī)劃出的效率偏慢，設(shè)定過大又會導(dǎo)致對計算資源的過度占用。
[0017]以上實施方式只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所做的等效變化或修飾均涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)前瞻滾動處理方法，其特征在于，包括如下步驟: a)判斷當(dāng)前指令類型，將后續(xù)路徑讀入緩存并獲得后續(xù)路徑的特征值； b)根據(jù)對指令類型與后續(xù)路徑的特征值的判斷傳遞參數(shù)以區(qū)別是否還需進行滾動處理； c)設(shè)定最后一段路徑的終點處速度為O，而首段路徑的起點處速度、加速度、加加速均保持不變，對當(dāng)前緩存中的路徑進行速度規(guī)劃； d)當(dāng)傳遞的參數(shù)表明無需進行滾動處理時，將全部路徑插補立即輸出；當(dāng)傳遞的參數(shù)表明仍需進行滾動處理時，僅插補輸出部分路徑，并且從后至前反向搜索預(yù)定段數(shù)路徑，取銜接點速度最大處為界限，界限之前的插補輸出，界限之后的緩存下來等待下一次處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)前瞻滾動處理方法，其特征在于:所述的步驟c)與步驟d)中，速度規(guī)劃采用梯形速度曲線，在進行反向搜索時以后面若干段路徑中的終點速度最大者為界，進行插補輸出或再滾動規(guī)劃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)前瞻滾動處理方法，其特征在于:所述的步驟c)中，速度規(guī)劃采用全局S形速度曲線，加速度、加加速也均設(shè)為O。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)前瞻滾動處理方法，其特征在于:所述的步驟d)中，在進行反向搜索時以后面若干段S形銜接點的速度最大者為界，進行插補輸出或再滾動規(guī)劃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)前瞻滾動處理方法，其特征在于:所述的步驟d)中，在進行反向搜索時，從后至前反向搜索30%-50%段數(shù)的路徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)前瞻滾動處理方法，其特征在于:所述的步驟b)中，當(dāng)前指令類型為結(jié)束時，傳遞參數(shù)表明無需進行滾動處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)前瞻滾動理方法，其特征在于:所述的步驟b)中，當(dāng)前指令類型為暫停時，傳遞參數(shù)表明無需進行滾動處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)前瞻滾動處理方法，其特征在于:所述的步驟b)中，讀取路徑如非首段，則計算其銜接的切向夾角，如果夾角大于預(yù)設(shè)閾值，傳遞參數(shù)表明無需進行滾動處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控設(shè)備CNC系統(tǒng)前瞻滾動處理方法，其特征在于:所述的步驟b)中，如果當(dāng)前段數(shù)已達最大前瞻段數(shù)，傳遞參數(shù)表明需要進行滾動處理。
【文檔編號】G05B19/416GK104375468SQ201410680397
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】郭先強, 何長安 申請人:蘇州谷夫道自動化科技有限公司