[发明专利]加工轨迹平滑转接的方法及加工装置

说明书

一种加工轨迹平滑转接的方法，其中，在第一轨迹段AB和第二轨迹段BC之间增加过渡轨迹段MF，其中过渡轨迹段MF分别与第一轨迹段AB和第二轨迹段BC的转接处斜率连续、曲率连续。还公开了一种实现加工轨迹平滑连接的加工装置。使得在加工轨迹的转接处速度和加速度连续，可以避免在转接过程中将速度降为零的情况，提高加工效率。

技术领域

本发明涉及一种加工轨迹平滑转接的方法及加工装置。

背景技术

工件轮廓通常是由直线和圆弧构成。在实际加工中，数控机床或机器人对工件的加工运动包括直线轨迹运动和圆弧轨迹运动。考虑到运动过程中电机实际的加减速能力，会在轨迹运动过程中限制最大加速度和减速度，以及最大加加速度，保证在运动轨迹的任意一点，其加速度和减速度以及加加速度都不超过限定值。而在运动轨迹的交接处，由于轨迹方向发生变化，需要将速度降为零或降到非常低的值才能满足上述要求。

如图1所示，以圆弧运动轨迹到圆弧运动轨迹为例，在两个运动轨迹的交接处由于轨迹方向发生突变，如果在交接前后保持原来的速度大小运行，由于速度方向的改变在一个指令周期内完成，设指令周期为T，则会产生一个大小为的加速度。如若使小于系统最大允许加速度A，则交接处的速度大小应该满足即如果进一步考虑加加速度的上限问题，则会使这个速度大小调整到更小的值。

若在轨迹精度误差的范围内，将连续的两段运动轨迹的交接处用一段平滑的过渡曲线代替，且该过度曲线与原来的两段运动轨迹相切，则可以使转接处的速度大大提高，从而可以提高加工效率。现有技术中，通常采用圆弧实现两段运动轨迹的平滑转接。然而，虽然圆弧转接可以较好地解决交接处速度方向不一致的问题，但是由于转接圆弧与前后轨迹的曲率不相等，在转接圆弧上的向心加速度仍然会导致转接时的加速度突变。

如图2所示，假设第一条圆弧运动轨迹O₁的半径为R₁，第二条圆弧运动轨迹Q₂的半径为R₂，转接圆弧O的半径为R，在轨迹交接处的速度为速度在保持匀速的情况下会在圆弧上产生一个向心加速度，在第一条圆弧运动轨迹O₁上产生的向心加速度大小为在第二条圆弧运动轨迹Q₂上的向心加速度大小为在转接圆弧O上的向心加速度为由于各圆弧轨迹的曲率不连续，因此，即使在转接前后保持速度大小和方向都不变，也会因为向心加速度的突变(在一个插补周期内从突变为a_r，或从a_r突变为)，从而造成最终加速度的不连续。因此，用圆弧进行平滑转接的方式仍然无法满足转接点处加速度连续的条件。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种加工轨迹平滑转接的方法及加工装置，能够使得在加工轨迹的转接处速度和加速度连续，可以避免在转接过程中将速度降为零的情况，提高加工效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种加工轨迹平滑转接的方法，包括：获取第一轨迹段AB的数据和第二轨迹段BC的数据，所述第一轨迹段AB和所述第二轨迹段BC相交形成拐角；根据获取到的所述数据获取连接在第一轨迹段AB和第二轨迹段BC之间的过渡轨迹段MF的数据，其中所述过渡轨迹段MF分别与所述第一轨迹段AB和所述第二轨迹段BC的转接处曲率连续、斜率连续；将所述过渡轨迹段MF的数据作为所述拐角的加工路径数据以进行加工。

其中，所述过渡轨迹段MF分别与所述第一轨迹段AB和所述第二轨迹段BC的转接处曲率连续、斜率连续的实现方法包括：所述过渡轨迹段MF包括第一回旋曲线轨迹段MN、过渡圆弧轨迹段NE以及第二回旋曲线轨迹段EF，其中所述第一回旋曲线轨迹段MN连接在所述第一轨迹段AB和所述过渡圆弧轨迹段NE之间，且所述第一回旋曲线轨迹段MN分别与所述第一轨迹段AB和所述过渡圆弧轨迹段NE的转接处曲率连续、斜率连续，所述第二回旋曲线轨迹段EF连接在所述第二轨迹段BC和所述过渡圆弧轨迹段NE之间，且所述第二回旋曲线轨迹段EF分别与所述第二轨迹段BC和所述过渡圆弧轨迹段NE的转接处曲率连续、斜率连续。