[发明专利]一种直角坐标设备的旋转轴控制算法

摘要

本发明公开一种直角坐标设备的旋转轴控制算法，包括以下步骤1）取得各轴当量脉冲数；2）设置虚拟轴当量脉冲数，计算虚拟轴与各轴当量脉冲数比率Rx，Ry，Rz；3）设置W轴许可最大速度，根据W轴许可最大速度及当前目标加工速度计算虚拟轴与W轴比率Rw；4）对速度前瞻模块设置各轴速度参数；5）将加工运动轨迹分解到XYZW轴直线插补集合，通过速度前瞻模块接口依次输出到速度前瞻模块；6）根据步骤2）和3）换算各轴输出长度，计算每条微线段输出长度；7）根据步骤6）输出的微线段长度，两两间计算许可速度，通过应用虚拟轴技术降低多轴速度前瞻数据计算量，进而降低控制器运行负载，利于对加工过程运动的控制。

主权项

一种直角坐标设备的旋转轴控制算法，其特征在于，包括以下步骤：(a)取得X、Y、Z、W各轴的当量脉冲数δx,δy,δz,δw；(b)设置虚拟轴当量脉冲数δv，取XYZ轴中最大当量脉冲数作为虚拟轴当量脉冲数δv＝max(δx,δy,δz)，且根据虚拟轴与各轴当量脉冲数计算虚拟轴与XYZ轴的比率Rx、Ry、Rz，计算公式Rx＝δv/δx，Ry、Rz计算公式相同；(c)设置W轴许可最大速度，W轴为辅助旋转轴，根据设置的W轴许可最大速度以及目标加工速度计算虚拟轴与W轴的比率Rw，计算公式其中，表示目标加工速度，δv表示虚拟轴当量脉冲数，δw表示W轴当量脉冲数，νw‑max表示W轴许可最大速度；(d)设置速度前瞻模块内的速度参数，速度参数包括各轴的许可跳变速度、目标加工速度、加工加速度；(e)将加工运动分解到XYZW4轴直线插补集合或将圆弧线段拆分为微线段集合，通过速度前瞻模块接口依次输出到速度前瞻模块；(f)速度前瞻模块进行处理，根据虚拟轴与各轴的比率R计算每条直线插补线段或微线段虚拟轴的矢量和长度，且根据步骤b和c获得的比率Rx、Ry、Rz、Rw计算各轴按比率的输出长度，计算得到每一条直线插补线段与微线段输出长度，该输出结果用于速度前瞻模块内部计算拐点许可速度；(g)根据步骤f输出的每一条直线插补线段与微线段长度，通过两个相邻微线段计算许可速度，取其最小值为拐点许可速度，具体包括以下计算步骤：(g.1)取得两个相邻微线段P1P2、P2P3三个点绝对坐标值，P1(P1x，P1y，P1z，P1w)、P2(P2x，P2y，P2z，P2w)、P3(P3x，P3y，P3z，P3w)；(g.2)根据步骤g.1取得的绝对坐标值，分别计算两个微线段的单位矢量其中l1、l2分别为两个微线段的长度；(g.3)设P2矢量速度大小为vP2，经Δt时间，矢量速度方向由变成由此X、Y、Z、W轴产生的速度变化量为；Δvx=vP2(P3x-P2xl2-P2x-P1xl1)]]>Δvy=vP2(P3y-P2yl2-P2y-P1yl1)]]>Δvz=vP2(P3z-P2zl2-P2z-P1zl1)]]> Δvw=vP2(P3w-P2wl2-P2w-P1wl1)⇒vP2x=Δvx(P3x-P2xl2-P2x-P1xl1)⇒vP2y=Δvy(P3y-P2yl2-P2y-P1yl1)⇒vP2z=Δvz(P3z-P2zl2-P2z-P1zl1)⇒vP2w=Δvw(P3w-P2wl2-P2w-P1wl1)]]>(g.4)根据设置的X、Y、Z、W轴许可的跳变速度代入上述公式中的Δvx、Δvy、Δvz、Δvw求满足各轴许可跳变速度的条件下，该拐点许可速度，取其最小值则为拐点许可速度,v＝min(vP2x,vP2y,vP2z,vP2w)。