申请/专利权人：西北工业大学

申请日：2022-09-01

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN115639784B

主分类号：G05B19/416

分类号：G05B19/416

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2023.02.14#实质审查的生效;2023.01.24#公开

摘要：本发明涉及一种基于主轴转速正弦变化的进给速度规划方法，将规划的轨迹速度拆分为恒速限制部分及正弦限制部分，每个部分又分为加速段、恒定段及减速段，每个加速段与减速段又按加加速度的情形划分为加速度增加、恒定与减小三个区间；随后根据给定的每齿进给、加速度以及加加速度限制，结合主轴转速正弦变化的参数，计算每段轨迹规划的运动学限制以及该段轨迹的时间与位移；最后根据每段轨迹的情况，进行加加速度规划，根据得到的加加速度与时间的二次函数关系，通过积分依次得到加速度、速度、位移三者与时间的函数关系，完成三阶连续速度规划，从而在正弦运动稳定段实现每齿进给的充分利用，增大正弦限制部分的实际进给速度，减少加工时间。

主权项：1.一种基于主轴转速正弦变化的进给速度规划方法，其特征在于步骤如下：步骤1：根据给定最大每齿进给以及连续变化的主轴转速，计算实际最大进给速度限制：vmaxt＝fNΩt＝fN[Ω0+ΩAsinωt+θ]其中，t为时间，vmaxt为最大进给速度限制随时间的变化关系，f为给定的最大每齿进给，N为刀具的刀齿数目，Ωt为主轴转速随时间的变化关系，Ω0为平均主轴转速，ΩA为主轴转速的变化幅度，为主轴转速的变化频率，θ为主轴转速与实际进给速度的相位差；步骤2：将实际进给速度拆分为恒速限制部分及正弦限制部分： 其中，λ为主轴转速与进给速度的转换比例，为恒速限制部分随时间变化的比例系数，为正弦限制部分随时间变化的比例系数；步骤3：根据给定的进给运动的速度、加速度与加加速度限制，计算比例系数与及它们的一阶二阶导数最大值： 其中，与分别为比例系数与的最大值，与分别为与的一阶导数最大值，与分别为与的二阶导数最大值，Amax与Jmax分别为进给运动加速度与加加速度的最大值；步骤4：规划各个区间比例系数的二阶导数其具体关于时间t的表达式为： 其中，Kc与Ks分别为比例系数中加加速度的系数，ts为t对应正弦部分的时间，ti为第i个区间末所对应的总时间，tsi为第i个区间末在正弦限制部分对应的时间，其具体表达式如下： 其中，T1、T2与T3分别为恒速限制部分加速段的加速度增加、恒定与减小三个区间的时间，T4、T5与T6分别为正弦限制部分加速段的加速度增加、恒定与减小三个区间的时间，T7为正弦部分恒定段的时间，T8、T9与T10分别为正弦限制部分减速段的加速度增加、恒定与减小三个区间的时间，T11、T12与T13分别为恒速限制部分减速段的加速度增加、恒定与减小三个区间的时间；通过对导数的积分，得到比例系数关于时间t的表达式： 步骤5：根据轨迹长度以及进给运动的运动学限制，计算每个小区间所需要的时间Ti，根据轨迹长度、速度、加速度及加加速度的限制，可分为以下五种情况：情况1：轨迹长度L满足L＜s1，各个区间所用的时间Ti为 为该情况所能规划的最大轨迹长度，此时情况2：轨迹长度L满足s1≤L＜s2，各个区间所用的时间Ti为 为该情况所能规划的最大轨迹长度，此时情况3：轨迹长度L满足s2≤L＜s3，各个区间所用的时间Ti为 此时将各区间所用时长结合步骤四中的系数以及步骤2中的实际速度，积分后可得到位移与Ts的关系，再通过迭代计算方法即可获得Ts；s3为该情况所能规划的最大轨迹长度，此时 其中，t1＝T1,ti＝ti-1+Ti,i＝2,3,...,13；情况4：轨迹长度L满足s3≤L＜s4，各个区间所用的时间Ti为 Ts获取方法与情况3相同；s4为该情况下所能规划的最大轨迹长度，此时 其中，t1＝T1,ti＝ti-1+Ti,i＝2,3,...,13；情况5：此时轨迹长度满足L＞s4，各个区间所用的时间Ti为 T7则根据轨迹长度L以及其余段的长度总和，通过迭代计算方法获得；额外需要注意的是，该规划可能会出现由于给定的加速度限制过大导致规划的运动达到最大加速度时速度超限的问题，针对这一情况，需要对最大加速度进行缩减；针对的规划，当时， 且上述五种情况中均有：T2＝T12＝0同理，针对的规划，当时， 且T5＝T9＝0；此时将规划的各区间的时间Ti带入步骤4中得到任意时刻的比例系数再带入到步骤2中得到实际速度关于时间t的函数，即可完成整段轨迹的速度规划。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西北工业大学 一种基于主轴转速正弦变化的进给速度规划方法

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