一种用于运动控制系统的圆心模式空间圆弧插补方法

一种用于运动控制系统的圆心模式空间圆弧插补方法
【专利摘要】本发明涉及一种圆弧插补方法，一种用于运动控制系统的圆心模式空间圆弧插补方法，包括以下步骤：根据圆心模式给定的圆心坐标，计算直角坐标系OXYZ与空间圆弧所在平面建立的O′X′Y′Z′坐标系的坐标变换矩阵；计算整个空间圆弧弧长；在O′X′Y′平面确定满足基于梯形曲线加减速控制的平面圆弧插补过程中的弧长计算公式；计算O′X′Y′平面每个插补周期平面圆弧插补点坐标；计算OXYZ坐标系下空间圆弧插补点坐标；空间圆弧插补模块将空间圆弧插补点坐标输出给位置闭环控制模块，进行位置闭环控制。本发明提供的一种用于运动控制系统的圆心模式空间圆弧插补方法减少了空间圆弧参数计算量，提高了计算效率和插补精度。
【专利说明】—种用于运动控制系统的圆心模式空间圆弧插补方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业控制领域中的空间圆弧插补方法，特别是数控机床或机器人的一种用于运动控制系统的圆心模式空间圆弧插补方法。
【背景技术】
[0002]在现代运动控制与机械加工制造中，复杂空间曲线加工一般采用小线段的空间直线来逼近，此方法编程复杂，加工精度与效率低，为了实现高速高精加工与控制，要求运动控制系统具有空间圆弧插补功能，通过采用空间圆弧与空间直线来拟合空间曲线。
[0003]目前普遍采用边界点模式空间圆弧插补方法，即根据空间圆弧上一点、起点和终点的三点坐标来计算空间圆弧圆心坐标和半径，再通过每个插补周期插补出的空间圆弧圆心角，实时计算插补点在直角坐标系OXYZ中的坐标。
[0004]边界点模式空间圆弧插补方法能够很好地实现空间任意位置空间圆弧加工与控制，但此方法需要先计算空间圆弧中心坐标，计算工作量大，计算过程复杂，且插补过程在空间三维坐标系下进行，降低了空间圆弧插补点计算效率和精度。

【发明内容】

[0005]为了克服已有技术存在的不足，本发明目的是提供一种用于运动控制系统的圆心模式空间圆弧插补方法。该方法直接给出空间圆弧圆心坐标，并采用坐标变换将空间圆弧转换为平面圆弧，通过采用时间分割法对平面圆弧进行实时插补后，再根据坐标变换矩阵计算插补点在直角坐标系OXYZ中的坐标，此方法可显著减少插补过程计算量，提高了插补点计算效率和精度。
[0006]为了实现上述发明目的，解决已有技术中所存在的问题，本发明采取的技术方案是:一种用于运动控制系统的圆心模式空间圆弧插补方法，根据圆心模式给定的圆心坐标，计算直角坐标系OXYZ与空间圆弧所在平面建立的O' V V V坐标系的坐标变换矩阵，计算整个空间圆弧弧长，在O' V V平面确定满足基于梯形曲线加减速控制的平面圆弧插补过程中的弧长计算公式，计算O' V V平面每个插补周期平面圆弧插补点坐标，计算OXYZ坐标系下空间圆弧插补点坐标，空间圆弧插补模块将空间圆弧插补点坐标输出给位置闭环控制模块，进行位置闭环控制；插补方法具体步骤如下:
[0007](A)根据圆心模式给定的圆心坐标O' (X。，，y。，，Z。，)，计算直角坐标系OXYZ与空间圆弧所在平面建立的O' V V V坐标系的坐标变换矩阵M，包括以下步骤:
[0008]第一步、在O' V Y' V坐标系，以向量@计算)T轴正向单位向量
【权利要求】
1.一种用于运动控制系统的圆心模式空间圆弧插补方法，其特征在于:根据圆心模式给定的圆心坐标，计算直角坐标系OXYZ与空间圆弧所在平面建立的O' V V V坐标系的坐标变换矩阵，计算整个空间圆弧弧长，在O' V V平面确定满足基于梯形曲线加减速控制的平面圆弧插补过程中的弧长计算公式，计算O' V V平面每个插补周期平面圆弧插补点坐标，计算OXYZ坐标系下空间圆弧插补点坐标，空间圆弧插补模块将空间圆弧插补点坐标输出给位置闭环控制模块，进行位置闭环控制；插补方法具体步骤如下: (A)根据圆心模式给定的圆心坐标O' (X。，，y。，, Z0,),计算直角坐标系OXYZ与空间圆弧所在平面建立的O' V V V坐标系的坐标变换矩阵M，包括以下步骤: 第一步、在O' V V V坐标系，以向量@计算X'轴正向单位向量则
【文档编号】G05B19/41GK103676787SQ201310694244
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】仲崇权, 李稚春, 龚中强, 孙红涛, 刘雪梅, 刘雪喆, 刘鑫 申请人:大连理工计算机控制工程有限公司