式（3)，（4)，（5)所示，系统允许的轮廓误差为err〇_。
[0057]
(3)
[( (4)
[(
[0060] 根据动态确定的最大轮廓误差值，确定插补数据中非必须的点，将其标记为冗余 点。当相邻待加工的点间隔较近时，相邻线段间的夹角和长度会产生较大变化，同时会产生 冗余的小线段，因此，在轮廓误差允许的范围内，将冗余点去除掉，可以有效减少加工数据， 在保证加工质量的基础上，提高加工速度。如图3所示，匕到为待加工点，P i (n < i彡m) 为当前点，如果Pj (η < j < i)到直线PnPi的距离erro erro _，则Pj为冗余点，将该点 数据进行标记，i值加1。否则，以Pi为新的的起点，进行冗余点滤除，直到最后一点。
[0061] 建立圆弧过渡的数学模型，确定过渡圆弧相关参数的初始值。然后，根据标记的冗 余点，检查并调整参数值。如图4所示，可以求出过渡圆弧的相关参数，如公式（6)所示。
[0062]
(6)
[0063] 其中，为系统在PJ)方向上所允许的最大轮廓误差，Θ为Ζ ΡΛ0。
[0064] 由于冗余点Pjn+l彡i彡m-1)的存在，为了保证轮廓误差在系统最大值范围内， 需要修订过渡圆弧的参数。
[0065] 首先，对PJ^J司的冗余点进行检查，从当前点P i (i = m-Ι)开始，直到点Ps为止，P ^ 满足Z PWPAZ QIOP^Z QlOPfZ P i。按照第二部分的方法计算PhR方向上允 许的最大误差erro%?，如果公式（7)成立，则i减1，
[0066]
(7)
[0067] 否则，调整过渡圆弧半径的大小，线段？1+1?1在i > m-1时可能会与线段？^"有交 线，故：
[0068] 如果i = m-1，做直线见'垂直于直线PnP"，垂足为Q/，与PJ)交点为0'，过渡 圆弧半径如公式（8)所示，其中P表示ZPi ^"0。
[0069]
(8)
[0070] 如果η < i <m-l，做直线Pi 1 Qi"垂直于直线ΡΛ，垂足为A"，与PJ)交点为 0"，过渡圆弧半径如公式（9)所示，其中ρ表示表示线段PW1"的长度。
[0071] /"-1an(6/)L, r (9)
[0072] 其次，按照上述方法对PR间的冗余点进行检查。
[0073] 继续对线段PJV PqPt进行路径规划，直到结束。
[0074] 本发明的执行效果：设定系统允许的X，y，z轴的轴向误差分别均为1mm，文采用线 性加减速方法和前瞻控制算法进行速度规划。图5与图6的对比说明滤除冗余点较未滤除 冗余点，减少了加工路径的数据量。图5显示，未滤除冗余点时，加工用了 147个插补周期， 图6显示，滤除冗余点后用了 98个插补周期，提高了加工效率。同时，如图7,图8所示，算 法将加工误差限定在了系统允许范围内，保证了加工质量。
[0075] 为了进一步验证系统性能，对图9所示二维平面内的海豚图形，图10所示三维空 间内的燕子图形进行加工，结果如表1所示，加工误差如图11，图12所示。
[0076] 表一加工数据对比
[0077]
[0078] 从图11，图12可以看出，本文算法加工过程将轴向误差限定在系统允许的范围之 内。从表1的对比看，滤除冗余点后待加工路径的数据量减少，当待加工路径中有较多角度 变化不大的小线段时，数据量减少较多，同时，由于加工路径数据量的减少，速度规划的效 率提高，提升了加工效率。
【主权项】
1. 一种基于轴向精度的小线段过渡方法，其特征在于，包括以下步骤： 根据数控系统设定的轴向误差值和机床结构，动态确定不同方向上的最大轮廓误差； 根据动态确定的最大轮廓误差值，确定插补数据中非必需的点，将其标记为冗余点； 建立圆弧过渡的数学模型，确定过渡圆弧相关参数的初始值； 根据标记的冗余点，检查并调整参数值。2. 根据权利要求1所述的一种基于轴向精度的小线段过渡方法，其特征在于，所述根 据数控系统设定的轴向误差值和机床结构，动态确定不同方向上的最大轮廓误差e r r 〇 _， 在三轴情况下为：(1) 在五轴情况下为：(5) 其中，errox_max、erroy_max、erro z_max为数控系统允许的X，y，z轴的轴向误差最大值， erromax_x，erro^^，erromax_z为数控系统允许的X，y, z轴的轴向轮廓误差。3. 根据权利要求1所述的一种基于轴向精度的小线段过渡方法，其特征在于，所述冗 余点通过如下方法确定： pjlj P "为待加 工点，P i，η < i彡m，为当前点，如果Pj (n < j < i)至I值线PnPi的距离 erro j彡erro _，则Pj为冗余点。4. 根据权利要求1所述的一种基于轴向精度的小线段过渡方法，其特征在于，所述过 渡圆弧相关参数的初始值为：其中，〃％"〇为系统在PW方向上所允许的最大轮廓误差，Θ为ΖΡΛΟ, 表示由 确定的线段PA的长度，&[表示由ΡΛ，P^Pq确定的线段ρ Λ的长度，点Q i，Q2 分别表示圆〇与线段PJm，Ρ"Λ的切点。5.根据权利要求1所述的一种基于轴向精度的小线段过渡方法，其特征在于，所述根 据标记的冗余点，检查并调整参数值，包括以下步骤： 对PnPm间的冗余点进行检查，从当前点P i(i = m-Ι)开始，直到点PsSih，P s满足 Z PAPA Z Q10P ^且幺Q10P A Z P i。按照第二部分的方法计算方向上允许的 最大误，如果公式（7)成立，则i减1，(7) 否则，调整过渡圆弧半径的大小，线段Ρ1+Λ在i > m-1时可能会与线段P ^"有交线， 故： 如果i=m-l，做直线1垂直于直线，垂足为…i，与PW交点为0'，过渡圆 弧半径如公式（8)所示，其中识表示ZPi ^"0，(8) 如果n<i<m-l，做直线PhQ" i垂直于直线ΡΛ，垂足为Q" i，与PW交点为0"， 过渡圆弧半径如公式（9)所示，其中皆表示Z Pi ^"0, 表示线段P"Q1"的长度， r'=.ian(6〇L;,m.' (9) 按照上述方法对Ρ"Λ间的冗余点进行检查。 继续对线段PJV PqPt进行路径规划，直到结束。
【专利摘要】本发明涉及一种基于轴向精度的小线段过渡方法。本发明包括以下步骤：根据数控系统设定的轴向误差值和机床结构，动态确定不同方向上的最大轮廓误差；根据动态确定的最大轮廓误差值，确定插补数据中非必需的点，将其标记为冗余点；建立圆弧过渡的数学模型，确定过渡圆弧相关参数的初始值；根据标记的冗余点，检查并调整参数值。本发明提出的轮廓误差计算方法和冗余点滤除方法，在保证加工质量的基础上，可有效地减少待加工路径的数据量。基于轴向的圆弧轨迹规划方法以及基于冗余点的圆弧参数调整方法，可以将加工误差控制在系统的限制范围之内，在保证加工质量的基础上提高加工效率。
【IPC分类】G05B19/4097
【公开号】CN105607577
【申请号】CN201410669031
【发明人】林浒, 孙树杰, 郑飂默, 刘生, 陆小虎, 王允森
【申请人】沈阳高精数控智能技术股份有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2014年11月20日