专利名称：速度前瞻的方法及其数控装置、数控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数控系统领域，特别是涉及速度前瞻的方法及其数控装置、数控系统。
背景技术：
数控系统(Numerical Control System)是数字控制系统的简称,是根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。数控加工过程中，数控系统根据用户输入的加工代码进行加工。通常用户在加工代码中会指定一个速度作为目标速度，但一般并不指定各加工段终点的速度，即如果不采 取某种措施来对各段末点速度进行计算的话，各段末点处速度控制策略一般为按照系统给定速度持续加工，或者每段段末降速到停止。如果保持一个较大的速度，可能导致无法在误差允许范围内过渡到下一个加工段，出现过冲等不利现象；如果在段末减速到停止后开始下一段的加工，这样能保证加工的安全，但效率低下，并且频繁的加减速会导致加工工件表面的不光滑，甚至会导致机床的共振，对加工质量产生严重不利影响。因此，在加工过程中引入前瞻功能，通过对后续加工段的预读完成加工路径上各段交点处速度的统一规划，实现进给速度的平滑过渡，减少速度急剧变化对机床的冲击，从而提高加工效率和加工质量。参阅
图1，图I是现有技术中一种速度前瞻方法的流程图。现有技术中进行速度前瞻的一种做法是首先对当前待加工段进行判断，判断是否为速度敏感点，是否为速度敏感点的主要判断依据为相邻段间的拐角、后续段的长度、加速度限制等；如果判断为速度敏感点，则计算需要预读的段数，通过预读段的长度、速度来修正当前段的速度，完成速度的规划。本申请发明人在长期研发中发现，上述实现方法虽然能够完成速度的统一规划，但是存在一定的不足，主要体现在以下三个方面(I)上述速度前瞻处理方法并不对所有点进行处理，而是需要先判断敏感点。这样虽然能一定程度上节省时间提高效率，但对敏感点界定上存在一定的主观性，有可能导致需要考虑的段未被考虑，因而不能保证其方法的可靠性。(2)按照上述速度前瞻处理方法对敏感点进行校验，在对其中一段进行前瞻处理时需要计算后续N段(求解得出)一些数据，而这些数据在对后续段进行前瞻的过程中也可能会需要，并且前瞻过程处理的加工段数很多，因此造成大量的重复计算，影响总体效率。(3)速度前瞻作为系统的重要模块，需要具备良好的可维护性和可扩展性。上述速度前瞻处理方法虽然给出了基本的实现方法，但缺乏一定的可维护性以及可扩展性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种速度前瞻的方法及其数控装置、数控系统实施方式，能够保证数控机床加工的安全可靠性，提高加工效率和加工质量。为解决上述技术问题，本发明的一方面是提供一种速度前瞻方法，包括计算加工路径中所有规划段的段长以及与段长相对应的段末点的最大预估速度；保存所有规划段的段长以及与段长相对应的段末点的最大预估速度的计算结果，完成预处理阶段；根据计算结果对各规划段进行前瞻处理。其中，对各规划段进行前瞻处理的步骤包括对各规划段的段末点i进行速度前向校验以及速度后向校验，其中，根据计算结果对各规划段的段末点i进行速度前向校验而调整段末点i的前向校验速度，根据计算结果以及前向校验速度对各规划段的段末点i进行速度后向校验而调整段末点i的后向校验速度；其中，段末点i为当前规划段的段末点。其中，计算得到加工路径中所有规划段的段长以及段末点的最大预估速度的步骤包括计算各规划段的段长P i ;计算各规划段的最大加工速度Vbmax，具体的计算公式如下
权利要求
1.一种速度前瞻的方法，其特征在于，包括 计算加工路径中所有规划段的段长以及与段长相对应的段末点的最大预估速度； 保存所述所有规划段的段长以及与段长相对应的段末点的最大预估速度的计算结果，完成预处理阶段； 根据所述计算结果对各规划段进行前瞻处理。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于 所述对各规划段进行前瞻处理的步骤包括 对各所述规划段的段末点i进行速度前向校验以及速度后向校验，其中，根据所述计算结果对各规划段的段末点i进行速度前向校验而调整段末点i的前向校验速度，根据所述计算结果以及前向校验速度对各规划段的段末点i进行速度后向校验而调整段末点i的后向校验速度； 其中，所述段末点i为当前规划段的段末点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算得到加工路径中所有规划段的段长以及段末点的最大预估速度的步骤包括 计算所述各规划段的段长P i ; 计算所述各规划段的最大加工速度Vbmax，具体的计算公式如下Vbw= sjPl^ac， 其中，P i为所述段长，a。为最大向心加速度； 计算所述各规划段的进给速度Vu，具体的计算公式如下
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对各规划段的段末点i进行速度前向校验的步骤包括 判断第i_l个规划段的段末点i_l的后向校验速度Vp1是否小于第i个规划段的段末点i的所述最大预估速度Vimax,若是则判断能否在所述段长P i距离内由已校验速度Vg加速至最大预估速度Vimax，若所述后向校验速度Vg能加速至最大预估速度Vimax则调整第i个规划段的段末点i的前向校验速度Vin至Vimax，否则调整所述第i个规划段的前向校验速度Vin至系统可承受的速度值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对各规划段的段末点i进行速度后向校验的步骤包括计算由所述第i个规划段的前向校验速度Vin减速到O所需的最少长度Di ； 从所述第i个规划段的段末点i开始，计算所有处于最少长度Di距离内的后续规划段的段末点的数量m ； 判断所述第i个规划段的前向校验速度Vin是否大于第i+Ι个规划段的最大预估速度V(i+1)_，若是则判断能否在所述第i+Ι个规划段的段长距离P i+1内由第i个规划段的前向校验速度Vin减速至第i+Ι个规划段的最大预估速度V(i+1)max，若所述前向校验速度Vin能减速至最大预估速度V(i+1)max则继续判断第i个规划段的所述前向校验速度Vin是否大于第i+2个规划段的最大预估速度V(i+2)max，否则调整所述第i个规划段的前向校验速度Vin至系统可承受的速度值，如此类推，直到判断至所述前向校验速度Vin是否大于第i+m个规划段的最大预估速度V(i+m)max，完成对所述第i个规划段的后向速度校验； 在完成所述第i个规划段的速度后向校验过程后，调整第i个规划段的段末点i的后向校验速度Vi至所述第i个规划段的前向校验速度Vin。
6.一种速度前瞻的方法，其特征在于，包括 获得加工路径中当前规划段的数据和同一加工路径中其余相关规划段的数据，所述同一加工路径中其余相关规划段数据中的至少一部分规划段的数据为前面规划段进行前瞻处理时使用过； 根据所述当前规划段的数据和同一加工路径中其余相关规划段的数据进行当前规划段的前瞻处理。
7.—种数控装置，其特征在于，包括 预处理模块，用于计算加工路径中所有规划段的段长以及与段长相对应的段末点的最大预估速度； 存储模块，用于保存所述预处理模块计算得到的所有规划段的段长以及与段长相对应的段末点的最大预估速度的计算结果； 前瞻处理模块，用于从所述存储模块调用计算结果对各规划段进行前瞻处理。
8.根据权利要求7所述的数控装置，其特征在于，所述前瞻处理模块包括 速度前向校验单元，用于在所述预处理模块得出计算结果后，从所述存储模块调用计算结果对各规划段的段末点i进行速度前向校验而调整段末点i的前向校验速度； 速度后向校验单元，用于在所述速度前向校验单元对各规划段的段末点i进行速度前向校验后，根据所述前向校验速度对各规划段的段末点i进行速度后向校验而调整段末点i的后向校验速度。
9.根据权利要求8所述的数控装置，其特征在于，所述预处理模块包括 第一计算单元，用于计算所述各规划段的段长Pi ; 第二计算单元，用于计算所述各规划段的最大加工速度，具体的计算公式如下
10.根据权利要求9所述的数控装置，其特征在于，所述速度前向校验单元包括 第一判断电路，用于判断第i-Ι个规划段的后向校验速度Vp1是否小于第i个规划段的所述最大预估速度Vimax ； 第二判断电路，用于在所述第一判断电路的判断结果为第i-Ι个规划段的后向校验速度Vg小于第i个规划段的最大预估速度Vimax时，判断能否在所述段长P i距离内由后向校验速度Vp1加速至最大预估速度Vimax ; 第一调整电路，用于在所述第二判断电路的判断结果为后向校验速度Vp1能加速至最大预估速度Vimax时，调整第i个规划段的前向校验速度Vin至Vimax，否则调整所述第i个规划段的前向校验速度Vin至系统可承受的速度值。
11.根据权利要求10所述的数控装置，其特征在于，所述速度后向校验单元包括 第一计算电路，用于计算由所述前向校验速度Vin减速到O所需的最少长度Di ； 第二计算电路，用于从所述第i个规划段的段末点i开始，计算所有处于所述最少长度Di距离内的后续规划段的段末点的数量m ; 第三判断电路，用于判断第i个规划段的所述前向校验速度Vin是否大于第i+Ι个规划段的最大预估速度V第四判断电路，用于在所述第三判断电路的判断结果为第i个规划段的前向校验速度Vin大于第i+Ι个规划段的最大预估速度v(i+1)max时，判断能否在所述第i+Ι个规划段的段长距离P i+1内由第i个规划段的前向校验速度Vin减速至第i+Ι个规划段的最大预估速度V(i+l)max第二调整电路，用于在所述第四判断电路的判断结果为第i+Ι个规划段的段长距离P i+1内不能由第i个规划段的前向校验速度Vin减速至第i+Ι个规划段的最大预估速度v(i+1)fflax时，调整所述第i个规划段的前向校验速度Vin至系统可承受的速度值。
12.根据权利要求11所述的数控装置，其特征在于， 所述第三判断电路还用于在第四判断电路的判断结果为第i+Ι个规划段的段长距离内能由第i个规划段的前向校验速度Vin减速至第i+Ι个规划段的最大预估速度V(i+1)max时，继续判断所述第i个规划段的前向校验速度Vin是否大于第i+2个规划段的最大预估速度v(i+2)fflax,如此类推，直到判断至所述前向校验速度Vin是否大于第i+m个规划段的最大预估速度 Vii+m)max ; 所述第二调整电路还用于在第三判断电路判断前向校验速度Vin是否大于第i+m个规划段的最大预估速度V(i+m)max后，调整所述第i个规划段的后向校验速度Vi至前向校验速度Vin。
13.—种数控系统，其特征在于，包括 伺服驱动装置、机床以及如权利要求7至12任一项所述的数控装置； 其中，所述数控装置产生加工速度控制信号，所述伺服驱动装置接收加工速度控制信号而驱动机床进行加工。
全文摘要
本发明实施方式公开了一种速度前瞻的方法，包括计算加工路径中所有规划段的段长以及与段长相对应的段末点的最大预估速度；保存所有规划段的段长以及与段长相对应的段末点的最大预估速度的计算结果，完成预处理阶段；根据计算结果对各规划段进行前瞻处理。本发明实施方式还公开了一种数控装置、数控系统。通过上述方式，本发明能够保证数控机床加工的安全可靠性，提高加工效率和加工质量。
文档编号G05B19/416GK102945020SQ201210407730
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者龚丽辉 申请人:北京配天大富精密机械有限公司