开放式数控系统复杂曲线运动规划方法的研究与实现

近年来,随着制造业的不断发展,复杂型面工件加工的用户需求日益扩大。对复杂曲线运动规划方法的研究,成为数控技术发展首要任务之一。目前是否具有复杂曲面的加工功能,已成为评价高性能数控系统的重要指标。本文针对采用现有的运动规划方法在加工具有复杂型面工件时,存在电机加减速频繁、加工效率低、加工表面不光滑、数据饥荒等问题,对复杂曲线运动规划方法进行了研究,并将研究成果在实际中加以应用。 本文首先介绍了蓝天数控系统的体系结构,并对相关的运动规划方法进行了研究,在仔细分析基于S曲线加减速的运动规划方法基础上,针对目前用于加工复杂曲线比较普遍的小线段方法存在的上述问题,提出了程序链动态运动规划方法,该方法通过将由多个小线段构成的程序链统一进行运动规划,能够实现对复杂曲线的快速、平滑加工。本文以该方法为基础,在蓝天数控环境下设计并实现了一个运动规划器,对该方法进行了大量测试,结果表明,程序链动态运动规划方法在加工由小线段拟合复杂曲线时电机运行平稳、效率高、加工表面光滑。 由于样条方法应用于复杂曲线加工时存在拟合精度高,NC程序小,可以有效地避免小线段方法在实际加工中可能造成的数据饥荒的优点,本文还对基于样条曲线的运动规划方法进行了研究,并给出了三次参数化样条曲线运动规划方法。仿真试验表明,参数化三次样条运动规划方法能够实现对三次样条曲线的运动规划,可以在蓝天NC210系统上实现。