專利名稱：速度前瞻的方法及其數控裝置、數控系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及數控系統領域，特別是涉及速度前瞻的方法及其數控裝置、數控系統。
背景技術：
數控系統(Numerical Control System)是數字控制系統的簡稱,是根據計算機存儲器中存儲的控制程序，執行部分或全部數值控制功能，并配有接口電路和伺服驅動裝置的專用計算機系統。數控加工過程中，數控系統根據用戶輸入的加工代碼進行加工。通常用戶在加工代碼中會指定一個速度作為目標速度，但一般并不指定各加工段終點的速度，即如果不采 取某種措施來對各段末點速度進行計算的話，各段末點處速度控制策略一般為按照系統給定速度持續加工，或者每段段末降速到停止。如果保持一個較大的速度，可能導致無法在誤差允許范圍內過渡到下一個加工段，出現過沖等不利現象；如果在段末減速到停止后開始下一段的加工，這樣能保證加工的安全，但效率低下，并且頻繁的加減速會導致加工工件表面的不光滑，甚至會導致機床的共振，對加工質量產生嚴重不利影響。因此，在加工過程中引入前瞻功能，通過對后續加工段的預讀完成加工路徑上各段交點處速度的統一規劃，實現進給速度的平滑過渡，減少速度急劇變化對機床的沖擊，從而提高加工效率和加工質量。參閱

圖1，圖I是現有技術中一種速度前瞻方法的流程圖。現有技術中進行速度前瞻的一種做法是首先對當前待加工段進行判斷，判斷是否為速度敏感點，是否為速度敏感點的主要判斷依據為相鄰段間的拐角、后續段的長度、加速度限制等；如果判斷為速度敏感點，則計算需要預讀的段數，通過預讀段的長度、速度來修正當前段的速度，完成速度的規劃。本申請發明人在長期研發中發現，上述實現方法雖然能夠完成速度的統一規劃，但是存在一定的不足，主要體現在以下三個方面(I)上述速度前瞻處理方法并不對所有點進行處理，而是需要先判斷敏感點。這樣雖然能一定程度上節省時間提高效率，但對敏感點界定上存在一定的主觀性，有可能導致需要考慮的段未被考慮，因而不能保證其方法的可靠性。(2)按照上述速度前瞻處理方法對敏感點進行校驗，在對其中一段進行前瞻處理時需要計算后續N段(求解得出)一些數據，而這些數據在對后續段進行前瞻的過程中也可能會需要，并且前瞻過程處理的加工段數很多，因此造成大量的重復計算，影響總體效率。(3)速度前瞻作為系統的重要模塊，需要具備良好的可維護性和可擴展性。上述速度前瞻處理方法雖然給出了基本的實現方法，但缺乏一定的可維護性以及可擴展性。

發明內容
本發明主要解決的技術問題是提供一種速度前瞻的方法及其數控裝置、數控系統實施方式，能夠保證數控機床加工的安全可靠性，提高加工效率和加工質量。為解決上述技術問題，本發明的一方面是提供一種速度前瞻方法，包括計算加工路徑中所有規劃段的段長以及與段長相對應的段末點的最大預估速度；保存所有規劃段的段長以及與段長相對應的段末點的最大預估速度的計算結果，完成預處理階段；根據計算結果對各規劃段進行前瞻處理。其中，對各規劃段進行前瞻處理的步驟包括對各規劃段的段末點i進行速度前向校驗以及速度后向校驗，其中，根據計算結果對各規劃段的段末點i進行速度前向校驗而調整段末點i的前向校驗速度，根據計算結果以及前向校驗速度對各規劃段的段末點i進行速度后向校驗而調整段末點i的后向校驗速度；其中，段末點i為當前規劃段的段末點。其中，計算得到加工路徑中所有規劃段的段長以及段末點的最大預估速度的步驟包括計算各規劃段的段長P i ;計算各規劃段的最大加工速度Vbmax，具體的計算公式如下
權利要求
1.一種速度前瞻的方法，其特征在于，包括 計算加工路徑中所有規劃段的段長以及與段長相對應的段末點的最大預估速度； 保存所述所有規劃段的段長以及與段長相對應的段末點的最大預估速度的計算結果，完成預處理階段； 根據所述計算結果對各規劃段進行前瞻處理。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于 所述對各規劃段進行前瞻處理的步驟包括 對各所述規劃段的段末點i進行速度前向校驗以及速度后向校驗，其中，根據所述計算結果對各規劃段的段末點i進行速度前向校驗而調整段末點i的前向校驗速度，根據所述計算結果以及前向校驗速度對各規劃段的段末點i進行速度后向校驗而調整段末點i的后向校驗速度； 其中，所述段末點i為當前規劃段的段末點。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述計算得到加工路徑中所有規劃段的段長以及段末點的最大預估速度的步驟包括 計算所述各規劃段的段長P i ; 計算所述各規劃段的最大加工速度Vbmax，具體的計算公式如下Vbw= sjPl^ac， 其中，P i為所述段長，a。為最大向心加速度； 計算所述各規劃段的進給速度Vu，具體的計算公式如下
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述對各規劃段的段末點i進行速度前向校驗的步驟包括 判斷第i_l個規劃段的段末點i_l的后向校驗速度Vp1是否小于第i個規劃段的段末點i的所述最大預估速度Vimax,若是則判斷能否在所述段長P i距離內由已校驗速度Vg加速至最大預估速度Vimax，若所述后向校驗速度Vg能加速至最大預估速度Vimax則調整第i個規劃段的段末點i的前向校驗速度Vin至Vimax，否則調整所述第i個規劃段的前向校驗速度Vin至系統可承受的速度值。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述對各規劃段的段末點i進行速度后向校驗的步驟包括計算由所述第i個規劃段的前向校驗速度Vin減速到O所需的最少長度Di ； 從所述第i個規劃段的段末點i開始，計算所有處于最少長度Di距離內的后續規劃段的段末點的數量m ； 判斷所述第i個規劃段的前向校驗速度Vin是否大于第i+Ι個規劃段的最大預估速度V(i+1)_，若是則判斷能否在所述第i+Ι個規劃段的段長距離P i+1內由第i個規劃段的前向校驗速度Vin減速至第i+Ι個規劃段的最大預估速度V(i+1)max，若所述前向校驗速度Vin能減速至最大預估速度V(i+1)max則繼續判斷第i個規劃段的所述前向校驗速度Vin是否大于第i+2個規劃段的最大預估速度V(i+2)max，否則調整所述第i個規劃段的前向校驗速度Vin至系統可承受的速度值，如此類推，直到判斷至所述前向校驗速度Vin是否大于第i+m個規劃段的最大預估速度V(i+m)max，完成對所述第i個規劃段的后向速度校驗； 在完成所述第i個規劃段的速度后向校驗過程后，調整第i個規劃段的段末點i的后向校驗速度Vi至所述第i個規劃段的前向校驗速度Vin。
6.一種速度前瞻的方法，其特征在于，包括 獲得加工路徑中當前規劃段的數據和同一加工路徑中其余相關規劃段的數據，所述同一加工路徑中其余相關規劃段數據中的至少一部分規劃段的數據為前面規劃段進行前瞻處理時使用過； 根據所述當前規劃段的數據和同一加工路徑中其余相關規劃段的數據進行當前規劃段的前瞻處理。
7.—種數控裝置，其特征在于，包括 預處理模塊，用于計算加工路徑中所有規劃段的段長以及與段長相對應的段末點的最大預估速度； 存儲模塊，用于保存所述預處理模塊計算得到的所有規劃段的段長以及與段長相對應的段末點的最大預估速度的計算結果； 前瞻處理模塊，用于從所述存儲模塊調用計算結果對各規劃段進行前瞻處理。
8.根據權利要求7所述的數控裝置，其特征在于，所述前瞻處理模塊包括 速度前向校驗單元，用于在所述預處理模塊得出計算結果后，從所述存儲模塊調用計算結果對各規劃段的段末點i進行速度前向校驗而調整段末點i的前向校驗速度； 速度后向校驗單元，用于在所述速度前向校驗單元對各規劃段的段末點i進行速度前向校驗后，根據所述前向校驗速度對各規劃段的段末點i進行速度后向校驗而調整段末點i的后向校驗速度。
9.根據權利要求8所述的數控裝置，其特征在于，所述預處理模塊包括 第一計算單元，用于計算所述各規劃段的段長Pi ; 第二計算單元，用于計算所述各規劃段的最大加工速度，具體的計算公式如下
10.根據權利要求9所述的數控裝置，其特征在于，所述速度前向校驗單元包括 第一判斷電路，用于判斷第i-Ι個規劃段的后向校驗速度Vp1是否小于第i個規劃段的所述最大預估速度Vimax ； 第二判斷電路，用于在所述第一判斷電路的判斷結果為第i-Ι個規劃段的后向校驗速度Vg小于第i個規劃段的最大預估速度Vimax時，判斷能否在所述段長P i距離內由后向校驗速度Vp1加速至最大預估速度Vimax ; 第一調整電路，用于在所述第二判斷電路的判斷結果為后向校驗速度Vp1能加速至最大預估速度Vimax時，調整第i個規劃段的前向校驗速度Vin至Vimax，否則調整所述第i個規劃段的前向校驗速度Vin至系統可承受的速度值。
11.根據權利要求10所述的數控裝置，其特征在于，所述速度后向校驗單元包括 第一計算電路，用于計算由所述前向校驗速度Vin減速到O所需的最少長度Di ； 第二計算電路，用于從所述第i個規劃段的段末點i開始，計算所有處于所述最少長度Di距離內的后續規劃段的段末點的數量m ; 第三判斷電路，用于判斷第i個規劃段的所述前向校驗速度Vin是否大于第i+Ι個規劃段的最大預估速度V第四判斷電路，用于在所述第三判斷電路的判斷結果為第i個規劃段的前向校驗速度Vin大于第i+Ι個規劃段的最大預估速度v(i+1)max時，判斷能否在所述第i+Ι個規劃段的段長距離P i+1內由第i個規劃段的前向校驗速度Vin減速至第i+Ι個規劃段的最大預估速度V(i+l)max第二調整電路，用于在所述第四判斷電路的判斷結果為第i+Ι個規劃段的段長距離P i+1內不能由第i個規劃段的前向校驗速度Vin減速至第i+Ι個規劃段的最大預估速度v(i+1)fflax時，調整所述第i個規劃段的前向校驗速度Vin至系統可承受的速度值。
12.根據權利要求11所述的數控裝置，其特征在于， 所述第三判斷電路還用于在第四判斷電路的判斷結果為第i+Ι個規劃段的段長距離內能由第i個規劃段的前向校驗速度Vin減速至第i+Ι個規劃段的最大預估速度V(i+1)max時，繼續判斷所述第i個規劃段的前向校驗速度Vin是否大于第i+2個規劃段的最大預估速度v(i+2)fflax,如此類推，直到判斷至所述前向校驗速度Vin是否大于第i+m個規劃段的最大預估速度 Vii+m)max ; 所述第二調整電路還用于在第三判斷電路判斷前向校驗速度Vin是否大于第i+m個規劃段的最大預估速度V(i+m)max后，調整所述第i個規劃段的后向校驗速度Vi至前向校驗速度Vin。
13.—種數控系統，其特征在于，包括 伺服驅動裝置、機床以及如權利要求7至12任一項所述的數控裝置； 其中，所述數控裝置產生加工速度控制信號，所述伺服驅動裝置接收加工速度控制信號而驅動機床進行加工。
全文摘要
本發明實施方式公開了一種速度前瞻的方法，包括計算加工路徑中所有規劃段的段長以及與段長相對應的段末點的最大預估速度；保存所有規劃段的段長以及與段長相對應的段末點的最大預估速度的計算結果，完成預處理階段；根據計算結果對各規劃段進行前瞻處理。本發明實施方式還公開了一種數控裝置、數控系統。通過上述方式，本發明能夠保證數控機床加工的安全可靠性，提高加工效率和加工質量。
文檔編號G05B19/416GK102945020SQ201210407730
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月23日 優先權日2012年10月23日
發明者龔麗輝 申請人:北京配天大富精密機械有限公司