一种多轴联动管道插补全闭环运动控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CN104597846A(43)申请公布日(43)申请公布日2015.05.06(21)申请号201310534078.7(22)申请日2013.10.31(71)申请人中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司地址110168辽宁省沈阳市东陵区南屏东路16号(72)发明人刘萌忠鲍玉凤杨东升孙维堂(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002代理人许宗富周秀梅(51)Int.Cl.G05B19/4103(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种多轴联动管道插补全闭环运动控制方法(57)摘要本发明涉及到数控机床控制领域，具体地说是提供一种可根据光栅尺等外接位置传感装置及伺服电机编码器反馈在动态修正运动轨迹插补位置基础上增加管道插补方法，实现动态规划运动轨迹，本发明适用于两轴及三轴联动直线插补、两轴联动圆弧插补，并适用于全闭环反馈、全闭环反馈与半闭环反馈混合配制情形。基于此方法，本发明可以在满足多轴联动轮廓精度、定位精度、重复定位精度的同时，保证伺服电机稳定运行，保证工件加工精度且延长机床的使用寿命。本发明适应性强，加工路径轮廓精度高，速度平滑度高、动态性好，运动安全性高。CN104597846ACN104597846A权利要求书1/1页1.一种多轴联动管道插补全闭环运动控制方法，其特征在于，对已规划运动轨迹插补点通过动态修正方法重新计算获得修正后的运动轨迹插补点，通过加减速方法得到新的轨迹插补点；再以此插补点为圆心、以最大轮廓允许误差为管道半径、以运动方向为法矢量，通过双反馈偏差对新的轨迹插补点进行管道内偏移规划进而得到空间轨迹目标位置点；由轴控制部分实现加工过程中轴运动插补点，经PID控制实现对轴传动装置中伺服电机的平稳转动。2.根据权利要求1所述的一种多轴联动管道插补全闭环运动控制方法，其特征在于，所述动态修正是通过各个机床轴外接位置传感装置所得反馈坐标位置，与各个伺服电机编码器反馈计算所得反馈坐标位置，以二者之间对应关系对位置点不断进行修正，重新计算已规划轨迹点。3.根据权利要求1所述的一种多轴联动管道插补全闭环运动控制方法，其特征在于，所述最大轮廓允许误差是指加工工件实际轮廓与理论轮廓之间允许存在的最大误差值。4.根据权利要求1所述的一种多轴联动管道插补全闭环运动控制方法，其特征在于，所述双反馈偏差是指各轴由外接位置传感装置得到的机床轴实际位置与伺服电机编码器反馈计数得到的半闭环位置值之差。5.根据权利要求1所述的一种多轴联动管道插补全闭环运动控制方法，其特征在于，所述通过双反馈偏差对新的轨迹插补点进行管道内偏移规划进而得到空间轨迹目标位置点，具体为：C若L<Emin，则Pn即为Pn，否则Ln=L*Sc;if(Ln>Er){Ln=Er;}C根据Pn、Ln及Po’至Po”的方向向量得出Pn；其中，L表示管道插补半径偏移计算的来源条件，由双反馈位置及轨迹方向计算所得，CEmin表示轮廓最小阈值，Pn表示动态修正后轨迹规划所得坐标位置，Pn表示管道插补后的C目标位置点，Ln表示Pn与Pn之间的距离，Sc表示轮廓误差调整比例，Er表述最大允许轮廓误差。2CN104597846A说明书1/4页一种多轴联动管道插补全闭环运动控制方法技术领域[0001]本发明涉及到全闭环数控机床控制领域，具体地说是针对双位置传感装置反馈机床轴的多轴联动管道运动插补的全闭环运动控制方法。背景技术[0002]当今数控机床已被广泛应用，高精度、高速度加工及低成本始终是先进制造业加工工艺的矛盾存在，对数控机床多轴联动轮廓精度、定位精度、重复定位精度也日益提高，现有数控技术不能完美解决带分配轴复杂传动装置结构多样化所带来的多轴联动运动控制要求。半闭环控制系统无法控制机床轴传动机构所产生的传动误差以及加工过程中传动系统磨损而产生的误差等，无法满足加工工艺的控制要求。光栅尺等外接传感装置对数控机床各坐标轴进行全闭环控制，虽然一定程度上能够满足轴定位精度、重复定位精度，但存在运动控制过程中伺服电机转速不平稳、易引起机床轴振动情况，一方面造成加工精度受到影响，另一方面还会造成加快机床传动装置的磨损。[0003]随着现代制造业的迅速发展，机床结构也在不断发生变化，比如出现了带分配传动装置的伺服电机控制多机床坐标轴的机械结构，传统的运动控制方法已经不能很好的适用于此类机床。而此类机床传动结构复杂、机械间隙较大、轴行程范围内传动线性不稳定等，同样需要外界位置传感装置实现定位，同时更加需要合适的运动控制方法实现全闭环联动。发明内容[0004]针对现有运动运动控制的处理方法存在的问题，本发明的目的是提供一种可根据光栅尺等外接位置传感装置及伺服电机编码器反