CN106227152A - 一种cnc加工的平滑过渡方法及其平滑过渡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CNC加工的平滑过渡方法及其平滑过渡装置。所述方法用于输出能控制伺服控制器的脉冲，通过所述脉冲驱动所述伺服控制器去控制伺服电机，以实现所述伺服电机的轨迹加工。所述方法包括平滑过渡参数的获取；目标过渡圆弧段的半径的获取：根据平滑过渡参数和预设的一个圆弧半径，获得过渡圆弧段，对所述过渡圆弧段进行误差检验得到目标过渡圆弧段及相应的半径；插补指令参数的获取：根据两个线段、目标过渡圆弧段重新进行轨迹规划，得到插补指令参数；脉冲的获取：根据所述插补指令参数进行插补计算，得到所述脉冲。本发明实现了CNC加工零件的平滑性，满足一定加工精度要求，且实现简单，开发周期短，功能稳定。

Description

一种CNC加工的平滑过渡方法及其平滑过渡装置

技术领域

本发明涉及一种平滑过渡方法及其平滑过渡装置，尤其涉及一种CNC加工的平滑过渡方法及其平滑过渡装置。

背景技术

数控加工零件的过程一般包括零件图工艺处理，数学处理，数控编程和程序仿真，程序输入，译码，数据处理，插补以及伺服控制与加工等步骤。数据处理一般包括刀具补偿和速度计算等，但是在加工拐点(如直线段与直线段连接点)处，由于加工方向发生突变，因此易发生振动，影响加工精度，甚至损坏机床。

目前经济型数控机床由于各方面因素，在进行精度要求加工时，一般采用增加倒角的方法来提高加工平滑性，但这种方式不仅效率低下，而且也很难提高加工精度。而中高档数控机床对加工平滑的处理过程太复杂，使用不方便，而且价格昂贵，不对外开放。因此，在现有数控机床中，增加一种简单有效的平滑过渡模块，是急需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种CNC加工的平滑过渡方法及其平滑过渡装置，能在数控加工中，平滑进行加工，避免在加工过程中，由于加工方向发生突变，导致加工不平滑，无法满足加工要求的现象发生。

本发明的解决方案是：一种CNC加工的平滑过渡方法，其用于输出能控制伺服控制器的脉冲，通过所述脉冲驱动所述伺服控制器去控制伺服电机，以实现所述伺服电机的轨迹加工；所述平滑过渡方法包括以下步骤：

步骤一，平滑过渡参数的获取：根据待加工零件的轮廓信息获取平滑过渡参数，所述轮廓信息包括两个线段及其旋转方向；这两个线段可以是两个直线段，或者两个弧线段，或者一个直线段和一个弧线段，其中，直线段包括起点坐标、终点坐标，弧线段包括起点坐标、终点坐标、旋转半径、旋转方向；

步骤二，目标过渡圆弧段的半径的获取：根据所述平滑过渡参数和预设的一个圆弧半径，获得过渡圆弧段，对所述过渡圆弧段进行误差检验得到目标过渡圆弧段及相应的半径；

步骤三，插补指令参数的获取：根据两个线段、目标过渡圆弧段重新进行轨迹规划，得到插补指令参数；

步骤四，脉冲的获取：根据所述插补指令参数进行插补计算，得到所述脉冲。

作为上述方案的进一步改进，在进行直线段AB转直线段BC加工时，将直线段AB的起点A坐标、转折点B坐标、直线段BC的终点C坐标作为直线段AB转直线段BC加工的平滑过渡参数；

根据所述平滑过渡参数和预设的一个圆弧半径r，获得过渡圆弧段DE，过渡圆弧段DE的圆心O到转折点B的直线段OB与过渡圆弧段DE存在交点F，判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则当前的过渡圆弧段DE及相应的半径为所述目标过渡圆弧段及相应的半径；根据直线段AD、目标过渡圆弧段、直线段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数。

进一步地，在步骤二中，先根据直线段AB的向量、直线段BC的向量，得到向量夹角θ，同时根据直线段AB的向量与直线段BC的向量叉乘大小，得到过渡圆弧段DE的旋转方向；接着根据预设的圆弧半径r，求出过渡圆弧段DE的最大误差BF：

然后判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则取过渡半径为r；

最后根据过渡半径r求出过渡点D和过渡点E的坐标：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_D=X_B-(X_B-X_A)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{AB}\right|}\\ Z_D=Z_B-(X_B-X_A)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{AB}\right|}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{X}_E=X_B-(X_B-X_C)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{CB}\right|}\\ Z_E=Z_B-(Z_B-Z_C)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{CB}\right|}\end{array}\right.$

其中：

作为上述方案的进一步改进，在进行直线AB段转圆弧段BC加工时，将直线段AB的起点A坐标、转折点B坐标、圆弧段BC的终点坐标C、半径r₁和圆心坐标O₁、圆弧段BC的旋转方向作为直线段AB转圆弧段BC加工的平滑过渡参数；

先根据预设的一个圆弧半径r，结合圆弧段BC的切线方程，在圆弧段BC上找到点E，在直线段AB上找到点H，使得直线段AB转圆弧段BC的圆弧过渡转化为直线段AH转直线段HE的圆弧过渡段DE；

过渡圆弧段DE的圆心O到转折点B的直线段OB与过渡圆弧段DE存在交点F，判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则当前的过渡圆弧段DE及相应的半径为所述目标过渡圆弧段及相应的半径；根据直线段AD、目标过渡圆弧段、圆弧段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数。

作为上述方案的进一步改进，在进行圆弧段AB转圆弧段BC加工时，所述平滑过渡方法包括以下步骤：

步骤一，平滑过渡参数的获取：将圆弧段AB的起点A坐标、半径r₁和圆心O₁坐标，转折点B坐标，圆弧段BC的终点C坐标、半径r₂和圆心O₂坐标，圆弧段AB的旋转方向，圆弧段BC的旋转方向作为圆弧段AB转圆弧段BC加工的平滑过渡参数；

步骤二，目标过渡圆弧段的半径的获取：先根据预设的圆弧半径r，结合圆弧段AB和圆弧段BC的切线方程，分别在圆弧段AB上找到D点，在圆弧段BC上找到E点，它们的切线交于H点，使得圆弧段AB转圆弧段BC的圆弧过渡可转化为直线段DH转直线段HE的圆弧过渡DE；

过渡圆弧段DE的圆心O到转折点B的直线段OB与过渡圆弧段DE存在交点F，判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则当前的过渡圆弧段DE及相应的半径为所述目标过渡圆弧段及相应的半径；根据圆弧段AD、目标过渡圆弧段、圆弧段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数。

作为上述方案的进一步改进，步骤一中，采用对G代码加工文件进行译码操作而获取待加工零件的轮廓信息。

本发明还提供一种CNC加工的平滑过渡装置，其用于输出能控制伺服控制器的脉冲，通过所述脉冲驱动所述伺服控制器去控制伺服电机，以实现所述伺服电机的轨迹加工；所述平滑过渡装置包括：

平滑过渡参数获取模块，其用于根据待加工零件的轮廓信息获取平滑过渡参数，所述轮廓信息包括两个线段及其旋转方向；这两个线段可以是两个直线段，或者两个弧线段，或者一个直线段和一个弧线段，其中，直线段包括起点坐标、终点坐标，弧线段包括起点坐标、终点坐标、旋转半径、旋转方向；

目标过渡圆弧段的半径获取模块，其用于根据所述平滑过渡参数和预设的一个圆弧半径，获得过渡圆弧段，对所述过渡圆弧段进行误差检验得到目标过渡圆弧段及相应的半径；

插补指令参数获取模块，其用于根据两个线段、目标过渡圆弧段重新进行轨迹规划，得到插补指令参数；

脉冲获取模块，其用于根据所述插补指令参数进行插补计算，得到所述脉冲。

作为上述方案的进一步改进，在进行直线段AB转直线段BC加工时，所述平滑过渡参数获取模块将直线段AB的起点A坐标、转折点B坐标、直线段BC的终点C坐标作为直线段AB转直线段BC加工的平滑过渡参数；

所述目标过渡圆弧的半径获取模块根据所述平滑过渡参数和预设的一个圆弧半径r，获得过渡圆弧段DE，过渡圆弧段DE的圆心O到转折点B的直线段OB与过渡圆弧段DE存在交点F，判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则当前的过渡圆弧段DE及相应的半径为所述目标过渡圆弧段及相应的半径；

所述插补指令参数获取模块根据直线段AD、目标过渡圆弧段、直线段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数。

进一步地，所述目标过渡圆弧的半径获取模块先根据直线段AB的向量、直线段BC的向量，得到向量夹角θ，同时根据直线段AB的向量与直线段BC的向量叉乘大小，得到过渡圆弧段DE的旋转方向；接着根据预设的圆弧半径r，求出过渡圆弧段DE的最大误差BF：

然后判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则取过渡半径为r；

最后根据过渡半径r求出过渡点D和过渡点E的坐标：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_D=X_B-(X_B-X_A)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{AB}\right|}\\ Z_D=Z_B-(X_B-X_A)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{AB}\right|}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{X}_E=X_B-(X_B-X_C)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{CB}\right|}\\ Z_E=Z_B-(Z_B-Z_C)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{CB}\right|}\end{array}\right.$

其中：

作为上述方案的进一步改进，在进行直线AB段转圆弧段BC加工时，

所述平滑过渡参数获取模块将直线段AB的起点A坐标、转折点B坐标、圆弧段BC的终点坐标C、半径r₁和圆心坐标O₁、圆弧段BC的旋转方向作为直线段AB转圆弧段BC加工的平滑过渡参数；

所述目标过渡圆弧的半径获取模块先根据预设的一个圆弧半径r，结合圆弧段BC的切线方程，在圆弧段BC上找到点E，在直线段AB上找到点H，使得直线段AB转圆弧段BC的圆弧过渡转化为直线段AH转直线段HE的圆弧过渡段DE，然后过渡圆弧段DE的圆心O到转折点B的直线段OB与过渡圆弧段DE存在交点F，判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则当前的过渡圆弧段DE及相应的半径为所述目标过渡圆弧段及相应的半径；

所述插补指令参数获取模块根据直线段AD、目标过渡圆弧段、圆弧段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数；

在进行圆弧段AB转圆弧段BC加工时，

所述平滑过渡参数获取模块将圆弧段AB的起点A坐标、半径r₁和圆心O₁坐标，转折点B坐标，圆弧段BC的终点C坐标、半径r₂和圆心O₂坐标，圆弧段AB的旋转方向，圆弧段BC的旋转方向作为圆弧段AB转圆弧段BC加工的平滑过渡参数；

所述目标过渡圆弧的半径获取模块先根据预设的圆弧半径r，结合圆弧段AB和圆弧段BC的切线方程，分别在圆弧段AB上找到D点，在圆弧段BC上找到E点，它们的切线交于H点，使得圆弧段AB转圆弧段BC的圆弧过渡可转化为直线段DH转直线段HE的圆弧过渡DE；过渡圆弧段DE的圆心O到转折点B的直线段OB与过渡圆弧段DE存在交点F，判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则当前的过渡圆弧段DE及相应的半径为所述目标过渡圆弧段及相应的半径；

所述插补指令参数获取模块根据圆弧段AD、目标过渡圆弧段、圆弧段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数。

与已有技术相比，本发明实现了CNC加工零件的平滑性，满足一定加工精度要求，且实现简单，开发周期短，功能稳定。

附图说明

图1是本发明CNC加工的平滑过渡方法的流程图。

图2是实施例1直线段转直线段加工时，应用图1中所示方法的加工设计示意图。

图3是实施例2直线段转圆弧段加工时，应用图1中所示方法的加工设计示意图。

图4是实施例3圆弧段转圆弧段加工时，应用图1中所示方法的加工设计示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明CNC加工的平滑过渡方法，用于输出能控制伺服控制器的脉冲，通过所述脉冲驱动所述伺服控制器去控制伺服电机，以实现所述伺服电机的轨迹加工。可对应设置CNC加工的平滑过渡装置，可以采用APP的形式、也可以采用安装包或软件补丁的形式进行应用。所述平滑过渡装置包括平滑过渡参数获取模块、目标过渡圆弧的半径获取模块、插补指令参数获取模块、脉冲获取模块。

所述平滑过渡方法包括以下步骤：

步骤一，平滑过渡参数的获取：根据待加工零件的轮廓信息获取平滑过渡参数，所述轮廓信息包括两个线段及其旋转方向；这两个线段可以是两个直线段，或者两个弧线段，或者一个直线段和一个弧线段，其中，直线段包括起点坐标、终点坐标，弧线段包括起点坐标、终点坐标、旋转半径、旋转方向；

步骤二，目标过渡圆弧段的半径的获取：根据所述平滑过渡参数和预设的一个圆弧半径，获得过渡圆弧段，对所述过渡圆弧段进行误差检验得到目标过渡圆弧段及相应的半径；

步骤三，插补指令参数的获取：根据两个线段、目标过渡圆弧段重新进行轨迹规划，得到插补指令参数；

步骤四，脉冲的获取：根据所述插补指令参数进行插补计算，得到所述脉冲。

其中，步骤一可由平滑过渡参数获取模块执行，步骤二可由目标过渡圆弧的半径获取模块执行，步骤三可由插补指令参数获取模块执行，步骤四可由脉冲获取模块执行。且步骤一中，可采用对G代码加工文件进行译码操作而获取待加工零件的轮廓信息。

实施例1

请结合图2，在进行直线段AB转直线段BC加工时，所述平滑过渡方法包括以下步骤。

步骤一，平滑过渡参数的获取。将直线段AB的起点A坐标、转折点B坐标、直线段BC的终点C坐标作为直线段AB转直线段BC加工的平滑过渡参数；

步骤二，目标过渡圆弧段的半径的获取。

先根据直线段AB的向量、直线段BC的向量，得到向量夹角θ，同时根据直线段AB的向量与直线段BC的向量叉乘大小，得到过渡圆弧段DE的旋转方向；接着根据预设的一个圆弧半径r，求出圆弧过渡段DE最大误差BF：

$\left|BF\right|=r\·\frac{1-cos\frac{\mathrm{\θ}}{2}}{cos\frac{\mathrm{\θ}}{2}}$

然后判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则取过渡半径为r。

最后根据r求出过渡点D和E的坐标：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_D=X_B-(X_B-X_A)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{AB}\right|}\\ Z_D=Z_B-(X_B-X_A)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{AB}\right|}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{X}_E=X_B-(X_B-X_C)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{CB}\right|}\\ Z_E=Z_B-(Z_B-Z_C)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{CB}\right|}\end{array}\right.$

其中：

$\left|BD\right|=r\·\frac{\sqrt{1-{\cos }^2\mathrm{\θ}}}{1+\cos \mathrm{\θ}}.$

目标过渡圆弧段的半径的获取存在多种方式，可以先预设过渡点D和E的坐标，根据预设的一个圆弧半径r在直线OB上找到相应的圆心坐标O，依据所述旋转方向获得过渡圆弧段DE；然后根据过渡圆弧段DE和直线OB的交点F，判断直线BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线BF的距离满足误差值δ，如果满足，则当前的过渡圆弧段DE及相应的半径为所述目标过渡圆弧段及相应的半径。

步骤三，插补指令参数的获取。根据直线段AD、目标过渡圆弧段DE、直线段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数。

步骤四，脉冲的获取。根据所述插补指令参数进行插补计算，得到所述脉冲。

也就是说，在进行直线段加工转到直线段加工时，可从G代码加工文件经过译码，获得平滑过渡参数：起点坐标A(x_A,y_A)，转折点坐标B(x_B,y_B)，终点坐标C(x_C,y_C)，如图2所示。然后根据最大误差计算公式

${\mathrm{Err}}_{\max }=\left|BF\right|=r\·\frac{1-cos\frac{\mathrm{\θ}}{2}}{cos\frac{\mathrm{\θ}}{2}}---\left(1\right)$

得到最大误差Err_max。根据最大误差小于允许误差准则

Err_max＜δ (2)

判定过渡圆弧DE是否满足误差要求。若不满足，重新调整半径r，再根据误差计算公式(1)得到F.rr_max1，最后根据误差准则公式(2)判断调整后的过渡圆弧是否满足误差要求，若不满足，重复上述过程，直至过渡圆弧半径r满足误差要求。

然后根据已得圆弧半径r求出过渡圆弧DE的起点坐标和终点坐标。

最后根据直线段AD、过渡圆弧DE和直线段EC，重新进行轨迹规划，得到插补指令参数：A(x_A,y_A)，D(x_D,y_D)，r，DE旋转方向，E(x_E,y_E)，C(x_C,y_C)。

根据上述插补指令参数进行插补计算，得到各个轴的输出脉冲量。这些脉冲量经CNC控制器发送给伺服控制器，进而控制伺服电机，以实现轨迹加工。

实施例2

请结合图3，在进行直线段AB转圆弧段BC加工、或圆弧段CB转直线段BA加工时，所述平滑过渡方法包括以下步骤：

步骤一，平滑过渡参数的获取：将直线段AB的起点A坐标，转折点B坐标，圆弧段BC的终点C坐标、半径r₁和圆心坐标O₁，圆弧段BC的旋转方向作为直线段AB转圆弧段BC加工的平滑过渡参数、或圆弧段CB的旋转方向作为圆弧段CB转直线段BA加工的平滑过渡参数；

步骤二，目标过渡圆弧段的半径的获取：先根据预设的圆弧半径r，结合圆弧段BC的切线方程，可在圆弧段BC找到E点，在直线AB上找到H，如图2所示，使得直线段AB转圆弧段BC的圆弧过渡可转化为直线段AH转直线段HE的圆弧过渡。而由于r一般很小，BH距离也很小，因此OH与OB几乎相等，因此可以认为H点是最大误差点。根据前述实施例1中步骤二所述，可以根据r求出过渡点D和E的坐标及圆弧DE的旋转方向；

步骤三，插补指令参数的获取：根据直线段AD、目标过渡圆弧段DE、圆弧段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数；

步骤四，脉冲的获取：根据所述插补指令参数进行插补计算，得到所述脉冲。

也就是说，在进行直线段加工转到圆弧加工时，从G代码加工文件经过译码，获得平滑过渡参数：起点坐标A(x_A,y_A)，转折点坐标B(x_B,y_B)，圆心坐标O₁(x_O1,y_O1)，圆弧段EC旋转方向，半径r₁，终点坐标C(x_C,y_C)，如图3所示。

根据预设半径r，结合圆弧段BC的切线方程，求出切线HE，然后类似实施例1在进行直线段加工转到直线段加工时中所述过程，求出过渡圆弧段DE。

根据直线段AD、过渡圆弧段DE和圆弧段EC，重新进行轨迹规划，计算得到插补指令参数：A(x_A,y_A)，D(x_D,y_D)，r，DE旋转方向，E(x_E,y_E)，O(x_O,y_O)，EC旋转方向，C(x_C,y_C)。

根据上述插补指令参数进行插补计算，得到各个轴的输出脉冲量。这些脉冲量经CNC控制器发送给伺服控制器，进而控制伺服电机，以实现轨迹加工。

在进行圆弧加工转到直线加工时，过渡圆弧及插补指令参数求解方法及过程与实施例2过程基本一致。

实施例3

请结合图4，在进行圆弧段AB转圆弧段BC加工时，所述平滑过渡方法包括以下步骤：

步骤一，平滑过渡参数的获取：将圆弧段AB的起点A坐标、半径r₁和圆心O₁坐标，转折点B坐标，圆弧段BC的终点C坐标、半径r₂和圆心O₂坐标，圆弧段AB的旋转方向和圆弧段BC的旋转方向作为圆弧段AB转圆弧段BC加工的平滑过渡参数；

步骤二，先根据预设的圆弧半径r，结合圆弧段AB和圆弧段BC的切线方程，可分别在圆弧段AB上找到D点，在圆弧段BC上找到E点，它们的切线交于H点，如图2所示，使得圆弧段AB转圆弧段BC的圆弧过渡可转化为直线段DH转直线段HE的圆弧过渡。而由于r一般很小，BH距离也很小，因此OH与OB几乎相等，因此可以认为H点是最大误差点。根据前述实施例1中步骤二所述，可以根据r求出过渡点D和E的坐标及圆弧DE的旋转方向；

步骤三，插补指令参数的获取：根据圆弧段AD、目标过渡圆弧段DE、圆弧段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数；

步骤四，脉冲的获取：根据所述插补指令参数进行插补计算，得到所述脉冲。

在进行圆弧段加工转到圆弧段加工时，从G代码加工文件经过译码，获得平滑过渡参数：起点坐标A(x_A,y_A)，圆心坐标O₁(x_O1,y_O1)，圆弧段AD旋转方向，半径r₁，转折点坐标B(x_B,y_B)，圆心坐标O₂(x_O2,y_O2)，圆弧段EC旋转方向，半径r₂，终点坐标C(x_C,y_C)，如图4所示。

根据预设半径r，结合圆弧段AB和圆弧段BC的切线方程，求出切线DH和HE，然后类似实施例1在进行直线段加工转到直线段加工时中所述过程，求出过渡圆弧段DE。

根据圆弧段AD、过渡圆弧段DE和圆弧段EC，重新进行轨迹规划，计算得到插补指令参数：A(x_A,y_A)，O1(x_O1,y_O1)，圆弧段AD旋转方向，D(x_D,y_D)，r，过渡圆弧段DE旋转方向，E(x_E,y_E)，O2(x_O2,y_O2)，圆弧段EC旋转方向，C(x_C,y_C)。

根据上述插补指令参数进行插补计算，得到各个轴的输出脉冲量。这些脉冲量经CNC控制器发送给伺服控制器，进而控制伺服电机，以实现轨迹加工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种CNC加工的平滑过渡方法，其用于输出能控制伺服控制器的脉冲，通过所述脉冲驱动所述伺服控制器去控制伺服电机，以实现所述伺服电机的轨迹加工；其特征在于：所述平滑过渡方法包括以下步骤：

步骤一，平滑过渡参数的获取：根据待加工零件的轮廓信息获取平滑过渡参数，所述轮廓信息包括两个线段及其旋转方向；这两个线段可以是两个直线段，或者两个弧线段，或者一个直线段和一个弧线段，其中，直线段包括起点坐标、终点坐标，弧线段包括起点坐标、终点坐标、旋转半径、旋转方向；

步骤二，目标过渡圆弧段的半径的获取：根据所述平滑过渡参数和预设的一个圆弧半径，获得过渡圆弧段，对所述过渡圆弧段进行误差检验得到目标过渡圆弧段及相应的半径；

步骤三，插补指令参数的获取：根据两个线段、目标过渡圆弧段重新进行轨迹规划，得到插补指令参数；

步骤四，脉冲的获取：根据所述插补指令参数进行插补计算，得到所述脉冲。

2.如权利要求1所述的CNC加工的平滑过渡方法，其特征在于：在进行直线段AB转直线段BC加工时，将直线段AB的起点A坐标、转折点B坐标、直线段BC的终点C坐标作为直线段AB转直线段BC加工的平滑过渡参数；

根据所述平滑过渡参数和预设的一个圆弧半径r，获得过渡圆弧段DE，过渡圆弧段DE的圆心O到转折点B的直线段OB与过渡圆弧段DE存在交点F，判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则当前的过渡圆弧段DE及相应的半径为所述目标过渡圆弧段及相应的半径；根据直线段AD、目标过渡圆弧段、直线段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数。

3.如权利要求2所述的CNC加工的平滑过渡方法，其特征在于：在步骤二中，先根据直线段AB的向量、直线段BC的向量，得到向量夹角θ，同时根据直线段AB的向量与直线段BC的向量叉乘大小，得到过渡圆弧段DE的旋转方向；接着根据预设的圆弧半径r，求出过渡圆弧段DE的最大误差BF：

然后判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则取过渡半径为r；

最后根据过渡半径r求出过渡点D和过渡点E的坐标：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_D=X_B-(X_B-X_A)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{AB}\right|}\\ Z_D=Z_B-(X_B-X_A)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{AB}\right|}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{X}_E=X_B-(X_B-X_C)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{CB}\right|}\\ Z_E=Z_B-(Z_B-Z_C)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{CB}\right|}\end{array}\right.$

其中：

4.如权利要求1所述的CNC加工的平滑过渡方法，其特征在于：在进行直线AB段转圆弧段BC加工时，将直线段AB的起点A坐标、转折点B坐标、圆弧段BC的终点坐标C、半径r₁和圆心坐标O₁、圆弧段BC的旋转方向作为直线段AB转圆弧段BC加工的平滑过渡参数；

先根据预设的一个圆弧半径r，结合圆弧段BC的切线方程，在圆弧段BC上找到点E，在直线段AB上找到点H，使得直线段AB转圆弧段BC的圆弧过渡转化为直线段AH转直线段HE的圆弧过渡段DE；

过渡圆弧段DE的圆心O到转折点B的直线段OB与过渡圆弧段DE存在交点F，判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则当前的过渡圆弧段DE及相应的半径为所述目标过渡圆弧段及相应的半径；根据直线段AD、目标过渡圆弧段、圆弧段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数。

5.如权利要求1所述的CNC加工的平滑过渡方法，其特征在于：在进行圆弧段AB转圆弧段BC加工时，所述平滑过渡方法包括以下步骤：

步骤一，平滑过渡参数的获取：将圆弧段AB的起点A坐标、半径r₁和圆心O₁坐标，转折点B坐标，圆弧段BC的终点C坐标、半径r₂和圆心O₂坐标，圆弧段AB的旋转方向，圆弧段BC的旋转方向作为圆弧段AB转圆弧段BC加工的平滑过渡参数；

步骤二，目标过渡圆弧段的半径的获取：先根据预设的圆弧半径r，结合圆弧段AB和圆弧段BC的切线方程，分别在圆弧段AB上找到D点，在圆弧段BC上找到E点，它们的切线交于H点，使得圆弧段AB转圆弧段BC的圆弧过渡可转化为直线段DH转直线段HE的圆弧过渡DE；

过渡圆弧段DE的圆心O到转折点B的直线段OB与过渡圆弧段DE存在交点F，判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则当前的过渡圆弧段DE及相应的半径为所述目标过渡圆弧段及相应的半径；根据圆弧段AD、目标过渡圆弧段、圆弧段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数。

6.如权利要求1所述的CNC加工的平滑过渡方法，其特征在于：步骤一中，采用对G代码加工文件进行译码操作而获取待加工零件的轮廓信息。

7.一种CNC加工的平滑过渡装置，其用于输出能控制伺服控制器的脉冲，通过所述脉冲驱动所述伺服控制器去控制伺服电机，以实现所述伺服电机的轨迹加工；其特征在于：所述平滑过渡装置包括：

平滑过渡参数获取模块，其用于根据待加工零件的轮廓信息获取平滑过渡参数，所述轮廓信息包括两个线段及其旋转方向；这两个线段可以是两个直线段，或者两个弧线段，或者一个直线段和一个弧线段，其中，直线段包括起点坐标、终点坐标，弧线段包括起点坐标、终点坐标、旋转半径、旋转方向；

目标过渡圆弧段的半径获取模块，其用于根据所述平滑过渡参数和预设的一个圆弧半径，获得过渡圆弧段，对所述过渡圆弧段进行误差检验得到目标过渡圆弧段及相应的半径；

插补指令参数获取模块，其用于根据两个线段、目标过渡圆弧段重新进行轨迹规划，得到插补指令参数；

脉冲获取模块，其用于根据所述插补指令参数进行插补计算，得到所述脉冲。

8.如权利要求7所述的CNC加工的平滑过渡装置，其特征在于：在进行直线段AB转直线段BC加工时，所述平滑过渡参数获取模块将直线段AB的起点A坐标、转折点B坐标、直线段BC的终点C坐标作为直线段AB转直线段BC加工的平滑过渡参数；

所述目标过渡圆弧的半径获取模块根据所述平滑过渡参数和预设的一个圆弧半径r，获得过渡圆弧段DE，过渡圆弧段DE的圆心O到转折点B的直线段OB与过渡圆弧段DE存在交点F，判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则当前的过渡圆弧段DE及相应的半径为所述目标过渡圆弧段及相应的半径；

所述插补指令参数获取模块根据直线段AD、目标过渡圆弧段、直线段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数。

9.如权利要求8所述的CNC加工的平滑过渡装置，其特征在于：所述目标过渡圆弧的半径获取模块先根据直线段AB的向量、直线段BC的向量，得到向量夹角θ，同时根据直线段AB的向量与直线段BC的向量叉乘大小，得到过渡圆弧段DE的旋转方向；接着根据预设的圆弧半径r，求出过渡圆弧段DE的最大误差BF：

然后判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则取过渡半径为r；

最后根据过渡半径r求出过渡点D和过渡点E的坐标：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_D=X_B-(X_B-X_A)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{AB}\right|}\\ Z_D=Z_B-(X_B-X_A)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{AB}\right|}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{X}_E=X_B-(X_B-X_C)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{CB}\right|}\\ Z_E=Z_B-(Z_B-Z_C)\·\frac{\left|BD\right|}{\left|\stackrel{\→}{CB}\right|}\end{array}\right.$

其中：

10.如权利要求7所述的CNC加工的平滑过渡装置，其特征在于：在进行直线AB段转圆弧段BC加工时，

所述平滑过渡参数获取模块将直线段AB的起点A坐标、转折点B坐标、圆弧段BC的终点坐标C、半径r₁和圆心坐标O₁、圆弧段BC的旋转方向作为直线段AB转圆弧段BC加工的平滑过渡参数；

所述目标过渡圆弧的半径获取模块先根据预设的一个圆弧半径r，结合圆弧段BC的切线方程，在圆弧段BC上找到点E，在直线段AB上找到点H，使得直线段AB转圆弧段BC的圆弧过渡转化为直线段AH转直线段HE的圆弧过渡段DE，然后过渡圆弧段DE的圆心O到转折点B的直线段OB与过渡圆弧段DE存在交点F，判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则当前的过渡圆弧段DE及相应的半径为所述目标过渡圆弧段及相应的半径；

所述插补指令参数获取模块根据直线段AD、目标过渡圆弧段、圆弧段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数；

在进行圆弧段AB转圆弧段BC加工时，

所述平滑过渡参数获取模块将圆弧段AB的起点A坐标、半径r₁和圆心O₁坐标，转折点B坐标，圆弧段BC的终点C坐标、半径r₂和圆心O₂坐标，圆弧段AB的旋转方向，圆弧段BC的旋转方向作为圆弧段AB转圆弧段BC加工的平滑过渡参数；

所述目标过渡圆弧的半径获取模块先根据预设的圆弧半径r，结合圆弧段AB和圆弧段BC的切线方程，分别在圆弧段AB上找到D点，在圆弧段BC上找到E点，它们的切线交于H点，使得圆弧段AB转圆弧段BC的圆弧过渡可转化为直线段DH转直线段HE的圆弧过渡DE；过渡圆弧段DE的圆心O到转折点B的直线段OB与过渡圆弧段DE存在交点F，判断直线段BF的距离是否满足一个预定的误差值δ，如果不满足，则重新调整圆弧半径r的值直至直线段BF的距离满足误差值δ，如果满足，则当前的过渡圆弧段DE及相应的半径为所述目标过渡圆弧段及相应的半径；

所述插补指令参数获取模块根据圆弧段AD、目标过渡圆弧段、圆弧段EC重新进行轨迹规划，得到插补指令参数。