数控系统中操作设备的速度规划方法、 装置及数控机床 技术领域 本发明涉及自动化控制领域， 具体涉及数控系统中操作设备的速度规划方法、 装 置及数控机床。
背景技术 在自动化控制领域中， 数控机床、 工业机器人等设备的数控系统中均会涉及到速 度规划的环节， 以保证机床、 工业机器人等设备高效、 平稳的工作。
数控系统通常采用 T 型曲线速度规划和 S 型曲线速度规划对系统进行加减速控 制， T 型曲线速度规划虽然计算量小， 编程简单， 但是在加减速阶段存在加速度突变的现象， 导致机床产生剧烈振动， 不适合于数控机床的高速加工。 S 型曲线速度规划是一种比较好的 规划方式， 能够尽可能的满足运动高效性和平稳性的要求， 但是对于起点速度和终点速度 不为 0 的 S 型曲线速度规划， 如果要考虑到每一个插补周期的位置准确性和速度平稳性， 计 算非常复杂， 常用的 S 型曲线速度规划通过限制加加速度 ( 即加速度的导数 ) 来控制加速
度的突变现象。
常用的 S 曲线加减速控制方法利用多项式表示法将整个速度规划分为 7 个阶段， 其中 7 阶段论 S 曲线速度规划的 7 个阶段如图 1 所示， t1、 t2、 t3、 t4、 t5、 t6 和 t7 分别为 加加速阶段、 匀加速阶段、 减加速阶段、 匀速阶段、 加减速阶段、 匀减速阶段和减减速阶段， 在所要规划的设定路径长度足够长的情况下， 只要按照上述 7 个阶段在设定路径长度内达 到了用户要求的速度即可， 然而如果实际加工路径很小 ( 几毫米 )， 就有可能 7 个阶段中的 某个或某几个阶段不存在， 例如匀速阶段或者加、 减速阶段不存在， 这种情况下数控系统中 的操作设备便容易出现速度突变以至于设备抖动的现象， 那么在这种情况下， 现有技术中 的采用的方法是 ： 首先对设定路径进行判断， 计算整个规划过程中含有哪几个有效阶段， 然 后再按照相应的阶段配置， 根据不同的数学模型计算整个加减速过程的相关参数， 而这种 方法最终得到的是高次方程组， 如果要进行精确的计算则需要解带根号的 3 次方程组， 使 得整个规划过程的计算量变得巨大， 规划过程复杂， 并且很难达到各个阶段的路径长度满 足插补周期的整数倍的要求， 会出现速度跳变的问题。 发明内容
针对上述问题， 本发明提供了一种数控系统中操作设备的速度规划方法及装置， 所述方法包括 ：
步骤 A ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径长度 之和 S 和实际加工路径长度 L ；
步骤 B ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与所述减速路 径的长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行步骤 C ； 如果否， 则增大当前指定速 度 v 并执行步骤 C。
步骤 C ： 判断步骤 B 的执行次数是否满足设定值， 如果否， 则执行步骤 B ； 如果是，则保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
进一步地， 在步骤 A ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减 速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L 之后， 还包括 ：
步骤 B1 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行所述步骤 B ； 如果否， 则保存当前指定速 度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
进一步地， 在步骤 A ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减 速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L 之后， 还包括 ：
步骤 B2 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行所述步骤 B ； 如果否， 则执行步骤 D ；
步骤 D ： 判断所述当前加速路径与减速路径长度之和 S 是否大于实际加工路径长 度 L 的 N 倍， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 如果是， 则保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加工路径 中的最佳速度 ； 如果否， 则增大当前指定速度 v 并执行步骤 A。
所述装置包括 ： 参数获取单元， 用于获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当 前加速路径与减速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L ； 速度处理单元， 用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度 L 是否小于 所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v ； 如果否， 则增大当前指定速度 v ；
计数判断单元， 用于判断速度处理单元的执行次数是否满足设定值， 如果否， 则执 行速度处理单元 ； 如果是， 则保存当前指定速度 v 至操作设备在实际加工路径中的最佳速 度存储单元。
优选地， 所述装置还包括 ： 路径判断单元， 用于判断所述参数获取单元获取的所述 实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和 S ； 如果是， 则 减小当前指定速度 v 并执行速度处理单元 ； 如果否， 则保存当前指定速度 v 至操作设备在实 际加工路径中的最佳速度存储单元。
优选地， 所述装置还包括 ： 速度复检单元， 用于判断所述当前加速路径与减速路径 长度之和 S 是否大于实际加工路径长度 L 的 N 倍， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 如果是， 则保存当前指定 速度 v 至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元 ； 如果否， 则增大当前指定速度 v 并执行参数获取单元。
本发明还提供了另一种数控系统中操作设备的速度规划方法及装置， 所述另一种 方法包括 ：
步骤 O ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径长度 之和 S 和实际加工路径长度 L ；
步骤 P ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行步骤 Q ； 如果否， 则增大当前指定速度 v 并执行步骤 Q。
步骤 Q ： 判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 的差值是否满足预设值范围， 如果否， 则执行步骤 P ； 如果是， 则保存当前指定速度 v 为操作 设备在实际加工路径中的最佳速度。
进一步地， 在步骤 O ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减 速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L 之后， 还包括 ：
步骤 P1 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行所述步骤 P ； 如果否， 则保存当前指定速 度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
进一步地， 在步骤 O ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减 速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L 之后， 还包括 ：
步骤 P2 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行所述步骤 P ； 如果否， 则执行步骤 R ；
步骤 R ： 判断所述当前加速路径与减速路径长度之和 S 是否大于实际加工路径长 度 L 的 N 倍， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 如果是， 则保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加工路径 中的最佳速度 ； 如果否， 则增大当前指定速度 v 并执行步骤 O。
所述另一种装置包括 ：
参数获取单元， 用于获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减 速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L ； 速度处理单元， 用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度 L 是否小于 所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v ； 如果否， 则增大当前指定速度 v ；
差值判断单元， 用于判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S 的差值是否满足预设值范围， 如果否， 则执行速度处理单元 ； 如果是， 则保存当 前指定速度 v 至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。
优选地， 所述另一种装置还包括 ： 路径判断单元， 用于判断所述参数获取单元获取 的所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和 S ； 如 果是， 则减小当前指定速度 v 并执行速度处理单元 ； 如果否， 则保存当前指定速度 v 至操作 设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。
优选地， 所述另一种装置还包括 ： 速度复检单元， 用于判断所述当前加速路径与减 速路径长度之和 S 是否大于实际加工路径长度 L 的 N 倍， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 如果是， 则保存 当前指定速度 v 至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元 ； 如果否， 则增大当前 指定速度 v 并执行参数获取单元。
本发明还提供了一种数控机床， 包括控制装置、 驱动装置和电源装置， 所述电源装 置为整个数控机床供电， 所述控制装置控制所述驱动装置驱动数控机床的操作设备进行运 作， 所述数控机床还包括对操作设备运行进行速度规划的速度规划装置， 所述速度规划装 置包括 ：
参数获取单元， 用于获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减 速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L ；
速度处理单元， 用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度 L 是否小于 所述加速路径与所述减速路径的长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v ； 如果否， 则增 大当前指定速度 v ；
计数判断单元， 用于判断速度处理单元的执行次数是否满足设定值， 如果否， 则执
行速度处理单元 ； 如果是， 则保存当前指定速度 v 至操作设备在实际加工路径中的最佳速 度存储单元。
本发明还提供了另一种数控机床， 包括控制装置、 驱动装置和电源装置， 所述电源 装置为整个数控机床供电， 所述控制装置控制所述驱动装置驱动数控机床的操作设备进行 运作， 所述数控机床还包括对操作设备运行进行速度规划的速度规划装置， 所述速度规划 装置包括 ：
参数获取单元， 用于获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减 速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L ；
速度处理单元， 用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度 L 是否小于 所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v ； 如果否， 则增大当前指定速度 v ；
差值判断单元， 用于判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S 的差值是否满足预设值范围， 如果否， 则执行速度处理单元 ； 如果是， 则保存当 前指定速度 v 至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。
与现有技术相比， 本发明具有以下优点 ：
本发明提供的数控系统中操作设备的速度规划方法及装置， 在整个速度规划的过 程中， 以实现 S 型曲线的典型 7 段规划或 5 段规划为目的， 将设备在加加速阶段、 匀加速阶 段和减加速阶段的运动路径统一设定为加速路径， 将设备在减减速阶段、 匀减速阶段和加 减速阶段运动的路径统一设定为减速路径， 这样在后续的规划过程中只需通过比较操作设 备加速路径与减速路径之和与实际加工路径的大小来对当前的指定速度进行调整即可， 而 本发明提供的规划方法其步骤亦简洁、 明了 ： 数控系统规划之初首先获取一个初始的指定 速度， 该初始的指定速度也是系统规划之初的当前指定速度， 该初始的指定速度可以是人 为输入的值也可以是系统中存储的速度默认值， 然后根据该当前指定速度值得到当前加速 路径与减速路径之和， 并将该路径之和与实际加工路径比较， 根据该加速路径与减速路径 之和与实际路径比较的结果来调整当前指定速度， 如此反复执行比较与判断的步骤， 使得 当前指定速度无限接近实际最佳速度， 从而得到数控系统中操作设备运行的最佳速度， 并 根据该最佳速度对操作设备的运行速度进行 S 型曲线规划。
本发明提供的数控机床， 其采用的速度规划装置可以通过所述控制装置对其程序 指令进行控制， 进而对所述驱动装置驱动的操作设备的运行速度进行规划， 该数控机床能 够通过其速度规划装置快速、 有效的得到数控系统中操作设备所需运行的最佳速度， 提高 了整个数控机床的系统运行效率， 降低了数控机床的系统在速度规划时的运算难度。
本发明避免了对操作设备进行速度规划时求解高次方程的复杂繁琐的步骤， 使得 整个数控系统的速度规划效率得到大幅提高， 而且方法相对简便易于实现。即使对于实际 加工路径长度很小的情况下， 也能很快速很准确的得到符合该路径规划的最佳速度。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案， 下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于 本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他
的附图。
图 1 为传统的 S 曲线加减速控制的速度曲线图 ； 图 2 为实施例一提供的数控系统中速度控制方法的流程图 ； 图 3 为实施例二提供的数控系统中操作设备的速度规划方法的流程图 ； 图 4 为实施例三提供的数控系统中操作设备的速度规划方法的流程图 ； 图 5 为实施例四提供的数控系统中操作设备的速度规划装置的结构图 ； 图 6 为实施例四提供的另一种数控系统中操作设备的速度规划装置的结构示意 图 7 为实施例四提供的又一种数控系统中操作设备的速度规划装置的结构示意 图 8 为实施例五提供的数控系统中操作设备的速度规划方法的流程图 ； 图 9 为实施例六提供的数控系统中操作设备的速度规划方法的流程图 ； 图 10 为实施例七提供的数控系统中操作设备的速度规划方法的流程图 ； 图 11 为实施例八提供的数控系统中操作设备的速度规划装置的结构示意图 ； 图 12 为实施例八提供的另一种数控系统中操作设备的速度规划装置的结构示意 图 13 为实施例八提供的又一种数控系统中操作设备的速度规划装置的结构示意 图 14 为实施例九提供的一种数控机床的结构示意图。图；
图；
图；
图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。
实施例一、 本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法， 包括 ：
步骤 A ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径长度 之和 S 和实际加工路径长度 L ；
本发明中所述的操作设备是数控系统中硬件执行单元， 包括数控切割刀头、 数控 激光焊接头、 数控运行平台、 机器人手臂等能够通过软件程序控制的部件， 数控系统在进行 速度规划之初， 当前指定速度即为初始的指定速度， 该初始的指定速度可以是经过技术人 员预估所得到的速度值， 也可以是数控系统中保留的系统默认速度值， 甚至可以是数控系 统中在规定的范围内随机产生的一个速度值， 设定该指定速度的目的在于速度规划之初对 指定速度的初始化， 后续会根据执行步骤中的判断条件对该初始的指定速度进行调整， 对 当前指定速度不断的进行修正， 使其无限接近于实际的最佳速度。
速度规划可以理解为控制操作设备在指定的时间内达到指定的速度， 所述当前加 速路径与减速路径长度之和 S 是由当前指定速度 v 来确定的， 数控系统在对实际加工路径 进行速度规划时， 操作设备在实际加工路径的始点的速度 V0 是已知的， 即操作设备完成上 一路径时的终点速度是已知的， 而操作设备到达本实际加工路径的终点的速度是预知的，即操作设备到达本实际加工路径的终点的速度是根据加工要求所确定的速度， 因此该终点 的速度也作为已知量， 而且， 此时的当前指定速度假定为速度规划的最佳速度值， 即将当前 指定速度值作为 7 段或 5 段 S 型曲线速度规划过程中的最大速度值， 这样便可以通过实际 加工路径的始点速度、 终点速度及当前指定速度得到当前加速路径和减速路径长度之和 S。
实际加工路径长度 L 是根据用户所加工的产品的形状、 尺寸所决定的长度值， 或 者根据用户所要求的运行路径的长度值决定的， 属于本规划过程中的已知量。
步骤 B ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述加速路径与所述减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行步骤 C ； 如果否， 则增大当前指定速度 v 并执行步骤 C。
本步骤中将实际加工路径长度 L 与所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 作 出比较， 由于所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 是由当前指定速度 v 确定的， 因 此， 如果所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 大于了实际加工路径长度 L， 则说明当 前指定速度 v 所赋的值偏大， 需要对当前指定速度 v 进行减小调整， 对于减小当前指定速度 v 的方式可以是等比方式递减， 例如在程式控制上表现为 v ＝ v-(c×v)， 其中 c 为 0 ～ 1 之 间的常量 ； 如 v ＝ v-0.5v、 v ＝ v-0.2v 或者 v ＝ v-0.8v， 减小当前指定速度 v 的方式也可 以是等差方式递减， 例如在程式控制上表现为 v ＝ v-C， 其中 C 为 0 ～ v 之间的一常量， 可以 理解的是， 等比方式或者等差方式的递减方式只是本实施例中两种实施方式而已， 对于减 小当前指定速度 v 的方式还可以存在其他的递减方式， 包括无规律递减， 随机递减等均应 包含在本发明的保护范围内。 对于增大当前指定速度 v 的方式的原理与上述减小当前指定速度 v 的方式相同， 即对于增大当前指定速度 v 的方式可以是等比方式递增， 例如在程式控制上表现为 v ＝ v+(c×v)， 其中 c 为 0 ～ 1 之间的常量 ； 如： v ＝ v+0.5v、 v ＝ v+0.2v 或者 v ＝ v+0.8v， 增 大当前指定速度 v 的方式也可以是等差方式递增， 例如在程式控制上表现为 v ＝ v+C， 其中 C 为 0 ～ v 之间的一常量， 可以理解的是， 等比方式或者等差方式的递增方式只是本实施例 中两种实施方式而已， 对于增大当前指定速度 v 的方式还可以存在其他的递增方式， 包括 无规律递增， 随机递增等均应包含在本发明的保护范围内。
在本发明实施中， 当前指定速度 v 的递减比例与递增比例相同， 例如递减程式选 择 v ＝ v-0.2v， 那么递增程式也相应的选择为 v ＝ v+0.2v， 这样可以保证经过规划得到的 最佳速度更加准确。当然， 在实际应用的过程中， 当前指定速度 v 的递减比例与递增比例可 以存在不同， 因此， 当前指定速度 v 的递减比例是否与递增比例相同不应理解为对本发明 保护范围的限制。
步骤 C ： 判断步骤 B 的执行次数是否满足设定值， 如果否， 则执行步骤 B ； 如果是， 则保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
本步骤中步骤 B 的执行次数即为步骤 B 中判断所述实际加工路径长度 L 是否小于 所述加速路径与所述减速路径的长度之和 S 的判断次数， 通过每次的判断结果对当前指定 速度 v 进行调整， 选择增大当前指定速度或减小当前指定速度， 使得当前指定速度 v 无限的 接近实际中的最佳速度， 可以理解的是， 步骤 B 的执行次数越多， 系统规划得到的当前指定 速度 v 越接近实际的最佳速度， 而从数控系统的规划效率考虑， 在保证满足高精度要求的 条件下， 可以设置设定值为 20 次， 如果设定值大于 20 次， 那么数控系统的规划时间会相应
增大， 影响到整个数控系统的工作效率， 因此本发明中所述设定值的范围为 5 次～ 20 次。
数控系统中在规划过程中， 当当前指定速度 v 满足 S 型曲线速度规划的 7 段要求 或 5 段要求时， 便将当前指定速度 v 作为整个实际加工路径中的最佳速度予以保存。
为了保证通过规划得到的当前指定速度 v 作为整个实际加工路径中的最佳速度 予以保存时， 该当前指定速度 v 不超过操作设备的上限速度， 本发明实施例提供的数控系 统中操作设备的速度规划方法在判断步骤 B 的执行次数满足设定值后， 还包括 ： 判断当前 指定速度 v 是否超出操作设备的上限速度， 如果超出， 则保存所述操作设备的上限速度作 为操作设备在实际加工路径中的最佳速度 ； 如果未超出， 则保存当前指定速度 v 作为操作 设备在实际加工路径中的最佳速度。
为了保证整个规划过程在典型的 7 段或 5 段 S 型曲线速度规划的每个阶段的路径 长度均为插补周期的整数倍， 本发明实施例保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加工路 径中的最佳速度后， 还包括 ：
将实际路径长度 L 减去所述当前加速路径长度与减速路径长度之和 S 的差值作为 匀速路径长度。
在保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后， 还包括 ： 对所述操作设备在运行过程中的匀加速度 a 和 / 或变加速度 j 进行调整， 使得所 述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求。
如图 2 所示是本发明是实施例中数控系统中操作设备的速度规划方法的具体流 程图。下面结合图 2 对本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法做出具体 介绍 ：
101 ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径长度之 和 S 和实际加工路径长度 L ；
本发明实施例中操作设备在系统规划之初的当前指定速度 v 是由系统随机产生 的一个速度值。
102 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的长 度之和 S ；
当所述实际加工路径长度 L 小于所述当前加速路径与减速路径长度之和 S 时， 执 行 103 ： 减小当前指定速度 v。
当所述实际加工路径长度 L 不小于所述当前加速路径与减速路径长度之和 S 时， 执行 104 ： 增加当前指定速度 v。
每次执行完 103 ： 减小当前指定速度 v 或 104 ： 增加当前指定速度 v 之后， 执行 105 ： 判断步骤 B 的执行次数是否满足设定值 ； 显而易见地， 本实施例中判断步骤 B 的执行次数 即为判断步骤 102 的执行次数， 根据所述路径的比较结果， 对每一次对当前指定速度的不 断修正， 如果步骤 102 的执行次数尚未满足设定值， 那么说明所得到的当前指定速度 v 未达 到精度要求， 因此需要将该当前指定速度 v 返回到步骤 102， 将该当前指定速度 v 确定的当 前加速路径与减速路径长度之和 S 与所述实际加工路径长度 L 进行比较 ； 如果步骤 102 的 执行次数满足设定值， 那么说明得到的当前指定速度 v 已经满足了在实际加工路径中将加 工效率最大化的要求， 而在实际操作的过程中， 如果实际加工路径的长度比较大， 可能会导 致增大当前指定速度 v 的过程中， 当前指定速度 v 的值超出操作设备的上限速度， 该操作设
备的上限速度是由操作设备本身的设计而决定的恒定值， 如果操作设备在大于此上限速度 的情况下工作， 会对操作设备带来不利影响， 如操作设备抖动严重、 精度下降等等， 因此作 为本发明实施例的一种改进方式， 在执行 105 的次数满足设定值后， 即判断步骤 B 的执行 次数满足设定值后， 此时便执行步骤 106 ： 判断当前指定速度 v 是否超出操作设备的上限速 度； 如果超出， 则执行 108 ： 保存操作设备的最大上限速度作为操作设备在实际加工路径中 的最佳速度 ； 可以理解的是， 在当前指定速度 v 超出操作设备的最大上限速度时， 当前指定 速度 v 已经不适合作为实际加工路径中的最佳速度， 显而易见地， 在实际加工路径足够大 的情况下， 操作设备的上限速度作为实际加工路径中的最佳速度能够保证加工效率的最佳 化。如果当前指定速度 v 未超出操作设备的上限速度， 则执行 107 ： 保存当前指定速度 v 作 为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
在保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后或保 存当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后， 执行步骤 109 ： 将实际路 径长度 L 减去加速路径与减速路径长度之和 S 的差值作为匀速路径长度。本发明方法中将 整个规划的路径划分为三段路径 ： 加速路径、 减速路径和匀速路径， 可以理解的是， 匀速路 径是 7 段或 5 段 S 型曲线速度规划中的一段。
为了使所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求， 在保存操作设备的 上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后或保存当前指定速度 v 为操作设 备在实际加工路径中的最佳速度后， 还包括步骤 110 ： 对所述操作设备在运行过程中的匀 加速度 a 和 / 或变加速度 j 进行调整。本发明实施例中在步骤 109 执行完毕后执行步骤 110。本发明实施例中变加速度 j 包括了加加速度、 减加速度、 加减速度和减减速度。可以 理解的是， 在加速过程中， 即 dv/dt ＞ 0 时， 如果变加速度 j 对时间的导数 dj/dt ＞ 0 时， 所 述变加速度则为加加速度 ； 如果变加速度 j 对时间的导数 dj/dt ＜ 0 时， 所述变加速度则为 减加速度。在减速过程中， 即 dv/dt ＜ 0 时， 如果变加速度 j 对时间的导数 dj/dt ＞ 0 时， 所述变加速度则为加减速度 ； 如果变加速度 j 对时间的导数 dj/dt ＜ 0 时， 所述变加速度则 为减减速度。
实施例二、 本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法， 包括 ：
步骤 A ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径长度 之和 S 和实际加工路径长度 L ；
步骤 B1 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行所述步骤 B ； 如果否， 则保存当前指定速 度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
步骤 B ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述加速路径与所述减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行步骤 C ； 如果否， 则增大当前指定速度 v 并执行步骤 C。
步骤 C ： 判断步骤 B 的执行次数是否满足设定值， 如果否， 则执行步骤 B ； 如果是， 则保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
本发明实施例相对于上述实施例一在步骤 A ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L 之后， 还包括 ：
步骤 B1 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行所述步骤 B ； 如果否， 则保存当前指定速 度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
步骤 B1 可以在第一次判断出所述实际加工路径 L 不小于所述当前加速路径与减 速路径的长度之和 S 时， 将该当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度 予以保存， 而不必等到步骤 B 的执行次数满足设定值时再对当前指定速度 v 进行保存， 这样 可以使得整个规划的效率得以提高 ； 可以理解的是， 为了保证规划之初系统所获得的当前 指定速度 v 的值不至于过小， 因此本发明实施例中对于规划之初的当前指定速度 v 采取人 为输入的方式对该指定速度进行初始化， 根据操作设备的运行速度极限值以及常规状态操 作设备的运行速度值对规划之初的当前指定速度进行赋值。
本发明实施例中的步骤 A、 步骤 B、 步骤 C 的介绍可以参照上述实施例一中的描述， 在此不再赘述。
下面结合图 3 对本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法进行 详细介绍 ：
201 ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径的长度 之和 S 和实际加工路径长度 L ；
202 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的长 度之和 S ；
当步骤 202 中所述实际加工路径长度 L 小于所述当前加速路径与减速路径的长度 之和 S 时， 执行 203 ： 减小当前指定速度 v， 然后进一步执行 204 ： 判断所述实际加工路径长 度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的常数之和 ； 当步骤 204 中所述实际加工路径 长度 L 小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 时， 执行 205 ： 减小当前指定速度 v ； 当步骤 204 中所述实际加工路径长度 L 不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 时， 执行 206 ： 增加当前指定速度 v。
每次执行完 205 ： 减小当前指定速度 v 或 206 ： 增加当前指定速度 v 之后， 执行 207 ： 判断步骤 B 的执行次数是否满足设定值 ； 显而易见地， 本实施例中判断步骤 B 的执行次数 即为判断步骤 204 的执行次数， 根据所述路径的比较结果， 对每一次对当前指定速度的不 断修正， 如果步骤 204 的执行次数尚未满足设定值， 那么说明所得到的当前指定速度 v 未达 到精度要求， 因此需要将该当前指定速度 v 返回到步骤 204， 将该当前指定速度 v 确定的当 前加速路径与减速路径长度之和 S 与所述实际加工路径长度 L 进行比较 ； 如果步骤 204 的 执行次数满足设定值， 那么说明得到的当前指定速度 v 已经满足了在实际加工路径中将加 工效率最大化的要求， 而在实际操作的过程中， 如果实际加工路径的长度比较大， 可能会导 致增大当前指定速度 v 的过程中， 当前指定速度 v 的值超出操作设备的上限速度， 该操作设 备的上限速度是由操作设备本身的设计而决定的恒定值， 如果操作设备在大于此上限速度 的情况下工作， 会对操作设备带来不利影响， 如操作设备抖动严重、 精度下降等等， 因此作 为本发明实施例的一种改进方式， 在执行 207 的次数满足设定值后， 即判断步骤 B 的执行 次数满足设定值后， 此时便执行步骤 208 ： 判断当前指定速度 v 是否超出操作设备的上限速 度； 如果超出， 则执行 210 ： 保存操作设备的最大上限速度作为操作设备在实际加工路径中 的最佳速度 ； 可以理解的是， 在当前指定速度 v 超出操作设备的最大上限速度时， 当前指定 速度 v 已经不适合作为实际加工路径中的最佳速度， 显而易见地， 在实际加工路径足够大的情况下， 操作设备的上限速度作为实际加工路径中的最佳速度能够保证加工效率的最佳 化。如果当前指定速度 v 未超出操作设备的上限速度， 则执行 209 ： 保存当前指定速度 v 作 为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
而当步骤 202 中所述实际加工路径长度 L 不小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S 时， 同样执行 209 ： 保存当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳 速度。
在保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后或保 存当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后， 执行步骤 211 ： 将实际路 径长度 L 减去加速路径与减速路径长度之和 S 的差值作为匀速路径长度。为了使所述操作 设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求， 在保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加 工路径中的最佳速度后， 还包括步骤 212 ： 对所述操作设备在运行过程中的匀加速度 a 和 / 或变加速度 j 进行调整。对于步骤 211 和步骤 212 的详细描述请参见实施例中的步骤 109 和步骤 110 的描述， 此处不再赘述。本发明实施例中在步骤 211 执行完毕后执行步骤 212。
实施例三、 本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法， 包括 ：
步骤 A ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径长度 之和 S 和实际加工路径长度 L ； 步骤 B2 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行所述步骤 B ； 如果否， 则执行步骤 D ；
步骤 D ： 判断所述当前加速路径与减速路径长度之和 S 是否大于实际加工路径长 度 L 的 N 倍， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 如果是， 则保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加工路径 中的最佳速度 ； 如果否， 则增大当前指定速度 v 并执行步骤 A。
步骤 B1 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行所述步骤 B ； 如果否， 则保存当前指定速 度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
步骤 B ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述加速路径与所述减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行步骤 C ； 如果否， 则增大当前指定速度 v 并执行步骤 C。
步骤 C ： 判断步骤 B 的执行次数是否满足设定值， 如果否， 则执行步骤 B ； 如果是， 则保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
相对于上述实施例二， 本发明实施例中在步骤 A ： 获取由操作设备的当前指定速 度 v 确定的当前加速路径与减速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L 之后， 还包括 ：
步骤 B2 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行所述步骤 B ； 如果否， 则执行步骤 D ；
步骤 D ： 判断所述当前加速路径与减速路径长度之和 S 是否大于实际加工路径长 度 L 的 N 倍， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 如果是， 则保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加工路径 中的最佳速度 ； 如果否， 则增大当前指定速度 v 并执行步骤 A。
步骤 B2 用于对上述两路径长度进行比较， 在系统规划之初， 所述的当前指定速度 v 即为初始指定速度， 步骤 B2 用于对上述两路径长度进行比较， 如果初始指定速度在一定 要求范围内， 即通过该初始指定速度 v 得到的加速路径长度与减速路径长度之和 S 满足 ：
N×L ＜ S ≤ L， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 则可以将该初始指定速度 v 作为实际加工路径中的最佳速 度保存。同样可以理解， 在步骤 D 中只要通过当前指定速度 v 得到的当前加速路径长度与 减速路径长度之和 S 满足 ： N×L ＜ S ≤ L， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 则将该当前指定速度 v 作为实 际加工路径中的最佳速度保存， 在满足所要求的精度下而不需要进入后续的规划步骤中， 节省了规划时间， 提高了规划效率。
当然， 为了保证所得到的当前指定速度 v 与实际最佳速度更接近， 可以设定步骤 D 中 N 的值尽可能接近 1。可以理解的是， N 的值不能过于接近 0， 否则会影响到规划精度， 因 此实际应用中可以选择 0.5 ≤ N ＜ 1， 本发明实施例中设定 N ＝ 0.8 具有更好的规划效率。
本发明实施例中的其他步骤介绍可以参照上述实施例一中的描述， 在此不再赘 述。
下面结合图 4 对本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法进行 详细介绍 ：
301 ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径的长度 之和 S 和实际加工路径长度 L ；
302 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的长 度之和 S ； 如果步骤 302 中所述实际加工路径长度 L 不小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S ； 那么， 则说明当前指定速度 v 的范围在所要求的最大速度值以下， 所述要求的 极最大度值是指能够使所述加工路径长度 L 等于所述当前加速路径与减速路径的长度之 和 S 的指定速度值。但是， 如果当前指定速度 v 的值很小时， 甚至接近于 0 时， 同样可以满 足所述实际加工路径长度 L 不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S， 因此本发 明实施例在步骤 302 中判断出所述实际加工路径不小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S 时， 执行步骤 303 ： 判断所述当前减速路径长度与减速路径的长度之和 S 是否大 于实际加工路径长度 L 的 N 倍， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 本发明实施例中 N ＝ 0.8。
当步骤 303 中判断出所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 不大于所述实际 加工路径长度 L 的 N 倍时， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 则说明当前指定速度 v 的值过小， 那么此时执 行步骤 304 ： 增加当前指定速度 v， 然后返回步骤 301 对当前指定速度 v 所确定的当前加速 路径与减速路径的长度之和 S 与实际加工路径长度 L 重新比较。
当步骤 303 中判断出所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 大于所述实际加 工路径长度 L 的 N 倍时， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 可以理解的是经过步骤 302 的判断后当前指定速 度 v 的值不会出现过大的情形， 那么此时当前指定速度 v 的值可以满足规划要求， 因此执行 步骤 311 ： 保存当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
上述步骤有效的防止了当前指定速度 v 的值过小的情况， 从而避免将速度过小的 当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度而保存。
如果步骤 302 中所述实际加工路径长度 L 小于所述当前加速路径与减速路径的长 度之和 S ； 则执行步骤 305 ： 减小当前指定速度 v ； 然后执行步骤 306 ： 判断所述实际加工路 径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S ； 如果是， 则执行步骤 307 ： 减小当前指定速度 v ； 如果否， 则执行步骤 308 ： 增加当前指定速度 v。
每次执行完步骤 307 或步骤 308 之后， 执行 309 ： 判断步骤 B 的执行次数是否满足
设定值， 即判断步骤 306 的执行次数是否满足设定值 ； 如果否， 则返回步骤 306 对两路径重 新判断， 如果是， 则执行步骤 310 ： 判断当前指定速度 v 是否超出操作设备的上限速度 ； 如果 超出， 则执行步骤 312 ： 保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳 速度 ； 如果未超出， 则执行步骤 311 ： 保存当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中 的最佳速度。
执行完步骤 311 ： 保存当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速 度之后或步骤 312 ： 保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度 之后， 执行步骤 313 ： 将实际路径长度 L 减去加速路径与减速路径长度之和 S 的差值作为匀 速路径长度。为了使所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求， 在保存当前指 定速度 v 为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后或保存操作设备的上限速度作为操 作设备在实际加工路径中的最佳速度之后， 还包括步骤 314 ： 对所述操作设备在运行过程 中的匀加速度 a 和 / 或变加速度 j 进行调整。本发明实施例中在步骤 313 执行完毕后执行 步骤 314。
本发明实施例中对步骤 306、 307、 308、 309、 310、 311、 312、 313、 314 的具体描述请 参见上述实施例二中的步骤 204、 205、 206、 207、 208、 209、 210、 211、 212， 此处不再赘述。
实施例四、 如图 5 所示， 本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划装 置， 包括 ：
参数获取单元 401， 用于获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径 与减速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L ；
速度处理单元 402， 用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度 L 是否 小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v ； 如果否， 则增大当前指定速度 v ；
计数判断单元 403， 用于判断速度处理单元 402 的执行次数是否满足设定值， 如果 否， 则执行速度处理单元 402 ； 如果是， 则保存当前指定速度 v 至操作设备在实际加工路径 中的最佳速度存储单元 410。
参数调整单元 406， 用于对所述操作设备在运行过程中的匀加速度 a 和 / 或变加速 度 j 进行调整， 使得所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求。
如图 6 所示， 作为本发明的一种较佳实施例， 本发明实施例的数控系统中操作设 备的速度规划装置还包括 ： 路径判断单元 404， 用于判断所述参数获取单元获取的所述实 际加工路径长度 L 是否小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和 S ； 如果是， 则减小当 前指定速度 v 并执行速度处理单元 402 ； 如果否， 则保存当前指定速度 v 至操作设备在实际 加工路径中的最佳速度存储单元 410。
如图 7 所示， 作为本发明的另一种较佳实施例， 本发明实施例的数控系统中操作 设备的速度规划装置还包括 ： 速度复检单元 405， 用于判断所述当前加速路径与减速路径 长度之和 S 是否大于实际加工路径长度 L 的 N 倍， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 如果是， 则保存当前指 定速度 v 至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元 410 ； 如果否， 则增大当前指定 速度 v 并执行参数获取单元 401。
实施例五、 本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法， 包括 ：
步骤 O ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L ；
步骤 P ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述加速路径与所述减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行步骤 Q ； 如果否， 则增大当前指定速度 v 并执行步骤 Q ；
步骤 Q ： 判断实际加工路径长度 L 减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 的差值是否满足预设值范围， 如果否， 则执行步骤 P ； 如果是， 则保存当前指定速度 v 作为操 作设备在实际加工路径中的最佳速度。
相对于上述发明实施例一， 本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划 方法中， 步骤 Q 通过对实际加工路径长度 L 减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 的差值范围来判断当前指定速度 v 的值是否满足速度规划要求， 即是否当前指定速度 v 接 近操作设备的实际最佳速度。可以理解的是所述预设值范围应当是正数范围， 即预设值应 当大于 0， 这样可以保证在实际加工路径长度 L 始终大于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S 的情况下， 选择当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。 如 果实际加工路径长度 L 减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 的差值是负数， 则 说明当前指定速度 v 的值过大， 需要重新返回步骤 P 将当前指定速度 v 的值进行调整， 如果 实际加工路径长度 L 减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 的差值是正数， 且差 值较大， 则说明当前指定速度 v 的值过小， 未接近实际的最佳速度， 那么当实际加工路径长 度 L 减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 的差值满足预设值范围可以能保证当 前指定速度 v 接近实际的最佳速度， 预设值范围可以是具体的长度范围， 也可以根据实际 加工路径长度 L 确定一定的比例作为预设值范围， 例如预设值范围选择为 0 ～ K×L， 其中 0 ＜K＜1； 例如预设值范围选择为 0 ～ 0.1L。本发明实施例中的预设值范围是具体的长度 范围， 即本发明实施例中的预设值范围是 0 ～ 1mm。
为了保证通过规划得到的当前指定速度 v 作为整个实际加工路径中的最佳速度 予以保存时， 该当前指定速度 v 不超过操作设备的上限速度， 本发明实施例提供的数控系 统中操作设备的速度规划方法在判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路 径的长度之和 S 的差值满足预设值范围后， 还包括 ： 判断当前指定速度 v 是否超出操作设备 的上限速度， 如果超出， 则保存所述操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中 的最佳速度 ； 如果未超出， 则保存当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳 速度。
本发明实施例中的步骤 O、 步骤 P、 步骤 Q 的介绍可以参照上述实施例一中的对步 骤 A、 步骤 B、 步骤 C 的描述， 在此不再赘述。
下面结合图 8 对发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法进行详 细介绍 ：
501 ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径长度之 和 S 和实际加工路径长度 L ；
502 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的长 度之和 S ；
当所述实际加工路径长度 L 小于所述当前加速路径与减速路径长度之和 S 时， 执 行 503 ： 减小当前指定速度 v。当所述实际加工路径长度 L 不小于所述当前加速路径与减速路径长度之和 S 时， 执行 504 ： 增加当前指定速度 v。
每次执行完 503 ： 减小当前指定速度 v 或 504 ： 增加当前指定速度 v 之后， 执行 505 ： 判断实际加工路径长度 L 减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 的差值是否满足 预设值范围 ； 如果满足， 那么说明得到的当前指定速度 v 已经满足了在实际加工路径中将 加工效率最大化的要求， 而在实际操作的过程中， 如果实际加工路径的长度比较大， 可能会 导致增大当前指定速度 v 的过程中， 当前指定速度 v 的值超出操作设备的上限速度， 该操作 设备的上限速度是由操作设备本身的设计而决定的恒定值， 如果操作设备在大于此上限速 度的情况下工作， 会对操作设备带来不利影响， 如操作设备抖动严重、 精度下降等等， 因此 作为本发明实施例的一种改进方式， 在执行 505 的次数满足设定值后， 即判断步骤 P 的执行 次数满足设定值后， 此时便执行步骤 506 ： 判断当前指定速度 v 是否超出操作设备的上限速 度； 如果超出， 则执行 508 ： 保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最 佳速度 ； 可以理解的是， 在当前指定速度 v 超出操作设备的上限速度时， 当前指定速度 v 已 经不适合作为实际加工路径中的最佳速度， 显而易见地， 在实际加工路径足够大的情况下， 操作设备的上限速度作为实际加工路径中的最佳速度能够保证加工效率的最佳化。 如果当 前指定速度 v 未超出操作设备的上限速度， 则执行 507 ： 保存当前指定速度 v 作为操作设备 在实际加工路径中的最佳速度。
在保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后或保 存当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后， 执行步骤 509 ： 将实际路 径长度 L 减去加速路径与减速路径长度之和 S 的差值作为匀速路径长度。为了使所述操作 设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求， 在保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加 工路径中的最佳速度后， 还包括步骤 510 ： 对所述操作设备在运行过程中的匀加速度 a 和 / 或变加速度 j 进行调整。本发明实施例中在步骤 509 执行完毕后执行步骤 510。
实施例六、 本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法相对于上述 实施例五， 本发明实施例的数控系统中操作设备的速度规划方法， 在上述步骤 O ： 获取由操 作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L 之后， 还包括 ：
步骤 P1 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行所述步骤 P ； 如果否， 则保存当前指定速 度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
对于本发明实施例的其他步骤可以参考上述实施例五中的具体描述， 此处不再赘 述。
下面结合图 9 对本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法进行 详细介绍 ：
601 ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径的长度 之和 S 和实际加工路径长度 L ；
602 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的长 度之和 S ；
当步骤 602 中所述实际加工路径长度 L 小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 时， 执行 603 ： 减小当前指定速度 v， 然后进一步执行 604 ： 判断所述实际加工路径长 度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的常数之和 ； 当步骤 604 中所述实际加工路径 长度 L 小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 时， 执行 605 ： 减小当前指定速度 v ； 当步骤 604 中所述实际加工路径长度 L 不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 时， 执行 606 ： 增加当前指定速度 v。
每次执行完 605 ： 减小当前指定速度 v 或 606 ： 增加当前指定速度 v 之后， 执行 607 ： 判断实际加工路径长度 L 减去所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 的差值是否满足 预设值范围 ； 如果不满足， 则返回步骤 604 ； 如果满足， 则执行步骤 608 ： 判断当前指定速度 v 是否超出操作设备的上限速度 ； 如果超出， 则执行步骤 610 ： 保存操作设备的上限速度作 为操作设备在实际加工路径中的最佳速度 ； 如果未超出， 则执行步骤 609 ： 保存当前指定速 度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
而当步骤 602 中所述实际加工路径长度 L 不小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S 时， 同样执行 609 ： 保存当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳 速度。在本发明实施例中， 对于系统规划之初的当前指定速度 v 通常由操作人员赋予的速 度初值， 该速度初值不会超出操作设备的上限速度值， 可以理解的是， 步骤 602 中如果判断 出实际加工路径长度 L 不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 时， 则可以将当 前指定速度 v 直接进行保存。
在保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后或保 存当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后， 执行步骤 611 ： 将实际路 径长度 L 减去加速路径与减速路径长度之和 S 的差值作为匀速路径长度。为了使所述操作 设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求， 在保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加 工路径中的最佳速度后， 还包括步骤 612 ： 对所述操作设备在运行过程中的匀加速度 a 和 / 或变加速度 j 进行调整。本发明实施例中在步骤 611 执行完毕后执行步骤 612。
实施例七、 本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法， 相对于上 述实施例五， 在上述步骤 O ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速 路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L 之后， 还包括 ：
步骤 P2 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v 并执行所述步骤 P ； 如果否， 则执行步骤 R ；
步骤 R ： 判断所述当前加速路径与减速路径长度之和 S 是否大于实际加工路径长 度 L 的 N 倍， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 如果是， 则保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加工路径 中的最佳速度 ； 如果否， 则增大当前指定速度 v 并执行步骤 O。
对于本发明实施例的其他步骤可以参考上述实施例中的具体描述， 此处不再赘 述。
下面结合图 10 对本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划方法进行 详细介绍 ：
701 ： 获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径的长度 之和 S 和实际加工路径长度 L ；
702 ： 判断所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的长 度之和 S ；如果步骤 702 中所述实际加工路径长度 L 不小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S ； 那么， 则说明当前指定速度 v 的范围在所要求的最大速度值以下， 所述要求的 极最大度值是指能够使所述加工路径长度 L 等于所述当前加速路径与减速路径的长度之 和 S 的指定速度值。但是， 如果当前指定速度 v 的值很小时， 甚至接近于 0 时， 同样可以满 足所述实际加工路径长度 L 不小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S， 因此本发 明实施例在步骤 702 中判断出所述实际加工路径不小于所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S 时， 执行步骤 703 ： 判断所述当前减速路径长度与减速路径的长度之和 S 是否大 于实际加工路径长度 L 的 N 倍， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 本发明实施例中 N ＝ 0.8。
当步骤 703 中判断出所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 不大于所述实际 加工路径长度 L 的 N 倍时， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 则说明当前指定速度 v 的值过小， 那么此时执 行步骤 704 ： 增加当前指定速度 v， 然后返回步骤 701 对当前指定速度 v 所确定的当前加速 路径与减速路径的长度之和 S 与实际加工路径长度 L 重新比较。
当步骤 703 中判断出所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 大于所述实际加 工路径长度 L 的 N 倍时， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 可以理解的是经过步骤 702 的判断后当前指定速 度 v 的值不会出现过大的情形， 那么此时当前指定速度 v 的值可以满足规划要求， 因此执行 步骤 711 ： 保存当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度。
上述步骤有效的防止了当前指定速度 v 的值过小的情况， 从而避免将速度过小的 当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度而保存。
如果步骤 702 中所述实际加工路径长度 L 小于所述当前加速路径与减速路径的长 度之和 S ； 则执行步骤 705 ： 减小当前指定速度 v ； 然后执行步骤 706 ： 判断所述实际加工路 径长度 L 是否小于所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S ； 如果是， 则执行步骤 707 ： 减小当前指定速度 v ； 如果否， 则执行步骤 708 ： 增加当前指定速度 v。
每次执行完步骤 707 或步骤 708 之后， 执行步骤 709 ： 判断实际加工路径长度 L 减 去所述当前加速路径与减速路径的长度之和 S 的差值是否满足预设值范围 ； 如果否， 则返 回步骤 706 对两路径重新判断， 如果是， 则执行步骤 710 ： 判断当前指定速度 v 是否超出操 作设备的上限速度 ； 如果超出， 则执行步骤 712 ： 保存操作设备的上限速度作为操作设备在 实际加工路径中的最佳速度 ； 如果未超出， 则执行步骤 711 ： 保存当前指定速度 v 作为操作 设备在实际加工路径中的最佳速度。
保存操作设备的上限速度作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度后或保存 当前指定速度 v 作为操作设备在实际加工路径中的最佳速度之后， 执行步骤 713 ： 将实际路 径长度 L 减去加速路径与减速路径长度之和 S 的差值作为匀速路径长度。为了使所述操作 设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求， 在保存当前指定速度 v 为操作设备在实际加 工路径中的最佳速度后， 还包括步骤 714 ： 对所述操作设备在运行过程中的匀加速度 a 和 / 或变加速度 j 进行调整。本发明实施例中在步骤 713 执行完毕后执行步骤 714。
实施例八、 如图 11 所示， 本发明实施例提供的数控系统中操作设备的速度规划装 置， 包括 ：
参数获取单元 801， 用于获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径 与减速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L ；
速度处理单元 802， 用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度 L 是否小于所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v ； 如 果否， 则增大当前指定速度 v ；
差值判断单元 803， 用于判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路 径的长度之和 S 的差值是否满足预设值范围， 如果否， 则执行速度处理单元 802 ； 如果是， 则 保存当前指定速度 v 至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元 810。
参数调整单元 806， 用于对所述操作设备在运行过程中的匀加速度 a 和 / 或变加速 度 j 进行调整， 使得所述操作设备的运行路径满足插补周期整数倍的要求。
如图 12 所示， 作为本发明的一种较佳实施例， 本发明实施例的数控系统中操作设 备的速度规划装置还包括 ： 路径判断单元 804， 用于判断所述参数获取单元获取的所述实 际加工路径长度 L 是否小于所述加速路径与所述减速路径的长度之和 S ； 如果是， 则减小当 前指定速度 v 并执行速度处理单元 802 ； 如果否， 则保存当前指定速度 v 至操作设备在实际 加工路径中的最佳速度存储单元 810。
如图 13 所示， 作为本发明的另一种较佳实施例， 本发明实施例的数控系统中操作 设备的速度规划装置还包括 ： 速度复检单元 805， 用于判断所述当前加速路径与减速路径 长度之和 S 是否大于实际加工路径长度 L 的 N 倍， 其中 0 ＜ N ＜ 1 ； 如果是， 则保存当前指 定速度 v 至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元 810 ； 如果否， 则增大当前指定 速度 v 并执行参数获取单元 801。 本发明提供的数控系统中操作设备的速度规划方法通过对由操作设备的当前指 定速度 v 确定的当前加速路径与减速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L 进行比较来判 断当前指定速度 v 的值是否满足要求， 并根据比较结果对当前指定速度 v 进行调整， 当当前 指定速度 v 接近实际最佳速度时， 变将当前指定速度 v 作为实际加工路径中的最佳速度。 本 发明中的方法能够避免 S 型曲线速度规划中对高次方程的求解步骤， 减少了整个规划过程 的运算步骤， 提高了整个规划的效率。
实施例九、 如图 14 所示， 本发明提供了一种数控机床， 包括控制装置、 驱动装置和 电源装置， 所述电源装置为整个数控机床供电， 所述控制装置控制所述驱动装置驱动数控 机床的操作设备进行运作， 其特征在于， 还包括对操作设备运行进行速度规划的速度规划 装置， 所述速度规划装置包括 ：
参数获取单元， 用于获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减 速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L ；
速度处理单元， 用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度 L 是否小于 所述加速路径与所述减速路径的长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v ； 如果否， 则增 大当前指定速度 v ；
计数判断单元， 用于判断速度处理单元的执行次数是否满足设定值， 如果否， 则执 行速度处理单元 ； 如果是， 则保存当前指定速度 v 至操作设备在实际加工路径中的最佳速 度存储单元。
本发明实施例还提供了另一种数控机床， 包括控制装置、 驱动装置和电源装置， 所 述电源装置为整个数控机床供电， 所述控制装置控制所述驱动装置驱动数控机床的操作设 备进行运作， 其特征在于， 还包括对操作设备运行进行速度规划的速度规划装置， 所述速度 规划装置包括 ：
参数获取单元， 用于获取由操作设备的当前指定速度 v 确定的当前加速路径与减 速路径长度之和 S 和实际加工路径长度 L ；
速度处理单元， 用于判断参数获取单元获取的所述实际加工路径长度 L 是否小于 所述当前加速路径与所述减速路径的长度之和 S ； 如果是， 则减小当前指定速度 v ； 如果否， 则增大当前指定速度 v ；
差值判断单元， 用于判断实际加工路径长度减去所述当前加速路径与减速路径的 长度之和 S 的差值是否满足预设值范围， 如果否， 则执行速度处理单元 ； 如果是， 则保存当 前指定速度 v 至操作设备在实际加工路径中的最佳速度存储单元。
本发明提供的数控机床， 其采用的速度规划装置也可以是上述实施例四或实施例 八提供的数控系统中操作设备的速度规划装置， 具体描述可以参见上述实施例四或实施例 八， 此处不再赘述。 所述的速度规划装置与所述的控制装置相连， 将经过规划得到的最佳速 度反馈给控制装置， 然后控制装置以该最佳速度对操作设备进行控制， 当然， 所述速度规划 装置还可以集成在所述控制装置内部， 可以理解的是， 对于所述速度规划装置与控制装置 的连接方式并不构成对本发明保护范围的限制。
本发明实施例提供的数控机床， 其采用的速度规划装置可以通过所述控制装置对 其程序指令进行控制， 进而对所述驱动装置驱动的操作设备的运行速度进行规划。本发明 实施例中的数控机床相对于现有技术中的数控机床能够通过其速度规划装置快速、 有效的 得到数控系统中操作设备所需运行的最佳速度， 提高了整个数控机床的系统运行效率， 降 低了数控机床的系统在速度规划时的运算难度。
本领域普通技术人员可以理解 ： 实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通 过程序指令相关的硬件来完成， 前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中， 该 程序在执行时， 执行包括上述方法实施例的步骤 ； 而前述的存储介质包括 ： 只读存储器 (Read-Only Memory， ROM)、 随机存取器 (Random Access Memory， RAM)、 磁碟或者光盘等各 种可以存储程序代码的介质。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说 明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想 ； 同时， 对于本领域的一般技术人员， 依据 本发明的思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处， 综上所述， 本说明书内容不 应理解为对本发明的限制