如何查找G代码中曲线的路径

liu_xf · 发表于 2010-6-18 17:58:04

G代码在描述的曲线，是由很多个小线段来逼进它

当我们在处理这些小线段时，如果单个节点进行插补，则需要反复的加减速，插补速度很慢

所以在处理小线段时，需要采用连续插补，即将曲线的路径找出来，在起始线段处加速，在末尾线段减速

现在头痛的是，如何找出曲线的路径呢

想了几个方法

预读N条G代码，
1、找出插补主轴，看当前线段的插补主轴和上一线段的插补主轴是否一致，如果不一致，则减速，否则不减速，连续运动

2、插补主轴如果换向，则减速。否则不减速，连续运动

如下图，圆的雕刻路径

(原文件名:未命名.JPG)

共有200条直线段和圆弧

如果采用单节点插补，则要加减速200次

如果采用连续插补，则只要加减速5次

可实际上，这个圆是可以加减速一次，就可以加工完成的。不知大家有没有好的方向来判断G代码中的路径，连续插补时如何确定在哪一线段开始减速

再看下图，插补主轴换向后减速的例子

(原文件名:未命名.JPG)

注明一下，插补主轴是指在插补过程中，移动距离大的一轴

semonpic · 发表于 2010-6-18 19:38:26

MCX314中文手册ourdev_562428L4CERS.pdf(文件大小:1.08M) (原文件名:MCX314cn.pdf)
手册中有在连续查补中的描述。不知有没有帮助

liu_xf · 发表于 2010-6-18 21:59:33

谢谢semonpic的回复

我现在的问题不是如何实现连续插补，而是不知道要提取G代码中的哪些线段来做连续插补

liu_xf · 发表于 2010-6-18 22:01:34

连续插补是在CPLD里完成的，现在的问题是如何找出需要连续插补的线段，然后将它写入CPLD

shinehjx · 发表于 2010-6-19 08:13:16

顶起，关注。

楼主加工的工件有多大，速度要多高啊，插补都用到加减速了

liu_xf · 发表于 2010-6-19 08:54:48

步进电机运动，当然要加减速才行

这是最基本的

不可能用恒速去插补吧

速度不快 3米每分就行

单节点插补用来雕刻PCB还行，最高可达1.2米每分

如果雕刻PVC，要3米每分的加工速度，就要用连续插补了

40130064 · 发表于 2010-6-19 16:32:30

是哪个加减速？是电机性能要加速启动？或减速缓冲？3米每分钟这么慢的速度不要加减速。

shinehjx · 发表于 2010-6-19 16:52:42

步进电机走3米每分钟不算很慢吧，如果丝杆导程是5mm，3米每分是600转/分了，是要加减速才行

yngufeng · 发表于 2010-6-21 11:06:47

1、你的G代码怎么生成的？如果是你描述的正圆且你的硬件支持圆弧插补的话，就没必要打散成小段。
2、你需要看下速度规划方面的资料，插补算法除了曲线拟合以外都比较好实现了，如何针对你的插补
算法和机床、电机的特性来做速度规划，以达到要求的加工精度才是重点。
3、你说的预读N条G代码是可行的办法，前瞻处理，有几种算法，可以去查下资料。
4、对“需要连续插补的线段”很是不解，加工过程要么连续插补，要么走单段，而且这个是用户来选择的。

liu_xf · 发表于 2010-6-21 13:07:22

re:yngufeng

感谢你，回答得非常的仔细

1、正圆是可以用四个和四个以下的圆弧来表示，主的要问题不是圆，而是曲线，曲线是由很多小段的圆弧和直线描述的。
2、圆弧和直线插补目前可以说是做得很好了，关键是曲线运动时，反复加减速导致速度提不上来。
至于加工精度，和电机，驱动器，丝杆以及G代码有关。目前精度不是问题。主是要是曲线加工和直线圆弧相比加工效率很低。
正因为这样，所以需要用连续插补，使曲线拟合的所有小线段加工时只需要一个加减速过程。

4、在G代码中，有三种类型的线段，直线、圆弧、曲线，直线和圆弧是用的单条代码描述的，而曲线则是由多条G代码描述的，在加工直线和圆弧的时候是走单段，而加工曲线的时候是连续插补的。

liu_xf · 发表于 2010-6-21 13:18:37

如下图的 D

(原文件名:1.JPG)
最外面的那条路径有由19条小线段组成的弧

如果单段加工，要加工19段，加减速19次，如果加速度不够且最大速度设得比较高，每段都加不到最大速度。

如果连续插补，19段连续加工，只需要加减速1次，如果加速度不够且最大速度设得比较高也没有关系，第一段加不到，第二段接着加，这样可以加到最大速度

很显然，连续插补效率高。

yngufeng · 发表于 2010-6-21 20:24:35

回复【10楼】liu_xf 新发

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呵,明白你的意思了.
我目前采用的方法跟你的"预读N条G代码"方法类似,只是把所有的运动指令G代码(GOO,G01,G02,G03...包括打散的小线段)统一处理.
N值是固定的(比如30条),不过有局限性,当连续小线段太多的时候,速度就提不了太高.
还有一种是定长前瞻,不过操作太复杂,要看你的CPU性能和内存容量.
也有高手跟我说过先把全部刀路处理一遍再跑,不过只适用于比较小的文件,而且不能实现加工中调速.
个人觉得从这几种方法中找个折中方案是效果最好的.
祝你成功 ∧_∧Y

liu_xf · 发表于 2010-6-21 22:07:32

定长前瞻我觉得不合适

G代码中不是所有的线段都能连续处理

曲线的拐角处一定是要减速的

比如 10楼图片中

从 1 开始，到19 这段弧线就结束了，下一段又要重新开始

所以说前瞻的长度要看曲线的路径

liu_xf · 发表于 2010-6-21 22:12:02

其实还有一个问题不知 yngufeng 兄遇到过没有

我们知道，不同的线段在插补时，输出的频率是不一样的，比如 1段插补时X频率是15K，第2段插补时 X的频率变为14K

当这两段连续插补时，会产生一个1K频率的跃变

这会影响机器运动的连续性。

我觉得在插补第一段快结束时，应减速至14K，然后再连上第二段，这样才会很连续

关键是这个控制起来有点困难。

在目前的测试中，还真发现这个问题

yngufeng · 发表于 2010-6-21 22:41:24

回复【13楼】liu_xf 新发
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15K-14K的跳变其实可以理解为加速度,只要这个加速度不超过机床和电机能承受的最大加速度,实际加工是没有太大影响的.当然这个跳变值是越小越好的,所以在两段数据的夹角比较大的时候,就得先把速度降下来.如果要做到非常平滑的过度而且速度不能降太多的话,估计要用到曲线拟合.你可以试下定条数的前瞻,我们的这一算法已经用在了实际的产品中了,由于机床要求不是很高,目前看起来是可以满足加工要求的.

wzhansen · 发表于 2010-6-21 23:50:46

mark

liu_xf · 发表于 2010-6-22 08:10:17

yngufeng 看来是高手，膜拜一下。

定条数前瞻，那不是要在加工的时候判断两段数据的夹角，当比较大的时候还要降速

也就是说，边插补，边判断

为何不在夹角比较大的时候停止前瞻，插补的时候就不需要判断了

你觉得呢

看不出定长前瞻有什么优势

liu_xf · 发表于 2010-6-22 08:21:49

其实我觉得还有一个方法，来解决频率跃变的问题

就是连续插补时仍然加减速，只是减速时不是减到最小速度，而是减到一个定值

这个定值与最大速度接近，且与连续插补的所有线段的最小速度也接近。

这样，连续插补时，输出的脉冲跳变是很小的，而且加工时根本看不出它是在加减速

yngufeng · 发表于 2010-6-22 09:04:48

我的速度规划可能与我的架构有关(FPGA按指定的速度做插补,速度规划交给上层MCU来解决).
个人觉得如你所说的连续插补降速到定值是不可行的,因为夹角是不定的,这样的话,等于你用同样的拐弯速度来走不同的弯道,会出问题的.
我同事用了个比较形象的比喻:赛车手过弯道.所有弯道都被打成了小线段.那么怎样才能保证以最快的速度过弯又不翻车?
"跳频"的问题其实就是线段终点速度的问题.当前段的终点速度就是下一段的起点速度,那么就要根据这两段的夹角来确定这个终点速度,使得"跳频"不超过最大加速度.

liu_xf · 发表于 2010-6-22 13:51:16

15K-14K的跳变其实可以理解为加速度,只要这个加速度不超过机床和电机能承受的最大加速度,实际加工是没有太大影响的.当然这个跳变值是越小越好的,所以在两段数据的夹角比较大的时候,就得先把速度降下来.如果要做到非常平滑的过度而且速度不能降太多的话,估计要用到曲线拟合.你可以试下定条数的前瞻,我们的这一算法已经用在了实际的产品中了,由于机床要求不是很高,目前看起来是可以满足加工要求的.
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yngufeng 兄，你那个产品里，有没有出现频率跳变的情况

你的机床最大加工速度是多少

频率跳变，加工速度底的时候还没事，加工速度越高的时候，跳变也被放大了。

yngufeng · 发表于 2010-6-22 14:22:58

回复【22楼】liu_xf 新发
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"只要这个加速度不超过机床和电机能承受的最大加速度,实际加工是没有太大影响的....所以在两段数据的夹角比较大的时候,就得先把速度降下来....."
速度降下来了,跳变值就小了.所以拐弯才要减速.
我们的产品,跳频是肯定有的,具体跳变值没测量过.
加工速度5m/min左右~可以满足要求.

liu_xf · 发表于 2010-7-1 10:55:00

"跳频"的问题其实就是线段终点速度的问题.当前段的终点速度就是下一段的起点速度,那么就要根据这两段的夹角来确定这个终点速度,使得"跳频"不超过最大加速度.
－－－－－－－－－－－－－

经测试，不解决跳频还真不行，速度快了有失步的情况

看来，需要针对不同的曲线做速度规划

由CPU算出每一段的终点速度

然后交给CPLD去处理。

采用连续插补，加工效率那是成倍的增长啊。呵呵

CPLD资源有点紧了！

lcmdw · 发表于 2012-11-10 10:13:11

mark

improve100 · 发表于 2013-4-3 16:01:25

MARK:加我QQ939896399

Codoox · 发表于 2013-4-3 17:01:05

mark 学习

jiankewuying · 发表于 2013-4-4 01:03:36

.学习了

如何查找G代码中曲线的路径

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