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让Jerks(加加速度)从你的机器里消失

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任何驾驶过汽车的人都知道,从一条直路开向一条弯路时,你最好放慢速度。
 
在这个例子中,如果在直线变为弯路(弧度)的路径上保持恒定速度,那么在弯路(弧度)开始时加速度会突然变化。这种运动效应被称为向心加速度,并且通过速度平方除以半径来计算。
 
“如果你不打转向,就只能停下来”,ANCA Motion的Abbas Shahzadeh博士如是说。Shahzadeh博士是一名电气工程研究员,专门研究过向心加速度和加加速度在机床应用中的冲击效应。
 
如果你想要正常行驶并准确地按照路径行进,唯一的方法是完全停下来,重新调整方向,然后重新启动向前开。当有一个直线段后面跟着一个弧线段时,由于径向加速度的存在,加速度会有一个阶跃变化,避免这个问题的唯一的方法是完全停止。
 
加速度本身的变化率称为“Jerk”,有时被称为“加速度的加速度”。与公路和铁路规划、移动机器人及许多其他行业一样,将Jerk最小化是机床制造商和用户的主要考虑因素。
 
为了得到加工零件的轮廓,CNC控制器的设计能够将刀具的行走路径分解为线和弧的组合, 然而”Jerk”可能会导致机器产生振动、表面光洁度出现缺陷,甚至造成机器损坏。因此,所有控制器都有“Jerk”控制策略来限制加速度的变化。这一切都是为了避免Jerk的影响。
 
使平滑度大化有多种方法,皆基于各种几何原理,如杜宾曲线、贝塞尔曲线和非均匀样条等。
 
Shahzadeh博士的一部分研究使用了3轴激光切割机和AMC5 ANCA Motion CNC控制器来探索如何优化拐角的平滑度。
 
ANCA Motion的Jerk控制适用于多种不同的应用,同时针对高进给率的2D激光切割做了“专门开发”。与其它方法一样,切割质量和周期时间取得了平衡。同行业中,在相同的切割质量下,ANCA Motion的路径平滑算法优化了曲线,缩短了时间。
 
在如图标准路径平滑测试中,切割时间从44.5秒减少到35.1秒,效率提高了21%。 


 
 “这基本上是曲线的优化控制,提供最大速度的同时不会超过机器设定的Jerk上限,”Shahzadeh解释说。
 
 “因此,应该首先明确每台机器的Jerk上限,然后曲线的优化将有助于我们在工作范围内有效防止振动。
 
        在用户要求的误差范围进行校准和控制器加速度的逐渐变化,可以提供更好的表面光洁度以及更高的产量。通过Jerk控制将其与更长的机械使用寿命相结合 --- 这意味着通过延长机床生命周期,完美实现了“更好、更快、更经济”的黄金组合。

2 九月 2019