4 插補(bǔ)算法的設(shè)計(jì)（Design of the interpolationalgorithm）

　　用并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行激光加工主要是控制激光焦點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，并保持激光處于工件當(dāng)前加工點(diǎn)的法線方向．并聯(lián)機(jī)器人是由復(fù)雜的空間機(jī)構(gòu)組成的，激光光軸位姿參數(shù)與控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)位置之間需要經(jīng)過坐標(biāo)變換，從而獲得控制所需的幾何描述．因此，并聯(lián)機(jī)器人的插補(bǔ)方式與傳統(tǒng)數(shù)控也有所不同．

　　本系統(tǒng)插補(bǔ)計(jì)算將機(jī)構(gòu)末端的運(yùn)動(dòng)軌跡離散為一系列首尾相接的小線段：給定一個(gè)插補(bǔ)周期（作為系統(tǒng)參數(shù)，用戶可設(shè)定），按照指令中給出的軌跡進(jìn)給速度，單獨(dú)計(jì)算各軸方向上的位移增量，將連續(xù)的軌跡離散為若干離散點(diǎn)序列，然后應(yīng)用S型加減速算法，對插補(bǔ)步長進(jìn)行修正．利用反解模塊將插補(bǔ)生成的離散點(diǎn)映射到關(guān)節(jié)空間，系統(tǒng)根據(jù)反解模塊計(jì)算結(jié)果驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)．

　　5 激光工藝模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)（Design and realizationof the laser processing module）

　　并聯(lián)激光加工數(shù)控系統(tǒng)還要包括激光工藝模塊，該模塊用于設(shè)置和調(diào)整激光加工工藝參數(shù)，包括激光功率控制、離焦量控制、偏距控制、激光器狀態(tài)等參數(shù)，如圖5 所示．

圖5 激光加工參數(shù)界面

　　激光功率設(shè)定參數(shù)是通過軸控制板發(fā)送給激光器的，激光器將此參數(shù)作為輸出功率曲線的幅值．離焦量是指焦平面與被焊工件上表面的距離，這里將離焦量作為激光焦點(diǎn)和第5軸旋轉(zhuǎn)中心距離的修正參數(shù)，傳遞給正反解模塊．光束中心偏離加工軌跡的距離叫偏距，偏距設(shè)置用于XY 、YZ、ZX平面加工．這里規(guī)定光束中心在加工軌跡右側(cè)偏距為正值，左側(cè)為負(fù)值．

　　6 實(shí)驗(yàn)與結(jié)論（Experiment and conclusion）

　　使用便攜式三坐標(biāo)測量機(jī)對并聯(lián)機(jī)器人末端精度進(jìn)行檢測．并聯(lián)機(jī)器人末端由(0;400;0;0;0) 沿直線運(yùn)動(dòng)到(1000;400;0;0;0)，測出誤差如圖6 所示（圖中橫坐標(biāo)為X 軸位置坐標(biāo)，縱坐標(biāo)依次為X、Y 、Z軸位置誤差和單位激光光軸矢量在X軸的投影I、在Y 軸的投影J、在Z 軸的投影K 的差）．

圖6 并聯(lián)機(jī)器人位姿誤差曲線

　　并聯(lián)機(jī)器人具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、控制系統(tǒng)復(fù)雜的特點(diǎn)，需要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)不同的控制系統(tǒng)．本系統(tǒng)的開放式設(shè)計(jì)可提高開發(fā)效率，降低開發(fā)成本，使并聯(lián)數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和推廣變得更加容易．實(shí)驗(yàn)證明本文開發(fā)的基于RTLinux 的五自由度并聯(lián)激光焊接數(shù)控系統(tǒng)性能達(dá)到了激光焊接的實(shí)際應(yīng)用要求．