基于STEP-NC的自由曲线曲面插补技术的研究

为了满足在STEP-NC数控系统下对自由曲线曲面插补的要求,在对现有插补方法分析后,提出通过带节点的B样条曲线曲面实体和有理B样条曲线曲面实体在STEP标准中的定义,按照STEP标准中对新增实体命名的规定,给出了一个包含NURBS曲线曲面所有参数的新实体.根据曲线的几何特性与刀具运动特性之间的关系列出方程,并用泰勒展开式进行插补点密化,且在MATLAB6.5环境下进行仿真实验,结果表明基于STEP-NC的NURBS曲线曲面插补在保证精度的同时,提高了插补速度.     

基于NURBS曲线的扩径头模块插补算法

在分析三次非均匀有理B样条(NURBS)曲线原理的基础上,提出了NURBS曲线的实时插补算法.该算法通过插补预处理以及合理的近似计算,大大减小了插补计算的时间;并且列出了插补误差和进给步长自适应控制,从而实现高速高精度插补加工.     

基于LinuxCNC的三次B样条曲线算法研究

为使开放式数控系统Linux CNC具有精确加工自由曲线的能力,研究了B样条曲线的数学模型及其插补原理,提出了三次B样条曲线算法,分析了Linux CNC的Motion层原理,提出了在Linux CNC系统中实现B样条曲线算法的设计步骤。实验仿真结果表明:B样条插补算法能在Linux CNC系统中实现自由曲线的加工,并在预览界面中显示出较好的曲线加工效果。     

基于新S型速度规划的B样条曲线算法研究

为使基于LinuxCNC开放式焊接机器人系统具有精确轨迹运行和加工自由曲线的能力,提出了新型速度控制算法,并基于该新型速度控制算法完成B样条曲线的数学模型及其插补原理分析,提出了3次B样条曲线瞬时速度插补算法,分析了LinuxCNC的Motion层原理,给出了在LinuxCNC系统中实现B样条曲线算法的设计步骤。实验仿真结果表明:B样条插补算法能在LinuxCNC系统中实现自由曲线的轨迹运行,并在预览界面中显示出较好的曲线行走效果。     

基于牛顿迭代法的NURBS曲线插补算法

通过分析数控机床加工中样条曲线插补原理,提出了一种基于牛顿迭代法的非均匀有理B样条(NURBS)曲线插补算法.该算法首先进行速度控制,保证了加工精度,然后利用牛顿迭代法来计算插补参数,避免了传统方法的大量求导运算.通过将二阶泰勒展开式化成简单的线性递推方程来预测插补参数的迭代初值,进一步减小了运算开销.仿真对比实验表明,该算法稳定性好,运算精度高,能够满足实时插补的要求,且能够将实时插补产生的速度波动限制到理想的水平.     

三次非均匀B样条曲线插补算法研究

插补算法的优劣关系到数控加工的精度和速度。文章提出了一种三次非均匀B样条曲线插补算法。该算法基于已知的型值点反算出曲线的控制点,从而得到曲线方程,然后利用泰勒展开公式预估得到曲线插补下一周期的插补点,并通过弓高误差控制方法对曲线插补精度和进给速度进行控制,最后讨论了利用B样条曲线对称性求减速点的方法。经过Matlab仿真分析,证明该方法的正确性与有效性。     

样条曲线采样插补技术

针对复杂轮廓零件数控加工的实际需求,提出一种样条曲线直接插补方法,以此为基础开发了新型计算机数控系统。该系统可直接根据ＣＡＤ给出的样条曲线控制点信息或型值点信息,实时生成刀具运动轨迹,并据此控制机床运动,快速完成样条曲线轮廓的加工。这一技术不仅大大提高了曲线曲面零件数控加工的效率,而且还有效提高了加工质量和加工过程的可靠性。     

基于FPGA的NURBS曲线插补设计与实现

基于现场可编程门阵列(FPGA),以Cox-de Boor递推插补算法为基础,对NURBS曲线插补的FPGA实现方法做了深入探究。将基于Cox-de Boor的NURBS曲线插补映射到FPGA中实现,同时注重并行处理和流水线等基本设计技巧,相比基于PC或者DSP结构的串行计算,极大地提高了NURBS插补的运算速度。在不改变算法结构的前提下,该方法也可用于B样条曲线和Bezier曲线。仿真和实验结果表明,利用FPGA可显著改善NURBS插补的运算速度。     

三次参数样条曲线恒线速插补的研究

针对非线性曲线轮廓的插补,在数据采样插补的基础上,研究三次参数样条曲线恒线速插补方法,并通过构建OpenGL渲染环境,对数据进行仿真,完成了曲线恒线速插补的G代码设计,实现了复杂零件轮廓的插补。     

基于速度前瞻控制的五轴NURBS曲线插补方法

在分析了最大加速度、进给速度约束以及曲线曲率变化等因素对数控加工过程影响的基础上,提出了一种基于速度前瞻控制的五轴NURBS曲线插补方法.该方法将五轴NURBS曲线插补划分为预处理和实时插补两个阶段,预处理阶段用于样条曲线表达式的计算、刀心点样条曲线按曲率变化的分段以及分割点处期望速度的计算,以减少实时插补阶段的计算量,使其能够满足数控系统对实时性的要求;实时插补阶段利用预处理阶段所得到的信息进行进给速度实时规划,以确保到达曲率较大或曲率突变点之前提前减速.最后对所设计的插补方法进行了仿真验证,验证结果表明本文所提出的方法可在保证加速度不超出限制的条件下保证加工的精度.     

数控加工中组合曲面的离散化

提出了一种组合曲面的离散化方法 ,该方法充分考虑了数控加工的特点和要求 ,在满足数控加工精度的情况下尽量简化离散算法以提高组合曲面离散的效率 ,从而为数控加工组合曲面的实时插补提供了坚实的基础     

数控系统解析函数曲线的数据采样插补算法

在数控机床中，对解析函数曲线进行直接函数插补运算，可以得到高的精度和加工质量。文章讨论了数控机床中一般解析函数曲线的数据采样插补算法，具有普遍意义。     

基于Cox-de Boor递推的任意次NURBS曲线插补算法的研究与仿真

论文基于Cox-de Boor递推算法实现了任意次NURBS曲线的插补,利用差分插补方法来预估参数,结合机床实际加工过程中所必需满足的条件,将进给速度,机床最大加速度,最大弓高误差分别约束的参数进行比较,优化出最佳参数值,实现了速度自适应控制。论述了控制顶点、节点矢量、权因子对NURBS的影响,利用二分法线性搜索节点区间,给出了系统生成的NURBS曲线插补的NC代码形式,列出了整个插补算法的流程框图,在C++builder开发环境下完成了对任意次NURBS曲线的插补仿真,验证了算法的可行性。     

基于角度逼近的马鞍形曲线自动焊接插补算法

介绍了马鞍形曲线自动焊接系统的工作原理、插补算法及软件实现.系统通过x,y,z三轴联动,控制焊枪实现马鞍形曲线焊缝的自动焊接.在基于角度逼近的平面圆弧插补算法的基础上,分析了马鞍形曲线空间几何特点,根据x,y,z三坐标的空间几何关系设计了一个插补决策.算法利用焊枪对马鞍形曲线焊缝在xOz平面内投影轨迹的回转联动y轴运动来拟合马鞍形曲线,从而解决了马鞍形曲线焊缝的自动焊接问题.由该算法实现的程序结构简单,易于实现,而且运行效率高,插补出的曲线均匀且误差小.     

活塞异型截面曲线数控加工中的一种逼近方法

针对发动机活塞截面曲线的非标准性，提出了采用最少的圆弧段逼近加工曲线的方法，详细地分析了用圆弧段逼近非标准随圆曲线的过程，并对逼近误差进行分析，满足加工拟合曲线的要求。此种方法计算简单，精度较高。     

基于De_Boor递推算法的速度自适应NURBS曲线分段插补算法研究

针对现有大多数NURBS曲线插补算法不能同时满足插补精度和机床加减速性能要求的问题,提出一种基于De_Boor递推算法的速度自适应NURBS分段插补算法。通过前瞻预处理完成插补分段和减速点确定,通过速度修正完成减速段最终插补。MATLAB仿真结果表明,该算法能够同时满足插补精度和机床加减速性能要求。     

A real-time look-ahead interpolation algorithm based on Akima curve fitting

To process the complex geometric-shapes consisting of discrete data points, this paper presents a real-time look-ahead interpolation algorithm based on Akima curve fitting. The algorithm consists of two modules: pretreatment module and real-time interpolation module. The pretreatment module firstly adopts the bi-chord and tangent-chord criteria to identify those continuous Akima blocks and calculates the linking velocity between two adjacent blocks according to the required machining accuracy. Then the five-point Akima method is used to fit the continuous blocks into a Akima spline curve. In the real-time interpolation module, the look-ahead interpolation is executed to ensure that the processing error is limited in a satisfying range, and the Newton iteration method is employed to calculate the parameters when interpolating Akima spline blocks. Simulations and experimental results demonstrate that the Akima spline is more suitable when processing discrete data points. And the proposed look-ahead interpolation algorithm could reduce the feedrate fluctuation to satisfactory level and implement high-quality CNC processing.     

圆弧-线段一阶混合曲线及其插补算法

一阶混合曲线具有多种几何元素的特征,其中也包含线段和圆弧。首先推导了由两个几何元素组合的一阶混合曲线参数表达式,同时证明了线段和圆弧混合可以形成摆线、两个圆弧混合可以形成椭圆,并对线段和圆弧、圆弧和圆弧混合曲线表达式进行了归一化处理。然后提出了面向一阶混合曲线加工的插补合成法,对在线插补合成法和离线插补合成法的运算流程分别进行了说明,其中离线插补合成法的数据格式采用了字节流形式。最后用曲线插补实例验证了插补合成法的可靠性,结果证明运用插补合成法对一阶混合曲线进行插补运算具有过程清晰和运算简洁等特点。     

基于Quasi-Hermite空间曲线的插补优化算法研究

根据参数曲线数控插补原理,针对数控系统中常用的Hermite多项式插补算法递推速度慢、逼近精度较差的缺点以及等参数插补法存在的局限性,提出一种基于代数指数样条基的微段实时插补方法,并采用一阶泰勒拟合实现了插补步长相等条件下的恒速插补,给出算法流程.仿真结果表明,本算法缩短插补时间的同时提高了插补精度,并保持进给速度的稳定.