基于TMS320F2812的三次B样条曲线实时插补

为提高数控系统实时插补的准确性、加工速度和加工精度,采用在每个插补周期中保持进给速度不变的三次B样条曲线参变量非均匀变化实时插补算法.利用数字信号处理器(DSP)进行三次B样条曲线实时插补,可缩短插补计算时间;通过设定DSP的定时器中断来实现各轴控制脉冲的发送,可实现最大限度地减少折线状的插补轨迹的目的.结果表明,该算法能使所有的插补点都在理论曲线上,可以保证运动控制系统的高速高精度要求.     

基于TMS320F2812的三次B样条曲线实时插补

为提高数控系统实时插补的准确性、加工速度和加工精度,采用在每个插补周期中保持进给速度不变的三次B样条曲线参变量非均匀变化实时插补算法。利用数字信号处理器（DSP）进行三次B样条曲线实时插补,可缩短插补计乒时间;通过设定DSP的定时器中断来实现各轴控制脉冲的发送,可实现最大限度地减少折线状的插补轨迹的目的。结果表明,该算法能使所有的插补点都在理论曲线上,可以保证运动控制系统的高速高精度要求。     

NURBS曲线高速高精度插补及加减速控制方法研究

为满足非均匀有理B样条曲线高速高精度插补加工的需要,针对目前参数曲线插补加减速控制方法的不足,提出了一种新的控制方法.该方法考虑了高速高精度加工中容易超限的弓高误差和机床所能承受的法向加速度等因素,使进给速度既符合加减速的要求,又能随曲线曲率自适应调整,因而可在提高轮廓加工精度同时,显著地减小加工过程对机床的冲击.同时,采取了改进、简化算法,实现了快速、实时自适应的非均匀有理B样条曲线插补的加减速控制.实例表明,该方法在实时插补过程中,满足了速度和加减速的要求,保证了插补加工的高速与高精度,且实现了速度的平滑过渡.     

非均匀有理B样条曲线直接插补进给速度规划

在非均匀有理B样条直接插补算法中,为了提高插补实时性、克服前瞻规划算法的缺点,提出了基于进给速度预处理曲线的进给速度规划方法.该方法在插补前,通过建立进给速度预处理曲线来取代非均匀有理B样条曲线实时插补进给速度规划的前瞻算法.在速度规划过程中,为了防止进给加速度和加加速度超过机床性能要求,在曲线曲率变化较大的区域,采用基于逐点比较计算的方法规划每个参数点处的进给速度.通过MATLAB仿真表明所提方法具有较高的加工精度、良好的进给速度平滑效果和实时插补性能.     

样条曲线插补速度规划算法的研究

设计了一种适合多种样条曲线（三次样条曲线,Bezier曲线和B样条曲线）插补算法,通过速度控制前瞻缓冲区设置,在保证加工精度的基础上,实现了系统在样条曲线插补过程中加减速处理,改善了插补速度曲线,并满足了机床加减速性能要求。     

三次均匀有理B样条曲线插补算法的研究

插补算法是机器人系统实现运动控制的核心模块,对三次均匀有理B样条曲线的插补算法进行了研究.基于三次非均匀有理B样条曲线(NURBS),得出三次均匀有理B样条曲线的表达式.反算B样务曲线的控制顶点中发现规律,采用一种简单快捷的方法求取控制顶点,这使插补算法计算简单,更易于计算机编程.并且在算法中考虑到运动控制加减速的问题,这使插补算法符合实际,实用性强.最后采用三次均匀有理B样条曲线对螺旋线进行插补,仿真结果良好.     

自动调节进给速度的NURBS插补算法的研究与实现

现代计算机数控系统中已经普遍使用非均匀有理B样条插补，但大多数非均匀有理B样条插补算法都致力于取得恒定的进给速度而不是轮廓精度。对此，提出了一种限定弓高误差的自动调节进给速度的空间非均匀有理B样条曲线插补算法，它在通常加工时，是泰勒展开式2阶近似插补，而在小曲率半径零件的高速加工时，可以根据曲率半径和限定的弓高误差自动地调整进给速度，保证了轮廓加工精度。加工实例证实了这种插补算法的实时性和实际应用的可行性。     

腰轮转子建模与高速高精度加工研究与分析

建立了腰轮转子数字化实体模型;提出了在腰轮转子加工制造过程中,采用三次NURBS样条曲线插补替代通常的微直线拟合插补;研究了腰轮转子摆线段三次NURBS曲线插补算法;为了解决NURBS曲线自适应速度控制存在的速度冲击问题,采用S曲线加减速控制策略重新规划进给速度;应用MATLAB软件模拟摆线段三次NURBS样条曲线插补算法并与微直线拟合插补算法进行了比较;最后在数控机床上对三次NURBS样条曲线插补算法进行了数控加工验证并与微直线拟合插补算法进行了比较,结果证明NURBS样条曲线插补算法具有更快的速度和更高的精度。     

一种三次均匀B样条曲线的轨迹规划方法

针对复杂曲线的数控加工,提出一种新的插补方法。首先采用一种三次B样条曲线的重叠拼接算法实时地对复杂曲线进行拟合,进而综合弓高误差、速度和加速度等因素,给出具有自适应调整能力的插补步长确定算法,该算法在提高轮廓加工精度的同时,可减小加工过程中的冲击。最后,对插补周期内节点的轨迹进行了规划,以确保运动轨迹满足速度、加速度以及加加速度的平滑约束条件。仿真实验结果表明,该方法在实时插补过程中,可以保证复杂曲线插补加工的高速与高精度,且具有很好的速度、加速度以及加加速度平滑性。     

基于曲线长度自调整速度方程的非均匀有理B样条插补算法

针对非均匀有理B样条(NURBS)曲线加工过程中速度规划复杂、效率低以及机床震颤剧烈的问题,提出一种高效规划进给速度的NURBS插补算法。预处理过程计算出待加工NURBS曲线插补参数及误差速度,根据误差速度曲线分析加工路径的加减速情况,并基于加/减速区间长度自动调整三次多项式速度方程,实现平滑的速度与加速度曲线;实时插补过程采用基于Adams-Moulton方法计算初始参数,然后采用二分法对参数进行寻优,将插补过程中速度波动控制到加工要求精度范围内,从而降低机床的振动。通过MATLAB仿真,验证了所提算法加减速规划的高效性和参数计算的精确性,表明该算法在复杂曲线曲面加工领域可以提高机床加工效率与精度。     

自定义齿扇插补控制算法

对插齿控制运动进行描述，将编译理论引入插补、成功地实现了对用语言描述的运动轨迹齿的插补。同时对另一种自定义方式－－离散点定义作了介绍，研究并实现了一种无粗插补的样条曲线实时插补算法，最后给出一个自定义齿扇的加工实例，结果表明加工精度可稳定在ＧＢ１０００９５－８８ ６．５级。     

基于插铣加工的非等参数刀具轨迹生成方法

针对复杂多曲面通道的多坐标数控粗加工,提出了一种新的刀具轨迹生成算法.该算法以传统的插铣加工方法为基础,提出适合于复杂多曲面通道的新插铣方法;利用曲面参数线,使用B样务曲线正算反算方法,在流道划分的多个截面上做由初始孔到截面轮廓的渐变曲线;通过计算满足残留高度的走刀行距,在各个截面的渐变曲线上提取参数点并拟合出相应曲线,进而得到刀具接触点轨迹.     

An adaptive off-line NURBS interpolator for CNC machining

As a key technique in CNC machining, nonuniform rational B-spline (NURBS) interpolator has been proposed to overcome the drawbacks caused by linear and circular interpolator, such as large data size, velocity discontinuity, shocks or variations in mechanical systems, and low machining efficiency. To improve machining quality and efficiency, an adaptive off-line interpolator was developed for NURBS curves in this paper. Both the chord accuracy and the acceleration/deceleration capability of machine tool are considered in the algorithm. There are four modules in the algorithm, adaptive feed rate adjustment, acceleration/deceleration disposal, feed rate modification, and S-type velocity generation. The acceleration/deceleration around the sharp corners is carefully calculated by those modules. A case study was provided to evaluate the feasibility of the interpolator.     

A strain energy minimization method for generating continuous NURBS-based motion curves in free-form surface machining

In spline-based free-form surface machining, segmented toolpaths are inevitable, and the discontinuities between segments cause large feedrate errors in the generated motion commands. Methods of the geometric design to create smooth composite curves may introduce new error sources in the original curve, and thus they are not suitable for motion planning in high precision free-form surface machining. In this paper, a strain energy minimization model (SEMM) and a non-uniform rational B-spline (NURBS)-based motion planning algorithm is proposed for free-form surface machining. The proposed SEMM and motion planning algorithm are capable of creating composite NURBS-based motion curves with up to C2 integral continuity without oscillations. Results from simulation show that with the proposed energy minimization model and motion curve generation algorithm, the feedrate errors caused by discontinuities in toolpaths can be effectively removed.     

基于进给速度引导曲线的参数曲线实时插补器

设计了一种基于进给速度引导曲线的参数曲线实时插补器,给出了进给速度引导曲线的B-样条曲线生成方法。该方法在数控加工之前,通过建立进给速度引导曲线,来取代参数曲线实时插补进给速度规划的前瞻处理。实验表明,采用这种基于速度引导曲线的参数曲线实时插补器后,实时计算任务少,可以获得良好的伺服轴进给速度平滑效果和实时插补性能。     

新型5轴混联加工单元的后置处理算法

5轴混联加工单元因其高刚性、快速响应及灵活调姿等优点,已被视为复杂铝合金结构件高效加工的一种替代方案。后置处理是改善此类装备加工能力的重要环节。以一种新型5轴混联加工单元为研究对象,提出一种可提高其加工件表面质量的后置处理算法。首先,基于B样条曲线构造一种双参数曲线插补算法,进行刀尖和刀轴轨迹的光顺处理,并采用参数同步化保证刀尖点与刀轴点的同步插补。其次,通过推导混联加工单元的速度映射模型,构造驱动轴的速度分配算法以确保刀尖进给速度的稳定性;接着,运用混联加工单元的位置逆解与速度分配策略,将其末端的进给速度、光顺处理后的刀尖插补点及刀轴插补点转换成驱动轴的位置与速度运动控制点集,实现混联加工单元刀具轨迹的后置处理;最后,基于前期开发的实验样机开展一组S形试件的切削实验,验证所提后置处理算法的有效性。     

B-spline tool offset of a free-form curve in the shoe last high-speed machining CNC system

Aiming at the special requirements of a shoe last high-speed machining process and the large dataset which could be gained by the reverse engineering technique, this paper analyzes the conventional tool-offset methods and presents a B-spline tool-offset model. A simple vector-analyzed algorithm to smooth the tool-offset curve in which there are local strange points is proposed, and then the second tool-offsetting, which obtains the fine data of the machining tool’s center points, is directly processed. To reduce the error from tool offsetting of the C2 continuity curve, this paper gains a smoother curve after processing via the edge points joint algorithm, which effectively solved the overcut or undercut problems in the high-speed machining of the spline curve.     

曲面笔式加工刀位点曲线的实时拟合

针对曲面高速高精度加工问题,给出一种刀位点轨迹实时生成算法。该方法的实现包括曲面上离散刀触点的生成和基于三次非均匀B样条曲线的刀位点轨迹实时高精度拟合两部分。第一部分,由导动曲线和刀触点轨迹的运动学关系,通过计算导动曲线参数,间接得到投影在曲面上的离散刀触点;第二部分,通过合理参数化、构建模长因子等实现刀位点参数曲线的分段实时拟合。仿真实例表明该算法简单易于编程,曲线拟合精度高,适用于自由曲面笔式加工中刀具路径计算与生成,从而满足复杂曲面高性能数控加工需求。     

An efficient five-axis machining method of centrifugal impeller based on regional milling

This paper presents an efficient five-axis machining method of centrifugal impeller based on regional milling. As the base of the machining method, geometry of the centrifugal impeller and blade surface is analyzed, and sub-machining regions are presented through the division of the double three-cubic d non-uniform rational B-spline (NURBS) surface. In rough milling, the cutter parameters, tool path interval, tool path curves, and the fixed tool axis vector are calculated by the novel algorithm based on regional milling; the biggest cutter and smaller tool path length are obtained. In finish milling, for the aerodynamic performance of the finished impeller, the tool path curves are modified and interlinked to make them uniform and orderly. A modified algorithm of the finish milling of the blade surface is proposed, and not only are the machining errors reduced; their reasonable distribution is also realized. Numerical simulation and a real test impeller are presented as the test of the proposed method.     

CNC系统中三次B-样条曲线的高速插补方法研究

基于参数方程的矢量表示方法,导出CNC系统中三次B－样条曲线的一种高速插补算法。该算法不仅理论上可使所有插补点落在曲线上,而且由于实时插补过程中只有加法运算,因而插补速度极高,基本上适用于任何硬件环境。误差分析表明,只要合理选择参数增量,总能保证插补的弓高误差满足加工精度要求,总能控制机床的实际运动速度满足程编要求。