NURBS曲线实时插补方法的研究

提出了一种综合插补误差和进给加速度控制的NURBS曲线实时插补算法,该算法有效地避免了曲线求导和曲率的复杂计算.运用参数域上的黄金分割法预估下一插补点,极大地简化了插补的实时计算,保证了算法的实时性.     

运动控制系统中NURBS曲线变步长实时插补算法的研究

提出一种基于变步长算法的NURBS曲线实时插补算法,在曲率比较大的曲线段实现高精度插补,在曲率比较小的曲线段实现快速插补,减少计算量,从而满足高速度和高精度的实时插补加工任务。     

NURBS曲线S形加减速寻回实时插补算法

针对高速高精加工中传统的NURBS算法沿曲线方向进行单一插补时,曲线的弧长与参数之间无精确的解析关系、进给速度又总是受到非线性变化的曲线曲率约束,导致基于S型加减速进行NURBS插补时,曲线长度的实时计算以及对减速点的预测十分困难,无法获得曲线余下部分的速度约束信息,而且在进行实时插补的过程中可能出现计算负荷过大、导致数据饥饿的现象,影响整个系统的实时性。针对以上问题,提出了一种寻回插补实时算法。该算法不依赖于曲线弧长的精确计算,采用正向与反向同步插补的方法。在前瞻插补模块中先对曲线进行逆向插补,确定正反向插补的校验点,以及正向插补所需的相关信息;在实时插补模块中,通过对比校验点的速度,判断是调用逆向插补的数据还是继续进行正向插补,从而实现满足速度约束条件的最优插补。该算法无须求解高次方程并可以保证以确定的速度通过曲率极值点和曲线终点,很好地保证了插补过程中的实时性。通过插补实例证明了算法简单高效、适应性以及实时性好,能够满足高速高精度数控加工的要求。     

基于NURBS曲线的工业机器人位置插补算法研究

针对直线圆弧插补在线计算量大,样条插补不能描绘自由曲线,提出了一种将NURbS算法应用于工业机器人控制系统的描绘自由曲线的实时高精度插补算法。该算法基于NURbS曲线矩阵表达式,利用插补前分段加减速控制的对称性反向插补预测减速点,整合了Taylor展开式和Adams方法预估曲线参数,通过加减速、弓高误差和法向加速度进行实时步长自适应控制,并由预估-校正进行精度控制。仿真与实验结果表明,该插补算法实时性好,精确度高。     

用于随动控制的直接函数插补算法

提出一种用于随动控制的直接函数脉冲增量插补算法,适用于以参数方程表示的曲线的插补计算。由于考虑了随动控制的特点,并采用了插补误差的控制技术,该算法具有计算公式简单、函数计算次数少和插补误差可控的优点。应用实例表明,该算法可用于ＣＮＣ系统的实时插补。     

基于Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法的研究

一阶、二阶Taylor展开式求解NURBS曲线插补坐标点ui+1,存在计算量大、插补时间长等问题,该文提出了一种基于Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法。仿真和实验结果表明:该算法计算过程简单有效,具有可行性和实用性,可以减少插补计算量和插补时间,提高插补精度和加工效率,满足了数控系统实时、高速、高效率插补的要求,对其他数控插补的过程具有很强的借鉴意义。     

高档数控机床B样条曲线高速实时插补研究

为了解决高档数控机床在B样条曲线加工时存在插补计算量大、型值点确定比较麻烦、控制精度不高等问题,提出了一种B样条曲线高速实时插补的方法。经具体实例在MATLAB 7.0上仿真,结果表明插补误差明显减小、控制精度显著提高,满足高速、高精度实时插补的要求。对应用该插补算法解决B样条曲线插补等问题具有重要的现实意义。     

基于Muller法的NURBS曲线插补算法

在分析NURBS曲线插补原理的基础上,提出了一种基于Muller法的NURBS曲线实时插补算法。该算法首先进行速度控制,由最大进给速度约束、最大弓高误差约束和最大法向加速度约束得到希望进给步长,保证了加工精度。然后利用Muller法迭代计算满足进给步长要求的插补参数,避免了传统方法的复杂求导运算。该算法稳定性好,运算量小,能够对速度波动进行有效控制,并且能够满足实时插补的要求。     

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.     

基于新型代数指数样条曲线的微段加工算法

针对曲线重构微段加工中采用的样条曲线计算稳定性差、运算速度慢,且在加减速的条件下不能直接递推插补计算而造成计算效率低的问题,在计算机数控中采用基于新型插补样条的实时曲线重构与插补算法进行连续微段加工.实验结果表明,重构的新样条曲线计算速度快且稳定,可进行直接递推插补.基于新样条曲线优越性质的微段加工,在充分发挥实时曲线重构与递推插补微段加工方法优势的基础上,可以进一步提高插补计算的效率,实现对任意曲面的高速高精度插补加工.     

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。     

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。     

CNC系统中NURBS曲线实时插补算法研究

提出了一种基于德布尔递推算法的NURBS曲线实时插补方法。该算法显著减小了计算时间，从而能够适应伺服驱动系统的高采样频率要求。通过一个实际插补例子，对算法的实时性、实际进给速度和误差等方面进行了分析，证明能够满足实际加工的要求。     

Evaluation of kinetics using label-free optical biosensors

Optical biosensors provide a platform for qualitatively and quantitatively analyzing various biomolecular interactions. In addition to advantages such as label-free and high-throughput detection, these devices are also capable of measuring real-time binding curves in response to changes in optical properties of biomolecules. These kinetic data may be fitted to models to extract binding affinities such as association rates, dissociation rates, and equilibrium dissociation constants. In these biosensors, one of the binding pair is usually immobilized on a solid substrate for capturing the other. Due to the nature of these surface-based methods, mass transport effects and immobilization heterogeneity may cause problems when fitting the kinetic curves with the simple one-to-one Langmuir model. Here, real-time binding curves of various antibody–antigen reactions were obtained using an ellipsometry-based biosensor, and the results were fitted to the simple one-to-one model as well as a more sophisticated approach. The results show that the one-to-two model fitted much better to the curves than the one-to-one model. The two-site model may be explained by assuming two immobilization configurations on the surface. In summary, in fitting real-time curves obtained from optical biosensors, more sophisticated models are usually required to take surface-related issues, such as immobilization heterogeneity, and mass transport effects within targets, into account.     

Variable Feedrate CNC Interpolation for Planar Implicit Curves

The machining of planar implicit curves is common in computer numerical control (CNC) machining. It is usually carried out through approximating these curves as segments of straight line/circular arc for CNC interpolation. This paper considers real-time variable feedrate interpolation of planar implicit curves. Geometric entities of planar implicit curves were related to motion entities along the curve. The results were then used to develop real-time variable feedrate schemes for geometry-dependent feedrate and time-varying feedrate interp-olation in general. Detailed schemes have been worked out for the cases of varying the feedrate for constant contour error and for initial acceleration/final deceleration. Examples have been provided to demonstrate how these schemes can be used in combination to enhance the efficiency of machining. They demonstrate how the feedrate for curve interpolation can be varied according to feedrate and feed-acceleration constraintson the machine tool and contour error constraint on the machined product.     

Real-time NURBS interpolator: application to short linear segments

This study proposes the use of a real-time non-uniform rational B-spline (NURBS) interpolator with a look-ahead function to handle numerous short linear segments. The short linear segments conforming to the continuous short block (CSB) criterion can be fitted into NURBS curves in real time. A modified maximum feedrate equation based on the geometric characteristics of the fitting curves and the dynamics of the servo control system has been derived in this paper. Taking advantage of the multi-thread design and the look-ahead function, the real-time NURBS interpolator can process enough G01 block information and complete feedrate planning before interpolation. In addition, the S-shaped jerk-limited acceleration method is adopted for smoother feedrate profiles. Two part shapes, which possess more than 1,000 short linear segments, are tested on our PC-based real-time control system. Both simulation and experimental results verify the feasibility and precision of the proposed interpolation algorithm.     

变焦跟踪曲线在对焦中的应用

在变焦成像系统中,及时准确地获取跟踪曲线是变焦跟踪的关键,因此,本文提出了一种计算变焦跟踪曲线的策略。首先,采用基于RAW格式图像的梯度算子计算实时图像清晰度;然后,拟合记录的变焦电机和对焦电机的位置关系,得到远物距端和近物距端的两条跟踪曲线,构成变焦跟踪曲线的上下边界;最后,结合几何法和自适应法,应用获取的变焦跟踪曲线上下边界,计算得到系统所处物距下的跟踪曲线。在自主开发的变焦成像系统中采用梯度算子获取了变焦曲线的上下边界,并通过上述策略实现了变焦跟踪,得到了变焦过程中的图像。实验结果表明,使用所述算法的变焦成像系统其图像清晰度比只用自动对焦算法提高了30%以上;将变焦跟踪曲线应用在对焦中,能够提高变焦过程的图像对焦质量。     

基于多功能车四轮定位的关节空间轨迹规划方法

针对多功能运送车,空间运动的实际需求结合四轮实时轨迹插补算法,运用离线编程软件仿真得到四轮导向轮末端运行轨迹,路径转角精确平稳连续。通过Matlab仿真得到四轮导向轮各个角度及速度变化曲线和速度变化曲线,四轮配合角度曲线平滑连续,四轮配合转换速度曲线合理无突变。导向轮和行动轮之间组成的多轴系统中,运行轨迹连续稳定,速度曲线满足工艺要求。该方法应用于多功能车中,满足车辆运动过程中调速和实时调整轨迹的需要。规划结果表明四轮导向规划方法是正确的。     

压力传感器数据采集系统的设计

设计了一种实时压力数据采集系统,数据采集卡主要由采集传感器数据的ADuC824单片机和实现UART转USB的CP2101桥接芯片组成,再通过USB接口与上位机实现数据通信。基于VB6.0软件编写了上位机的应用程序,实现了对采集数据的实时显示和曲线显示。系统具有结构紧凑、便于携带和稳定的特点。     

基于LabVIEW的综合录井多参数曲线监测系统设计

多参数曲线监测系统是综合录井采集系统的一个子系统。本系统利用LabVIEW完成多钻井工程参数曲线实时监测系统设计代替传统曲线监测系统,具有工程参数采集、实时参数显示、实时存储、数据处理及回放、打印等功能。具有使用灵活、可移植性好与性价比高等优点。