连续小线段局部光顺插补算法

连续小线段是目前国内机床加工最常用的刀具路径形式,针对连续小线段路径的不连续性造成的机床速度、加速度剧烈波动,笔者提出了新的局部光顺算法。首先运用有理Bezier曲线对小线段连接处进行光顺插补和光顺转接,实现了过渡光顺的G~3连续;然后运用生成的新的刀具路径,考虑弓高误差和近似误差的影响,建立误差分配模型;综合考虑2种误差影响的情况,根据机床法向加速度等约束进行速度插补。仿真验证表明误差分配模型能更好地保证综合误差不超过给定精度。模型具有有效性。     

皮革类专用冲裁设备的控制策略和关键算法

提出了一种基于运动控制卡的皮革类冲裁专用设备控制系统的控制方案.给出了圆弧和直线的插补算法.控制系统采用GE-400-SV 4轴运动控制卡 PC的系统结构.XY轴控制刀具轨迹运动,刀具上下作往返高速冲裁,冲裁运动频率与轨迹运动速度成正比,刀刃方向保持与运动轨迹相切.PC机实现文件管理、显示等功能,运动控制卡完成关键的实时运算和处理.任意曲线经软件预处理后可生成直线或圆弧,并采用四轴数字积分法实现插补.     

基于MATLAB的汽车塑料内饰件打磨路径规划仿真

为提高汽车塑料内饰件的打磨效率,注塑厂引入工业机器人打磨工作站来替代人工作业.课题组根据汽车塑料内饰件的特性,将工业机器人的打磨路径分解成若干段直线路径和曲线路径,利用课题组设计的空间直线插补与空间曲线插补相结合的插补算法,通过MATLAB平台及Robotic Toolbox工具箱进行路径插补运算和仿真.结果表明:工作...     

数控镂铣切削木材的研究（五）：尖部加工精度与典型刀具轨迹控制的关系

数控镂铣机用于木制品的艺术加工,本项设计中,尖部常常是由交叉沟槽形成的,当镂铣机用于尖部切削时,其缺陷有断裂,撕开、残留物压缩变形或发生过切现象,尖部加工的切削条件和缺陷面积之间的关系,可由相应的切削条件的指标而得出,总共有下列几种: 1) 如果尖部在正常切削进给模式G01。G02,G03情况下,当进给量等于或大于5m/min时,尖部的加工误差由于刀具中心轨迹的偏差而变得更加明显。 2) 当尖部的刀具轨迹是由两条连续直线组成,实际刀具轨迹相当子精确定位模式(G61)的刀具轨迹,然而,特别在快速进给时,当精确定位模式开始,由刀具半径补偿和圆弧插补控制的刀具轨迹,尖部产生加工误差。 3) 当缺陷面积大小受尖部切削条件限定时已切削沟槽的相应加工条件是由尖部角度大小和纤维斜角确定,可用图9估算出来。举例,假如精确定位模式的刀具轨迹与大于60°的尖部角有关,用正常选定的刀具轨迹控制模式,切削步骤和进给量,尖部加工的缺陷面积可能在0.1mm~2范围内。     

机器人匀速仿形运动控制方法研究

为了提高工业机器人在仿形运动中的匀速性能,对匀速仿形跟踪运动方法进行了研究:采用自适应NURBS曲线插补方法生成仿形路径点,根据点云数据进行仿形末端姿态的规划,通过连续路径匀速运动方法生成最终轨迹。最后在matlab仿真平台进行了仿真分析,通过插补次数为35次NURBS插补后,通过连续路径匀速运动轨迹规划生成的轨迹的速度波动由5%降至0.2%以内,验证了该方法的有效性。     

基于连续小线段曲率连续全局光顺算法

小线段所描述的曲线轨迹在相邻线段的转角处,由于在切线方向会发生突变,曲率也不连续,从而导致了刀具加工中,在通过转角处时会发生速度波动和加速度突变。笔者提出一种基于三次B样条插值拟合的连续小线段路径全局光顺算法,对满足转角和弓高误差约束的连续小线段进行插值拟合,使拟合刀具路径达到G~2连续,从而有效提高进给速度,改善加工质量,提高加工效率。最后通过仿真实验验证了本文中算法是有效的。     

五轴木工数控机床的刀具补偿和插补误差分析

针对木材加工中的双摆头式五轴数控机床,建立了五轴数控加工机床模型。通过建立机床坐标系和工件坐标系,根据刀位文件(刀心坐标和刀轴矢量),利用坐标变换原理,推导出了坐标变换公式。然后基于这些公式得到了刀具补偿计算方法以及各插补点的空间坐标和旋转坐标。最后对不同插补点数下的运动轨迹进行了仿真,并对插补误差进行了分析。通过误差分析可以判断出所需合适的插补点数。     

插补原理在PC上程序编制的探讨

数控装置根据控制介质的控制指令和数据进行计算,同时按计算结果向机床的各个坐标方向发出进给脉冲,机床的刀具或工作台对应着每个进给脉冲,在相应的坐标方向移动一定距离,加工出所需形状的工件。其中,数控装置所进行的计算,即脉冲数目的分配计算叫“插补计算”。插补计算的方式,决定了数控机床的结构和性能。目前比较常见的三种插补方式是:逐点比较法、数字乘法器和数字积分法。     

基于食品工业六轴机器人的设计与轨迹规划

目前食品工业领域对机器人的灵活性、重复定位精度和运动的平稳性要求越来越高,根据这一要求设计一种关节机械臂串联的六轴机器人。介绍了其基本结构及其技术参数,然后对机器人的轨迹规划进行了研究,采用S曲线加减速结合直线插补和圆弧插补的算法,对机器人的空间直线插补和圆弧插补做了理论分析,并运用MATLAB进行了仿真分析。验证了算法的可行性,证明了该插补算法能有效地减小机器人启停时对电机和机械本体的冲击,为六轴机器人的控制策略的研究和轨迹规划的优化提供了理论依据。     

基于MATLAB的逐点比较法插补仿真系统

逐点比较插补算法是轮廓插补的算法之一,在两坐标联动的数控机床中应用较为广泛。利用MATLAB强大的计算和绘图功能,开发了逐点比较法插补轨迹仿真系统,能使数控技术学习者深刻理解数控机床插补模块的作用,提高了学习的效率,并可为数控系统插补软件的开发提供参考。     

基于IGA的机械臂时间最优轨迹规划

针对传统机械臂轨迹规划效率较低的问题,课题组提出了对传统遗传算法初始种群的选取及种群的变异策略改进的方法。该方法以三次B样条插值曲线作为轨迹规划的基础,以各关节运动角速度、角加速度、角加加速度作为运动约束,使用改进型遗传算法(improved genetic algorithm, IGA)进行时间优化,可以得到满足运动约束条件的时间最优运动轨迹。课题组以自主研发的QFB140机械臂作为研究对象,采用改进型D-H参数进行标识,并导入MATLAB进行仿真。结果表明：IGA在时间优化上有了较大提升,进一步实现了时间最优轨迹规划,提高了工作的效率。     

花型样条曲线加工代码生成算法

为简化绗缝、提花、针织等自动化设备的花型轮廓设计,弥补现有纺织设备中复杂曲线无法直接插补的缺陷,增加B 样条曲线的插补功能,通过双圆弧分段逼近三次准均匀B 样条曲线的方法,获得只含有微段直线和微段圆弧数据的简单花样,并采用直线插补算法、圆弧插补算法对花样数据进行针迹点均匀分布处理,同时运用MatLab进行编程仿真,验证其有效性。结果表明：在误差范围内,可使逼近的双圆弧在连接点处光滑连接并达到一阶导数连续且拟合段数最少;花样作业图案的针迹点分布均匀,误差小,满足复杂花样加工的要求,简化数值计算和编程,可实现复杂曲线数控织造的工程运用。     

基于位姿调整的晶圆传输机器人轨迹规划

为了提高晶圆传输机器人的运行效率和运动平稳性,课题组基于末端执行器的位姿调整对晶圆传输机器人进行了轨迹规划研究。首先,介绍了晶圆传输实验平台的机构组成,在此基础上采用了动静法对晶圆受力进行分析,得出加速度与位姿角度之间的内在关系;其次,提出了一种基于位姿调整的S曲线加减速控制算法,并基于该算法实现了对末端执行器的轨迹规划;最后,采用MATLAB软件编程,实现了关键参数的求解和算法仿真,得到了加速度、速度、位移随时间变化的曲线图。应用结果表明此轨迹规划可以在保证高度运动平稳的情况下提高晶圆传输机器人的工作效率。     

三次NURBS空间曲线的投影等距偏置算法

为了提高数控曲线封边机封边刀具路径的精度和光顺性,利用NURBS曲线的仿射不变性,提出一种基于投影法的三次非均匀有理B样条(NURBS)曲线的等距偏置算法。该算法通过三维空间到二维平面的投影避免了空间曲线法矢量的运算,引入控制中点的概念降低了控制内点的重复偏置,运用Obrechkoff参数化法对三次NURBS曲线进行插值保证了插值曲线的光顺性。在MATLAB上进行仿真实验,证明了该算法的有效性和可行性。该算法已应用于数控曲线封边机的封边轨迹系统,实践效果好,算法实用性强。     

基于RTX的参数化插补算法的仿真研究

在数控机床高速加工过程中,常规采用的增量式递推算法采样插补技术由于后一步的计算都是建立在前一步结果的基础上,容易产生误差累积效应。为了解决这一问题,笔者提出了参数化插补算法,并建立了参数化插补轨迹模型,基于自动加减速控制原理,自主开发设计了Windows XP SP3+RTX实时扩展数控系统软件平台,通过平台进行仿真实验。结果表明提出的参数化插补算法能有效解决累积误差的问题,同时能够很好地减小弓高误差。     

数控加工机床“圆柱插补”功能的替代方案

"圆柱插补"这种功能,通常针对于解决圆柱凸轮加工,同时,它所对应的加工设备则是具有旋转轴的加工中心或数控铣床。我们知道,数控机床是按照数控程序所确定的轨迹(刀轨)进行运动,从而加工出产品的表面形状,刀轨则是由无数微小的点连接而成,点与点之间只能以直线或圆弧两种运动形式完成插补运动。     

基于3TPS/TP型并联机器人的轨迹规划算法

本文对3TPS/TP型并联机器人工作头刀尖点的位置轨迹规划算法进行了研究,考虑在笛卡尔空间下,运用直线和圆弧插补算法实现对3TPS/TP型并联机器人的刀尖点分别为直线和圆弧两种情况下的轨迹规划。仿真结果表明,刀尖点的运动轨迹为经过示教点的轨迹,进而验证了设计方案的可行性,能够满足机器人作业平稳、精确的要求。     

高速数控加工复杂曲线的刀具轨迹计算方法

通过对当前国内经济型数控机床加工技术的分析,总结出对于复杂曲线曲面的高速加工中刀具轨迹计算所应采取的方法。提出了对于NURBS曲线曲面刀位点的计算采用对控制多边形直接进行偏距求取刀位点的方法,并在MATLAB中验证了其可行性。     

基于管管相贯的五轴插补算法的研究

针对目前等离子数控切割机进行管管相贯坡口切割过程中,管端相贯数学模型有局限性、插补算法尚不完善等问题,文章通过对各类管管相贯进行分析,提出统一的坡口相贯线数学模型,在该模型的基础上,提出变步长相贯线的五轴插补算法,最后在切割运动方案的基础上,完成机床逆解的理论计算。仿真结果显示,该算法在保证切割效率的前提下,实现了加减速控制,保证加工稳定性,提高切割加工精度。     

基于五次多项式的伺服压力机拉深轨迹规划

为实现大型伺服压力机高效拉深作业,建立了将滑块运动轨迹划分为4个区间段的高效拉深工艺模式,通过设置4个关键点控制参数即可实现高效拉深工艺轨迹规划。提出了基于五次多项式的伺服电机柔性加减速控制算法,采用复合形优化算法进行求解,获得了满足传输机械手空间和时间、伺服电机动态限和热极限以及压力机最大速度和最大加速度等约束条件的最优加工工艺轨迹。通过实例,验证了该加工工艺轨迹规划及优化方法的正确性和有效性,可作为大型伺服压力机自动化冲压生产线的加工工艺轨迹在线规划方法。