基于NURBS曲线插补的五段S曲线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,常规直线加减速方法存在冲击,七段S曲线加减速方法算法复杂等问题,提出了基于NURBS曲线插补的五段S曲线加减速控制方法.该方法将高速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参数均考虑在内,而且合理地解决了插补前加减速控制中的减速点预测困难的问题.仿真结果表明,该方法能够保证加速度的连续,速度的平滑过渡,有效提高了系统的柔性,简化了算法.     

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.     

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。     

基于四阶S曲线加减速的NURBS曲线插补算法

为提高NURBS曲线插补的运动平滑性,提出一种基于四阶S曲线加减速的NURBS曲线插补算法。该算法通过使用四阶S曲线加减速求解NURBS曲线节点上的速度,首先分析最大速度、最大加速度和最大加加速度的可达性,同时考虑非对称四阶S曲线加减速模型,并对较短弧长的采用二分法寻找实际最大速度,规划出31种速度曲线类型,然后根据NURBS曲线参数和约束条件生成对应的速度曲线。仿真结果表明,与三阶S曲线加减速控制的NURBS曲线插补算法相比,所提算法的插补精度更高,加速度曲线光滑且加加速度曲线连续无突变,降低其运动过程中的柔性冲击。     

汽轮机叶片数控加工的直接插补算法研究

汽轮机叶片是高精度的复杂零件,其大多数插补采用线性和圆弧插补,但许多成熟的非均匀有理B样条插补算法仍未应用于汽轮机叶片.针对汽轮机叶片高速精密加工的要求,探讨了恒进给速度插补、限定弓高误差的自动调节进给速度插补、等弓高误差插补和基于冗余误差控制插补4种非均匀有理B样条插补算法,从加工精度、进给速度以及加工效率3个方面对上述4种算法进行比较.仿真结果表明,基于冗余误差控制插补算法是最适合汽轮机叶片加工的插补算法.     

自由曲线实时插补的减速控制

本文提出了一种自由曲线实时插补过程中的减速控制方法。该方法计算量小,计算效率高,同时该方法减速时的加速度能根据当前插补点离插补终点的距离自动作一些相应的变化,使速度变化更趋平稳,且避免了越程、失步现象的发生,因此非常适合于实时插补的需要。文中给出了该方法的原理,阐明了该控制方法中的相关技术处理。     

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.     

NURBS曲线插补速度控制改进研究

泰勒一阶或二阶级数展开是NURBS曲线迭代插补的常用方法,该方法会导致弦长误差进而产生速度波动。NURBS曲线插补速度控制的难点在于曲线与参数u无精确的解析关系,为完成速度规划,需要以准确的速度控制为基础。提出在二阶泰勒展开法的基础上通过界定搜索领域并采用最小偏差法来精确求取插补点参数的改进方法,实现精确的速度控制,为加减速控制提供速度控制基础。实验结果表明:改进后的速度误差的均方差减小一半,速度控制精度提升一个数量级。     

基于向量的圆弧插补和加减速算法研究

提出基于向量的圆弧插补算法,通过速度和圆弧半径求出相邻两个插补点的角度差,然后通过当前插补点与圆心的一个向量来求出下一个插补点的向量值,最后进行向量差计算,从而得到需要的x和y方向的速度值。该算法不需要对所处象限进行分析,同时加工精度可以得到保证。还提出了离散型S曲线加减速控制的新方法,以单位加速度为基础,根据当前速度和加速度从而求出下一点的加速度与速度,使加速度、速度、位移的计算更为简单。实验结果表明:该算法保证了速度、加速度的连续,提高了系统的柔性。     

高档数控机床NURBS曲线Newton Rapson迭代的插补算法

为了解决NURBS曲线在Taylor一阶、二阶展开式求解曲线插补坐标点ui+1,存在计算量大、插补时间长等问题,提出一种Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法。该插补算法可以减少插补计算量和插补时间,提高插补精度,并提高曲线加工的效率。仿真实验结果表明,Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法计算过程简单、切实有效,具有可行性和实用性,满足数控系统实时、高速、高效率插补的要求,在其他数控插补的过程中具有很强的借鉴意义。     

基于NURBS曲面的五轴联动插补算法

文章提出了一种基于NURBS曲面的五轴联动插补算法。对于NURBS曲面,确定一个参数方向的一系列参数值,就可确定一系列的另一个参数方向的NURBS曲线。沿这些曲线逐条进行插补,就可实现对整个曲面的插补。在每个插补点,求出两个参数方向的切矢,确定出该点的曲面法矢,在假设刀控方向垂直于插补曲面的情况下求出两个旋转轴的运动,实现五轴联动插补。同时,利用NURBS曲线的局部性质来保证插补的实时性。     

一种改进的NURBS插补算法

提出了一种NURBS曲线快速插补的改进算法.该算法综合考虑了在机床电机的加减速过程速度变化的特殊要求及加工过程中的精度要求和速度波动小等因素,具有计算速度快、精度高的特点.     

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。     

Fast real-time NURBS path interpolation for CNC machine tools

In this paper, a novel fast real-time non-uniform rational B-spline (NURBS) path interpolation method is presented. This method efficiently integrates the data processing of a NURBS path in a CNC controller, from pre-processing to real-time interpolation. In the calculation of the total length of the NURBS path, the numerical adaptive quadrature method adapts to the integrand, i.e. the first derivative of the length function, automatically, dividing the parameter interval into subintervals with fine or coarse spacing according to the varying condition of the integrand. This new method takes full advantage of the subdivision scheme. The key point is to generate inverse length functions (ILF) for each resulting subinterval. In the real-time NURBS path interpolation, the new setting path parameter can be calculated directly using the ILF without the need for any time-consuming computation of NURBS derivatives and iteration. The proposed method is extremely fast, accurate and suitable for real-time implementation, and simulations and practical tests proved its effectiveness.     

基于S曲线加减速的NURBS实时插补前瞻控制方法

根据现有S曲线速度规划的插补算法,对影响机床加工的各种因素进行了分析,设计了一种基于动态前瞻的预测S曲线减速点的方法,解决了传统计算减速点存在的误差问题.本算法分为预处理和实时插补两部分,在预处理中将加工曲线按曲率的变化率进行分段,按段的类型进行实时插补,并且在段内进行动态前瞻,预测S曲线第三阶段起点.仿真实验结果表明,该插补算法能够在保证加工精度的前提下,实现速度和加速度的平滑过渡.     

一个实用的圆弧插补算法及实现

圆弧插补算法是数控系统中的一个关键技术,本文介绍了一种实用的圆弧插补功能模块的设计方法,此模块包含两部份:G02/G03功能模块的设计方法和G02/G03中断插补模块设计方法,在G02/G03功能处理模块中阐述了数据预处理,坐标变换等方法.在G02/G03中断插补模块中阐述了插补运算,过象限处理,终点判断等程序处理方法.在文章最后给出了算法和程序实现过程.     

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。     

数控机床NURBS曲线插补轮廓误差自动控制

针对伺服滞后对高速高精度数控系统加工精度的影响,在圆弧插补时对工件轮廓误差进行理论分析,在此基础上设计了一种NURBS曲线插补轮廓误差自动控制算法,该算法能简化计算,提高数控系统插补计算的实时性.在给定轮廓误差的条件下对算法进行仿真.仿真结果显示,该算法能有效的根据NURBS曲线的曲率半径实时获取适当的进给速率以控制实际轮廓误差,控制效果比较好,可有效减小数控机床NURBS曲线插补的轮廓误差.     

比值自校正插补算法的研究

文章提出的比值自校正插补算法是一种基于时间分割的插补算法，此插补算法的基本原理是，对于一段光滑（连续可微）的加工曲线Y=F（X），在插补点附近加工曲线近似于一条直线，由于在一个插补周期内的加工运动是微量，因此，在插补加工进给量不变的情况下，本插补周期内加工运动沿X轴的运动分量△x，可用上一个插补周期的△x作为近似值。为了校正这种近似带来的误差，先用该近似值通过Y=F（x）算出Y轴加工运动量△y以及合成进给量，然后再计算给定进给量与计算得到的合成进给量的比值P，在此基础上，再通过p调整△x以及重新计算△y，从而获得最终的X轴、Y轴方向加工运动量。在通常情况下，一个插补周期一次比值自校正即可获得满意的结果，为了获得更高的插补精度，可在一个插补周期内进行多次比值校正。文章对比值校正算法的有效性和正确性进行了仿真验证，并讨论了其加工误差和升降速控制。从仿真结果及实际应用结果看，该算法简单、精确、实用。