适于高速加工的五次参数样条曲线插补及其速度生成算法的研究

为适应高速高精加工,针对传统插补算法和速度控制方式在进给过程中存在柔性冲击的问题,提出了一种五次参数样条曲线插补方法及其速度生成算法.该算法采用二阶连续可导的五次样条和近弧长样条参数提高了进给运动的连续性;速度控制算法保证机床在高速运行过程中加加速度(加速度的变化率)的二次连续、加速度、速度和位移与时间关系的高阶连续变化,并且保证在各自的约束范围内,从而使机床的运动平稳,避免产生大的冲击和振动,同时有利于提高加工质量,减少加工时间.通过仿真验证,表明了这种算法能有效地保证高速加工机床运行过程中进给速度的连续性和运动轮廓的平滑性.     

基于OpenGL的五轴插补仿真软件设计

论述了基于时间分割法的五轴联动数控机床插补算法原理．利用OpenGL强大的图形接口和VisualC＋＋6．0的编译环境编写了基于时间分割法的五轴插补仿真软件．介绍了软件的总体设计过程、数据结构设计和软件具体实现过程．结果表明：软件提供的界面简单友好,操作方便,图形显示流畅,具有真实感;该软件能够有效验证基于时间分割法的五轴插补算法的正确性．     

五轴线性插补中进给速度的规划控制方法

针对五轴线性插补时减速点难以预测、仅对平动轴速度规划导致旋转轴角速度/角加速度超限等问题,提出一种进给速度规划控制方法.该方法基于对旋转轴角速度/角加速度的约束控制,在计算出平动轴实际最大可达速度/加速度后再进行平动轴的速度规划,依据平动轴加减速控制规律分别计算加速、匀速和减速阶段的插补周期数量,并将残余距离均匀分配到各减速周期以使最后一个周期结束时刚好到达插补路径段终点.实例验证数据表明,所提出方法无须预测减速点也能准确定位插补路径段的终点,同时旋转轴与平动轴在各自运动学约束条件下可实现加减速过程的协调一致,在提高机床性能及运动控制精度等方面具有较好的实际应用价值.     

具有负偏差特性的快速圆弧插补算法

给出了１种圆孤插补递推算法．该算法较简便,执行速度接近于逐点比较法,插补精度接近于最小偏差法,具有负偏差特性．     

基于运动控制器的伺服电机同步控制插补算法改进

介绍了建筑物整体平移中的电机同步运动问题,并以运动控制器GT200-SV为实验基础,阐述系统的硬件组成和两轴直线运动中同步控制的改进算法的基本思路和实现.最后对实验数据和结果进行简要总结,并提出推广和改进意见.     

用PLCF1－40MR实现直线插补运算的程序设计

本文介绍了利用功能指令实现直线插补运算的方法及其程序。     

三次均匀B样条的机器人插补算法

为了增强关节式工业机器人加工不规则工件的能力,将三次均匀B样条曲线应用于关节式机器人轨迹插补算法中,使机器人末端以三次B样条的曲线轨迹通过各加工点．在分析了三次均匀B样条曲线特性的基础上,给出了三次均匀B样条曲线的一般表达式．在增加曲线自由端点条件后,使用追赶算法快速反算出控制点．使用预估校正的方法推导出插补算法,该算法能使机器人末端遵循抛物线过渡型的加速一匀速一减速变化规律,给出了预测减速点的方法．对一个类花瓣型的加工对象进行仿真,证明文中方法的可行性．     

三次B样条插补在足底矫形器加工平台的应用

由工业PC机 运动控制卡组成的数控平台具有多轴联动功能,能够完成具有复杂曲面的足底矫形器的加工.为提高足底矫形器的加工质量,将三次B样条的方法引入加工过程.B样条方法能很好的表示自由曲线曲面的形状.通过反算控制顶点的方法,使构造的轮廓曲线能精确控制到模型每个数据点,还原曲线的原形.在教据点间进行插值,计算容易曲线光滑.为提高生产效率,在加工过程中采用连续插补的方式.多点加工一次完成减少了运行过程中电机的起停频率,不仅缩短运行时间而且能减小系统震荡.     

基于三轴线性插补的的裁剪跟随方法

针对多层自动裁床片式裁刀的运动控制，提出了一种新型的裁刀跟随算法，通过普通运动控制器的三轴线性插补功能来实现任意二维曲线的插补跟随. 先将曲线按照精度要求离散为直线段，然后将裁片轨迹划分为若干直线组成的节段，以刀片围绕刀尖点的旋转运动实现节段内直线间的转接. 该算法重点考虑刀具形状参数的影响，过剪量可控. 误差分析和实验表明，该算法有效可行. 与已有的技术相比，具有插补跟随精度高，实现成本低的特点.     

微线段高速加工的圆锥截线拐角插补算法

针对数控高速加工时微小线段拐角过渡的平滑问题,建立基于二次有理Bézier形式的圆锥截线拐角过渡矢量模型,推导三种类型的园锥截线过渡曲线的最大轮廓偏差和最大曲率计算公式,提出一种微小线段间圆锥截线拐角过渡的插补算法。算法可在满足轮廓加工精度和相邻小线段长度的条件下选择圆锥截线的权因子,确定圆锥截线拐角过渡曲线的类型;根据数控系统的动态响应能力、弓高误差和过渡曲线多步转接的要求,确定拐角曲线过渡的最大加工速度;进一步提出通过修改圆锥截线的权因子实现拐角曲线的加工速度与各直线段路径的进给速度衔接过渡的前瞻处理方法。与圆弧拐角过渡的对比结果表明,算法可有效提高微小线段间的拐角加工速度,缩短数控加工时间。     

Continuity control method of cutter posture vector for efficient five-axis machining

During five-axis machining of impeller, the excessive local interference avoidance leads to inconsistency of cutter posture, low quality of machined surface and increase of processing time. Therefore, in order to improve the efficiency of five-axis machining of impellers, it is necessary to minimize the cutter posture changes and create a continuous tool path while avoiding interference. By using an MC-space algorithm for interference avoidance, an MB-spline algorithm for continuous control was intended to create a five-axis machining tool path with excellent surface quality and economic feasibility. A five-axis cutting experiment was performed to verify the effectiveness of the continuity control. The result shows that the surface shape with continuous method is greatly improved, and the surface roughness is generally favorable. Consequently, the effectiveness of the suggested method is verified by identifying the improvement of efficiency of five-axis machining of an impeller in aspects of surface quality and machining time.     

高速加工中速度前瞻控制新算法研究

为了避免在高速加工中高曲率轮廓导致的工件过切和机床的异常振动，提出了一种实时的速度前瞻软件控制新算法.该算法基于S型加减速方案，通过采用三次样条曲线拟合对离散加工路径的分析发现高曲率点，根据加减速特性预估高曲率点处的最优速度，最后对加工路径施加相应的运动学曲线规划，实现了加工速度自适应于加工路径的变化.应用该算法使得加工速度变化平稳，较之传统控制方法大大提高了加工效率.     

Non-overshooting and Non-undershooting Cubic Spline Interpolation for Empirical Mode Decomposition

To suppress the overshoots and undershoots in the envelope fitting for empirical mode decomposition (EMD), an alternative cubic spline interpolation method without overshooting and undershooting is proposed. On the basis of the derived slope constraints of knots of a non-overshooting and non-undershooting cubic interpolant, together with "not-a-knot" conditions the cubic spline interpolants are constructed by replacing the requirement for equal second order derivatives at every knot with Brodlie's derivative formula. Analysis and simulation experiments show that this approach can effectively avoid generating new extrema, shifting or exaggerating the existing ones in a signal, and thus significantly improve the decomposition performance of EMD.     

三波长谷物蛋白质近红外检测仪

在分析国内外近红外检测技术及仪器现状的基础上,开发了一种由三波长的近红外发光单元、信号传感检测单元、单片机数据处理分析单元、工作软件等组成的谷物蛋白质近红外检测仪。选取35个样品进行实验,数据表明,样品吸光度与蛋白质含量存在明显的非线性。因为多元线性回归模型和BP神经网络模型预测值与检验集样品实测值相关系数分别为0.6491和0.9372,平均相对误差分别为9.66%和3.46%,所以该仪器选用BP神经网络模型作为校正模型,能够满足谷物蛋白质检测的需求,而且该仪器具有结构简单、体积小、操作方便、无移动部件等特点。     

样条函数线法分析壳体非线性问题

采用样条函数线法分析了圆柱壳及具有封闭截面壳体的几何非线性问题．用样条函数插值将二维非线性偏微分问题化为一组用径向结线位移增量表示的非线性常微分方程,然后用常微分方程求解器迭代求解;还导出了用于非线性分析的样条函数线法增量方程;最后给出了算例．     

Global optimization of tool path for five-axis flank milling with a cylindrical cutter

In this paper, optimum positioning of cylindrical cutter for five-axis flank milling of non-developable ruled surface is addressed from the perspective of surface approximation. Based on the developed. interchangeability principle, global optimization of the five-axis tool path is modeled as approximation of the tool envelope surface to the data points on the design surface following the minimum zone criterion recommended by ANSI and ISO standards for tolerance evaluation. By using the signed point-to-surface distance function, tool path plannings for semi-finish and finish millings are formulated as two constrained optimization problems in a unified framework. Based on the second order Taylor approximation of the distance function, a sequential approximation algorithm along with a hierarchical algorithmic structure is developed for the optimization. Numerical examples are presented to confirm the validity of the proposed approach. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50775147 and 50835004), the National Basic Research Program of China (“973” Project) (Grant No. 2005CB724103), and the Science & Technology Commission of Shanghai Municipality (Grant No. 07JC14028)     

实时修正函数模糊控制器组合优化设计

为了进一步优化模糊控制器的控制参数，以便实时地调整控制规则，提出其自适应能力，提出了一种具有5个控制参数的自调节模糊控制器。通过模拟退火算法离线组合优化5个参数，并引进一个具有惯性特性的实时自调节修正函数α（e,γ），根据动态过程的误差在线调整模糊控制器的规则，从而显著地提高其控制性能。通过对一阶、二阶及非线性对象的大量仿真结果对比表明，本控制器不仅可以实时调整控制规则，而且具有响应快、超调小（或无超调），稳态精度高等优点。     

基于不接触电极的电阻率探测方法

针对基岩裸露及其他不能或不允许使用接地电极的情况,采用不接触电极电法探测,数据采集连续进行,提高了交流电法的工作效率。采用双频发射方式,反映不同深度信息,在一定深度范围内同样达到测深的效果。研制了双频不接触电极发射机与接收机。在电极面积、形状对比实验基础上选择了线电极,并推导了装置系数,进行了不接触电极视电阻率法室内模拟实验和野外活断层探测实验。结果表明,不接触电极电法在浅层探测中与其他电法探测结果一致。     

ZrO_2陶瓷激光加热辅助切削加工技术

为了解决高强度、高脆性氧化锆(ZrO2)陶瓷材料加工困题的问题,对激光加热辅助切削(Laser-assisted machining,LAM)ZrO2陶瓷加工技术进行了研究。建立了热传递的三维模型,并采用ANSYS软件进行了温度场有限元仿真。搭建了切削试验系统并进行了加工试验。试验采用Nd:YAG激光器进行连续加热,红外线测温仪测量表面温度,压电式测力仪在线测量切削力,并对切屑形状、刀具磨损状态和加工质量做了研究。结果表明:相对传统切削加工技术,LAM加工技术能够有效地减小切削力,减缓刀具磨损和改善加工表面质量。