NURBS曲线高速插补中的前瞻控制

利用二次遗传算法对NURBS曲线进行预处理,找到曲线上的曲率极大值点集--刀具进给方向突变点集;建立机床动力学性能和曲线几何性能的混合约束条件,生成曲线插补的前瞻控制信息,包括进给方向突变点的安全进给速度与加速度,以及极大值降速点.在NURBS曲线的插补中,利用前瞻控制信息实时优化进给速度,以提高插补的精度、效率以及稳定性.     

曲率单调分割NURBS曲线及双侧优化进给速度

针对常用速度规划方法忽视速度与NURBS曲线参数点之间贴合程度影响轮廓插补精度的问题,提出按曲率单调性分割NURBS曲线及其规划进给速度的算法.首先分析了NURBS曲率单调性;其次按照临界曲率点、临界曲率值点及曲率单调性转折点分割NURBS曲线,并求取各分段弧长;最后结合机床动力学性能,从曲率临界点出发,用S曲线分别向前、后2个方向朝曲率临界值点、曲率转折点优化进给速度.与常用规划算法进行对比的结果表明,该算法可以通过加工时间的较小延长,极大地提高轮廓插补精度.     

一种改进的NURBS曲线插补算法

针对NURBS曲线曲率变化过快或出现曲率不连续点会导致插补进给速率变化过快,超出机床的加减速能力。提出一种利用NURBS曲线曲率特征的改进插补算法。该算法根据NURBS曲线曲率的变化情况将曲线分成曲率平缓段和曲率突变段,在前瞻过程中扫描出曲率突变段,获得该段的起始点、终止点及最低速率点等信息,采用梯形加减速方法对该段进行速度规划,以满足机床动态特性,实现在曲率平缓段以指令速度插补,在曲率突变段以规划速度平滑插补。仿真实验结果表明,在保证加工精度的前提下,该增强算法以较高效率实现了曲率突变段的平滑插补。     

基于弧长的渐开线插补新算法

现有的圆的渐开线插补方法没有利用弧长作为计量方式的算法,基于该情况,提出一种新的渐开线插补算法.分析曲线曲率与插补误差的关系,确定使用直线加减速算法控制插补速度.依据数字增量插补算法原理,根据进给速度和插补周期,确定每步的进给弧长.利用弧长公式求出渐开线的弧长表达式,根据前一个插补点的滚动角确定相邻插补点的滚动角及坐标,计算出各个坐标轴的进给量.该方法既保证加工质量又保证加工速度,即为高精高速的渐开线插补新算法.     

NURBS曲线高速高精度加工的插补控制

针对复杂零件高速精密加工的需求,提出了一种NURBS曲线的实时插补算法,它基于NURBS曲线的矩阵表示,通过适当的插补预处理、运用参数预估计与校正的插实施以及合理的近似计算方法,简化了插补的实时计算,保证了算法的实时性,特别是引入了插补误差和进给加速度的实时监控,使进给速度能随曲线曲率自适应调整,实现了NURBS曲线高速高精度加工的插补控制。     

运行时间周期化工业机器人模型迭代寻优NURBS轨迹插补

为满足工业机器人高精度复杂曲线运动的需求,本文提出运行时间周期化工业机器人模型迭代寻优NURBS轨迹插补算法.首先,根据轨迹最大轮廓误差和机器人动力学特性对曲线分段.随后,提出优化回溯算法,使各子曲线段均可用S曲线加减速规划.之后,为保证机器人在进给速度极小值处不超速,将各加减速阶段运行时间调整为插补周期的整数倍,并对子曲线段衔接处速度平滑处理.最后,提出模型迭代寻优曲线插补,大大降低了速度波动率.仿真试验表明,该方法插补轨迹的各项指标均满足要求且最大速度波动率仅为0.000099%.真机试验也验证了该方法可有效减小轨迹误差.     

静脉采血机器人NURBS曲线轨迹规划研究北大核心CSCD

为研究静脉采血机器人在针体植入过程中的NURBS曲线轨迹规划问题,以提高NURBS曲线的插补精度、系统运行过程中的平稳性为优化指标,提出了基于Simpson法的NURBS插补算法求解预估插补参数,并改进预估插补参数校正法来简化计算。采用基于正弦加速度曲线的NURBS插补速度规划方法并在法向加速度和弓高误差的共同约束下,控制插补速度并保证加速度连续。最后在设计的静脉采血机器人上用MATLAB进行仿真分析。结果表明,该算法简化了插补计算,降低了弓高误差,提高了插补精度,并有效控制了速度波动率,使运行平稳、运行轨迹连续平滑。     

改进的NURBS曲线预估校正插补方法

现行的NURBS曲线参数预估校正插补方法不能预估最开始的两个参数,而且不能控制预估参数迭代修正的次数。提出改进的NURBS预估校正插补方法,该方法预估插补点参数,根据最大进给步长约束、轮廓误差约束以及法向加速度约束,判定预估参数与实际参数的误差,当误差在允许范围内,则对参数步长增量进行调整,否则进行迭代修正。仿真实验结果表明,新方法通过对参数步长增量的调整,使得预估参数更加接近实际参数,较现有方法有效减少了参数迭代修正的次数,利于实时插补的实现。     

基于等参数线法离散NURBS曲面的插补算法

在模具和航空等制造业,常会遇到复杂曲线曲面的数控加工。为满足提高加工NURBS曲线曲面精度和高速加工的要求,提出了将NURBS曲面采用等参数线法离散成一族NURBS曲线的直接插补算法。优点是可将一阶、二阶导矢和控制弓高误差而自动调整进给速度的计算放在插补前的预处理中集中进行。     

参数曲线插补自适应加减速控制方法研究

CNC系统中参数曲线插补广泛地应用于复杂轨迹的生成.为了弥补参数曲线插补时加减速能力的不足,提出自适应的加减速控制方法.在插补预处理中,对轮廓误差引起的速度变化曲线进行分析,在加加速度满足要求的同时,对加速度的变化进行控制.应用该方法,在保证系统加工精度的基础上,可以根据曲线的形状,自适应的调整进给速度,使进给速度变化趋于平滑,有效地避免了加速度和加加速度的变化对伺服系统造成的机械冲击.文中给出了B样条曲线插补的实例对控制方法进行了说明和验证.仿真结果表明,该方法切实可行而且有效.     

基于NURBS曲线直接插补算法的嵌入式数控系统设计与实现

提出了一种结合486SX级别的X86微处理器和可编程逻辑器件CPLD两级控制的嵌入式数控系统设计方案,阐述了该系统的硬件接口电路设计;提出了基于改进S形加减速的NURBS曲线直接插补算法,在满足最大弦高误差、最大法向加速度以及最大进给速度要求的情况下,对插补曲线的加速段和减速段进行速度规划;最后采用基于该插补算法的嵌入式数控系统,在半圆形毛坯上进行了五角星NURBS曲线的实际加工,验证了所设计嵌入式数控系统的可行性和有效性,具有一定的工程应用价值。     

NURBS曲线参数插补的实时前瞻算法

针对引入自适应插补算法而使机床在进给过程中产生的进给速度突变,进给加速度超出机床最大允许值的问题进行了研究,提出了一种利用回溯和重插补的前瞻方法。当进入曲率敏感区域时,向前追溯已插补点,找到一个符合进给速度校验的点,从该点进行重新插补,将所得的插补速度代替之前自适应存储的速度,达到自行调整进给速度的目的,使得插补加速度在机床的允许范围内变化,保证机床平稳运行。仿真和实验结果验证了所提算法的有效性和实时性。     

基于Adams-Bashforth-Moulton预估校正法的NURBS插补算法研究

针对传统的基于连续微小线段的插补方法在复杂零件型面加工中具有插补误差大和速度波动大等不足,对NURBS曲线的插补原理、插补参数计算、速度波动等方面进行了研究,结合加工弓高误差、法向加速度、法向加加速度等约束条件进行了速度规划,提出了一种基于Adams-Bashforth-Moulton(ABM)预估校正法的NURBS曲...     

反向插补的NURBS曲线前瞻插补算法

为了避免现有NURBS曲线前瞻插补算法在确定自适应减速起始点时不够准确而产生的减速距离大于实际需要距离的问题,防止插补出现低速运行区域,提出一种基于反向插补的减速点确定方法.在该方法中,前瞻算法从减速区域的终止点开始,采用S型加减速规划进行逆向插补,以确立逆向插补曲线与自适应插补曲线的交区间,将交区间的起始点作为自适应减速区间的起始点,并再次进行前瞻插补,得到理想的减速区域速度规划方案.仿真实验结果表明,文中算法有效地避免了插补过程中的低速运行现象,提高了插补效率.     

基于开放式机器人控制器的NURBS路径插补方法的实现

给出了一种六轴弧焊机器人的实时NURBS路径插补方法．使用开放式机器人控制器系统作为试验平台,NURBS曲线通过迭代最近点的拟合方法获得．阐述了NURBS路径插补器的末端速度控制原理,对常见的机器人末端运动速度为梯形分布时的情况进行了讨论．最后举例论证了该方法的可行性,并将其与通常使用的点到点逼近的方法做比较,充分体现了该方法的优越性．     

NURBS曲线实时插补中的速度规划算法

大多数现有的NURBS曲线实时插补算法并未考虑速度方向的变化给各运动轴带来的影响,这会导致加工过程中单轴速度的剧烈变化.提出一种能保证各运动轴平稳运行的速度规划算法,它在满足精度要求的前提下,通过控制切向加速度和加加速度进行速度平滑,并根据各运动轴的当前速度和机床的实际性能再次调节进给速度,保证了机床的平稳运行.模拟实验证实了该算法的有效性.     

数控系统新参数域样条曲线加工算法

针对样条曲线参数域与时间域不一致,导致在数控系统的连续微段加工中,重构样条曲线无法快速递推插补,计算效率低;而直接等参数增量递推,又会带来节点速度突变、位置精度差的问题.故提出了实现参数域和插补周期数统一的域变换算法,建立了新参数域下的五次样条曲线,并且给出了基于该曲线的柔性加减速条件下节点切矢量及二阶导矢预计算,及曲线快速递推的算法.应用新算法的微段加工实验表明,加工效率提高了约3.3倍,而递推插补运算时间的减少到直接利用曲线公式插补的1/3.因此算法通过新型样条重构及快速递推提高了插补计算的速度,同时,在保证精度的条件下,基于新样条的速度规划减少了微段加工频繁加减速,提高了加工效率,提升了数控系统的性能.     

曲率自适应条件下特征点选取的非均匀B样条曲线插值方法

针对计算机数控编程阶段生成的海量离散刀位数据,在满足预设插值精度的条件下,提出一种基于曲率自适应选取特征点的非均匀B样条曲线插值方法.首先,采用相邻3点形成近似圆弧的方法计算各个离散刀位数据点的曲率,将曲率分段点、曲率极大值点等特征数据点作为初始插值数据点,构造生成初始非均匀B样条插值曲线;其次,建立插值误差计算模型,...     

笛卡尔空间轨迹平滑过渡的前瞻插补算法

为了解决由于六轴串联工业机器人由于笛卡尔空间运动轨迹不平滑导致频繁启停的问题,提出了基于三次准均匀B样条曲线的前瞻插补算法实现轨迹平滑过渡和提高运行效率。该算法采用三次准均匀B样条曲线作为笛卡尔空间中相邻轨迹的过渡曲线,根据过渡曲线的曲率求出过渡曲线的速度约束,利用速度前瞻根据各轨迹段长度规划出合适的衔接速度,对各轨迹段分别采用非对称S曲线加减速控制,通过等时插补获得实际插补点。在六轴串联工业机器人的控制平台上进行实验验证,结果表明,相较于传统算法,该算法可以使六轴串联工业机器人在笛卡尔空间的运动轨迹更加连续与平滑,运行效率得到了有效提升。     

基于DSP的NURBS曲线插补控制

本文介绍了一种基于TMS320LF2407aDSP芯片的运动控制卡的设计方法及NURBS插补的概念,提出了实现NURBS曲线插补的一种实时方法,采用基于参数递推预估与校正的参数曲线插补算法,有效地简化了插补过程中的轨迹计算,避免了对曲线的直接求导和曲率半径等复杂计算,该算法显著减小了插补计算时间,从而能够适应运动控制系统的高速高精度要求。