反求NURBS曲线及其插补算法的研究与应用

在模具设计和制造中,通过三坐标测量仪测量出复杂产品外形曲面上的型值点,通过NURBS反算构建NURBS模型。现代计算机数控系统中已经普遍使用NURBS插补,但大多数NURBS插补算法都致力于取得恒定的进给速度而不是轮廓精度。因此,提出限定弓高误差自适应进给速度的NURBS曲线插补算法,实现产品的精确造型与精密加工。     

腰轮转子建模与高速高精度加工研究与分析

建立了腰轮转子数字化实体模型;提出了在腰轮转子加工制造过程中,采用三次NURBS样条曲线插补替代通常的微直线拟合插补;研究了腰轮转子摆线段三次NURBS曲线插补算法;为了解决NURBS曲线自适应速度控制存在的速度冲击问题,采用S曲线加减速控制策略重新规划进给速度;应用MATLAB软件模拟摆线段三次NURBS样条曲线插补算法并与微直线拟合插补算法进行了比较;最后在数控机床上对三次NURBS样条曲线插补算法进行了数控加工验证并与微直线拟合插补算法进行了比较,结果证明NURBS样条曲线插补算法具有更快的速度和更高的精度。     

NURBS曲线数控插补方法及误差控制

本文针对数控加工系统对空间自由曲线高速高精度加工的需求,讨论了已知型值点的三次NURBS曲线反算法,给出了求解齐次曲线的带权控制顶点的矩阵形式线性方程组,并提出相应的NURBS曲线插补算法。同时为了保证自由曲线插补精度要求,提出了进给速度能随曲线曲率自适应调整,实现高速高精度插补误差控制的方法。     

基于FIR滤波的NURBS插补算法研究

在考虑数控加工精度和加工效率的基础上,针对传统加减速控制中减速点预测不准的缺陷,提出了一种基于级联滤波器的NURBS插补算法。该插补算法根据速度敏感点将要加工的曲线进行分段处理,避免了插补过程中的爬行与过冲,提高了加工质量。基于弓高误差的速度自适应调整使得加工精度一直在允许的范围之内,基于滤波器的进给速度控制方案使速度过渡平稳,提高了插补的效率。最后对提出的NURBS插补算法进行了实验仿真,结果证明该算法的可行性。     

基于进给速度敏感点识别的NURBS曲线平滑插补算法研究

提出了一种基于进给速度敏感点识别的NURBS曲线插补算法,该方法对于兼容NURBS形式的高档数控系统至关重要。粗插补计算造成的轮廓误差与插补经过该点时的进给速度大小有关,敏感点则可根据插补微段逼近时的弓高误差来界定。进而,根据相邻敏感点之间的距离,通过增设安全缓冲区等方法,进行速度曲线自适应规划。整体进给速度曲线可以由各部分进给速度曲线连接而成。为评价算法的有效性,采用3次NURBS曲线在三种不同进给速度指令下进行仿真计算。仿真结果证明,该算法很好地将轮廓精度和进给速度的平滑性进行了系统考虑,能在相邻危险点复杂分布的情况下执行柔性的插补控制。     

NURBS曲线插补在数控加工中的应用研究

进给速度的变化是机床产生振动和影响加工质量的重要原因之一。为了有效降低进给速率的变化率,从而达到抑制机床振动,提高加工效率和质量的目的。提出基于NURBS曲线插补方法对数控程序进行后处理,通过合理选择基函数、控制点、权因子等参数来实现拟合精度及进给速度的优化。以花瓣曲面零件作为数控加工对象,开展了NURBS曲线插补与直线圆弧插补方式的数控加工仿真与切削加工对比试验分析。结果表明,NURBS曲线插补加工方式具有减少数控加工时间,提高数控加工精度与表面质量,提升机床动态性能的优势。     

高速高精度数控加工中NURBS曲线插补的研究

针对复杂型面零件的高速高精度加工需要，深入研究了NURBS曲线直接插补方法。提出一种新的加减速控制方法，在提高轮廓精度的同时极大地减小了切削加工对机床造成的冲击；结合轮廓误差限、最大向心加速度的约束，自适应地控制进给速度的变化。对NURBS曲线插补算法进行了研究。并用C＋＋Builder5编程实现。插补实例表明该算法能保证高速、高精度。     

数控机床NURBS曲线插补运动误差分析与仿真

介绍了NURBS曲线插补算法,并指出实现NURBS曲线插补的关键是,在插补周期内由进给步长求得曲线参数的增量.分析了数字伺服运动误差产生的原因,建立了伺服系统差分方程.在不同的进给速率和曲率半径条件下,对工件轮廓误差进行了仿真.仿真结果显示,数控机床NURBS插补的轮廓误差与进给速度及给定曲线的曲率半径有关.在大的进给速率或小的曲率半径条件下,伺服滞后所引起的轮廓误差是不可忽视的因素.     

NURBS曲线数控插补算法研究

针对目前制造业对数控加工精度的要求越来越高,提出了一种包含插补误差和进给加速度实时监控的NURBS曲线插补算法,并以实例表明其高速、高精度性。     

一种自适应B样条插补算法研究

针对复杂轮廓零件数控加工的实际要求,设计了一种在可控弦高误差插补算法基础上加入前瞻功能的自适应非均匀B样条插补算法.该方法能够根据曲线的形状,自适应地调整进给速度,保持速度平稳,并通过前瞻模块在速度变化敏感区域对加减速进行处理,满足机床加减速要求.     

基于速度补偿的曲线运动轨迹控制

提出了一种基于NURBS曲线的自适应实时插补器,将任意曲线模型直接在数控系统中进行加工,避免了先将NURBS曲线分割成小段直线或圆弧而造成的精度误差和数据拥堵.提出一种自适应实时插补算法,控制进给速度与规划速度的偏移量始终在一个误差范围之内,以保证进给速度的平滑.将此算法的仿真结果与传统算法相比较,验证其高精度性;在DSP为控制器的X Y平台上验证其可实行性.     

NURBS曲线实时插补进给速度控制的研究

数控技术标志着现代制造业的核心,数控插补模块是数控技术中最为重要的模块之一。NURBS曲线是自由曲线的一种,由于其NURBS曲线的诸多优越性,使其能够很好的应用到数控领域中。NURBS曲线插补及加减速控制的精度和速度是CNC系统的重要指标。通过分析NURBS曲线的插补原理,提出了基于Taylor展开公式逼近NURBS样条参数。同时考虑速度波动于曲率的关系,弦误差与插补周期的关系,根据弓高误差调节进给速度,能够将进给速度波动控制在理想水平。     

全程S曲线加减速控制的自适应分段NURBS曲线插补算法

为满足现代数控加工的高速度、高精度要求,提出基于7段式S曲线加减速全程规划的NURBS曲线自适应分段插补算法。该算法根据NURBS曲线几何形状将其自适应分段,并计算曲线段各项参数值、对应S曲线加减速规划(速度规划为17种类型)中加减速类型和自适应调整速度曲线加减速时间。在固定插补周期下,与单独自适应算法、5段式S曲线加减速控制方法的仿真结果相比,在满足加速度与加加速度限制条件,且最大弦高误差不超过0.5μm时,该算法插补精度高于单独自适应算法,与5段式S曲线加减速控制方法近似,且其全程平均进给速度比5段式S曲线加减速控制方法平均进给速度提高21.7%,达到594mm/s。     

基于NURBS曲线的非圆曲线数控插补算法研究

针对目前数控加工系统中直线和圆弧插补存在的不足,提出了基于NURBS曲线的非圆曲线插补算法。并在NURBS曲线建模理论基础上,借助MATLAB软件建立了非圆曲线轴的数学模型,将生成的数学模型导入到UG中生成了实体模型。利用控制弓高误差的自动调节进给速度的插补算法对工程实际中的非圆曲线进行了仿真分析。仿真结果表明,此方法达到了预期的目标。     

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。     

实现高速高精度加工的智能NURBS插补算法研究

为了实现对模具等零件的高速高精度加工,研究了NURBS样条插补的完整算法,同时在此基础上提出了动态调节进给速度的智能NURBS样条插补,并采用模糊判断的方式解决了算法问题.实践表明,智能NURBS样条插补方法可以进一步地提高加工速度和精度.     

基于误差控制的NURBS曲线预估-校正实时插补技术的研究

针对传统直线逼近曲线插补方法引起进给速度不恒定而导致加工精度变差的问题,提出了一种基于误差控制的NURBS曲线预估-校正实时插补方法,并通过仿真分析了在NURBS曲线实时插补中,影响插补精度的参数以及影响的程度.     

基于冗余误差控制的非均匀有理B样条曲线插补算法研究

提出了一种能有效控制冗余误差的非均匀有理B样条曲线插补算法.该算法综合了等弓高误差插补算法和恒定进给速度插补算法的优点,小曲率情形时在保证加工精度的前提下,通过引入进给倍率因子,增大进给速度以改善误差过度冗余;同时在大曲率情形下,可控制弓高误差在限定的误差范围以保证轮廓精度.这样既可保证轮廓精度,又可提高加工效率.仿真实例证实了该插补算法的有效性和可行性.     

基于曲线长度自调整速度方程的非均匀有理B样条插补算法

针对非均匀有理B样条(NURBS)曲线加工过程中速度规划复杂、效率低以及机床震颤剧烈的问题,提出一种高效规划进给速度的NURBS插补算法。预处理过程计算出待加工NURBS曲线插补参数及误差速度,根据误差速度曲线分析加工路径的加减速情况,并基于加/减速区间长度自动调整三次多项式速度方程,实现平滑的速度与加速度曲线;实时插补过程采用基于Adams-Moulton方法计算初始参数,然后采用二分法对参数进行寻优,将插补过程中速度波动控制到加工要求精度范围内,从而降低机床的振动。通过MATLAB仿真,验证了所提算法加减速规划的高效性和参数计算的精确性,表明该算法在复杂曲线曲面加工领域可以提高机床加工效率与精度。     

一种基于反馈补偿的参数曲线数控插补算法

数控加工中,为了满足较高的加工精度和保持恒定的进给速度要求,提高数控系统加工复杂零件的能力,数控系统插补器需要采用较复杂的插补算法,其计算量大,耗时多,影响加工速度.针对这一问题,提出一种简单高效的数控插补算法,该算法引入反馈补偿思想,能对插补过程中产生的误差反复进行反馈补偿校正,直到满足插补的目标要求为止.仿真实例结果表明,提出的算法能满足各种不同参数曲线的加工,与常规插补算法相比,该算法通用性强、计算量小、进给率误差小、计算精度较高,大大缩短了加工时间,进而提高了加工效率.将反馈补偿算法在运动控制卡PMC32-600 DSP上进行实现,通过实际切削试验进一步证明,该算法能有效保证进给速度的恒定性和参数曲线的光滑性,有利于提高参数曲线的加工质量.