三次NURBS曲线的插值与应用

N URBS方法已经被广泛地使用在 CA D中。本文将通过三次 NU RBS曲线的矩阵表示给出三次NU RBS曲线插值方法 ,即反求三次 N URBS曲线控制顶点的算法 ,并给出数字算例和三次 NURBS曲线插值方法在船舶型线设计中的一个应用     

基于NURBS曲线的弯曲度评定方法及误差分析

弯曲度是指大长径比工件实际轴心线的弯曲走向趋势.本文根据NURBS曲线局部有理插值的特性,提出了一种能够得到光顺的三维数学模型的弯曲度评定方法,并对其评定误差与以前的方法进行了对比分析.经过数值模拟,结果表明这种基于NURBS曲线的弯曲度评定方法提高了弯曲度的评定精度,为大长径比工件压力矫直工艺参数分析改善了理论模型.     

五轴加工刀具姿态球面NURBS曲线设计及优化

基于刚体空间转动的四元数表达,以有理运动描述五轴数控加工中刀具姿态变化.将刀具姿态点等同于单位球面上的点,建立单位球面上的点和四元数空间中的点之间的一一映射关系,从而将离散刀具姿态插值问题归结为在四元数空间插值曲线设计问题.设计出的单位球面上的曲线(刀具姿态曲线)具有通常三维欧式空间NURBS曲线的表达形式,可以直接输入支持双NURBS插补的高端数控系统.基于四元数空间度量,以最小二乘准则优化刀具姿态NURBS曲线,明显改善优化前复杂曲面五轴加工留下的过切线.     

一种新的带有优化参数的曲线插值算法

提出了一种带有优化参数的有序点列插值算法.以给定的有序插值点列中每相邻两点划为一个插值区间;在[0 360°]的角度空间中,选取一系列固定间距的角度jθ并构建插值初始向量[cos(jθ)sin(jθ)];依次把初始向量代入首个插值区间中,按照算法选用适当的插值函数进行此区间内的插值并得到此区间内的插值曲线,并把插值曲线在此区间结束点处的切向方向向量作为下个相邻插值区间的初始向量,直至完成所有区间的插值;计算每条曲线的指标函数值,取使其达到最小值的θ所生成的插值曲线为最终结果.实验表明,此方法生成的插值曲线具有稳定性好、适应能力强和曲线光滑等良好性质,在计算机造型、反求工程及运动轨迹描述等工程领域有重要的实用价值.     

基于CAE技术的优化方法及其应用

讨论了基于CAE技术的优化方法及其工程实现方法。基于ANSYS的CAE分析对悬臂梁的截面形状进行优化的实例表明,基于CAE技术的优化方法能更加细致地对工程问题进行分析优化,可以同时得到优化方案以及与之对应的物理场分析结果。     

NURBS曲线插补技术研究

基于一种等弧长插补思想,综合考虑插补精度要求,实现进给速度随曲线曲率变化的调整.     

一种实时前瞻的NURBS曲线加减速控制方法

结合NURBS曲线加减速机制,依据插补精度与进给速度的关系,提出了一种实时前瞻的NURBS曲线加减速控制方法。在保证给定弓高误差的基础上,通过对速度尖点的划分,将NURBS曲线划分为若干段,并对各个分段进行相应的速度规划处理。在速度规划过程中,选择相应的加减速曲线,重新计算并修正加减速时间段,得到相应的速度和加加速度,从而得到平滑的速度过渡曲线。通过仿真比较,验证了所提出的实时前瞻的五段S曲线加减速控制算法的正确性、有效性和实时性。     

基于UG的NURBS曲线插补技术的应用研究

高速切削加工作为模具制造中重要的一项先进制造技术,NURBS曲线插补技术逐步得到应用。在UG中通过对连结分段、角度公差、拟合公差等参数的设置以及对UGCAM后处理器的修改,生成了NURBS曲线插补指令,从而驱动CNC机床实现了NURBS曲线插补的高速加工。     

基于NURBS曲线插补方法的数控加工品质探究

数控加工是机械制造行业非常重要的加工方式,适合加工一些形状不规则、精度要求高的工件,特别是曲面形状的零部件,传统的数控加工方式主要采用直线圆弧插补的方式进行,但是这种方式存在程序复杂、增降速频繁、表面粗糙等问题,为此,提出了采用NURBS曲线插补方法进行曲面零件的加工,并通过实践验证有效证明了NURBS曲线插补方法能够有效的提高零件加工精度与表面质量。     

NURBS柔性弧面凸轮曲线设计与优化

为使弧面凸轮在高速转动过程中有振动小、磨损小、精度与效率高等优点.利用NURBS优越的性能对现有的空间弧面分度凸轮的轮廓曲线进行设计,依据不同起止边界条件选定阶数并得到各种运动控制条件的NURBS柔性凸轮曲线.在标准双停留5次NURBS凸轮曲线基础上作多目标优化.采取依托NX"规律曲线"功能建立弧面凸轮三维模型新的建模方式,该法所构造的轮廓面曲线精确、效率高,然后利用MATLAB对NURBS柔性凸轮曲线和MS曲线进行对比.利用ADAMS对凸轮机构进行运动仿真,仿真结果表明,5次NURBS凸轮曲线的运动性能要优于MS曲线.用该方法制造的弧面凸轮有振动平稳、磨损小、运动性能好等优点.     

基于ISO14649的NURBS曲线插补技术的研究

在分析曲线插补原理的基础上,用最新的国际标准来表达曲线。以非均匀有理B样条为工具,利用NURBS强大的造型功能表示组合曲线,提出一种基于STEP—NC的非均匀有理B样条曲线插补方法。最后引入误差的控制,通过限定误差的大小来自动调节插补步长的大小,从而调节插补的速度,以达到高速高精度组合曲面加工的目的。     

基于多项式表示法的NURBS曲线插补算法

本文在NURBS曲线的递推矩阵表示法基础上,采用多项式表示法简化计算过程,并运用到插补算法中。该表示法与传统德布尔算法相比,简化了计算过程,提高了运算速度,还避免了递推矩阵表示法需占用大量内存资源的问题,为开发高速、高精度的NURBS插补算法奠定了基础。     

基于递归特征分析的NURBS曲线插补算法

在分析NURBS曲线公式中基函数递归特征的基础上,提出了一种新的NURBS曲线插补算法。该算法通过前一个参数增量值和前一段插补弦长来确定下一个参数增量值,进而实现对参数的密化。仿真实验结果表明,该算法在改善弦长误差和减小计算量方面优于Taylor展开插补算法。     

基于NURBS插补方法的五轴数控双样条曲线后处理研究

为得到NURBS插补方法的五轴数控NC代码,在完成相应的刀具路径源文件(CLSF)生成后,分析研究其后处理方法,并通过利用UG/GRIP二次开发语言在UG软件中生成相应的NC代码,生成后的NC代码在仿真软件中能很好的显示出其加工轨迹。     

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.     

NURBS曲线S形加减速双向寻优插补算法研究

由于非均匀有理B样条(Non-uniform rational B-splines,NURBS)曲线的弧长与参数之间无精确解析关系,并且进给速度总是受到非线性变化的曲线曲率的约束,因此基于S形加减速进行NURBS曲线插补时,减速点难以准确预测。传统算法通常是沿曲线单方向插补,不仅未考虑曲率对进给速度的持续限制,而且加减速分类与计算公式复杂。为此,提出运动路程未知情况下不依赖于弧长精确计算的正向和反向同步加速的插补新算法,实时动态地求解曲线段内最大进给速度和正反向插补会合点,从而实现处处满足全部速度约束条件的最优插补。该算法无需求解高次方程与繁琐的加减速模式分类,并可保证以确定的速度通过曲率极值点和曲线终点。通过两个插补实例证明算法简明高效,适应性好,能够满足高速高精度数控要求。     

NURBS曲线实时插补进给速度规划技术研究

为了解决NURBS实时插补进给速度规划过程中所存在的计算量大,实时性不高等问题,提出了离线进给速度规划方法。该方法在非实时周期内完成速度规划任务,并生成进给速度曲线。为了满足机床动力学约束,在规划过程中充分考虑了机床最大加速度和最大加加速度约束。仿真分析表明,该方法能够大幅减小实时插补周期的计算任务量,提高插补的实时性;同时,所规划的速度曲线满足机床动力学要求,具有良好的进给速度平滑效果,有利于提高插补精度。     

NURBS曲线插补过程中运动平滑处理

由于不能通过积分方法在短时间内精确计算NURBS曲线的长度,使得在数控加工过程中实时计算减速距离、判断最终减速段开始点变得非常困难。基于插补的实际情况,给出一种实时计算减速距离的方法,在此基础上,实现了基于梯形速度曲线的速度平滑处理以及基于S形速度曲线的加速度平滑处理。模拟结果表明,该方法在NURBS曲线实时插补过程中,在保证误差的基础上,满足了插补周期和加减速的要求,且实现了速度以及加速度的平滑过渡。     

NURBS曲线泰勒展开插补法的平稳性与改进研究

泰勒1阶或2阶级数展开是NURBS曲线迭代插补的常用方法,这种方法会导致弦长误差,从而导致速度波动与运动冲击。为此,分析了泰勒展开插补法的3种误差来源,提出了在1阶泰勒展开法基础上通过界定搜索邻域并采用二分插值搜索方法来精确求取插补点参数的改进方法。该方法充分利用了泰勒展开法的初始精度和NURBS曲线的局部线性特征。试验表明,平均位移相对误差降低至6.46×10-11,且每个插补周期的搜索不多于3次,从而有效抑制了速度波动,实现了高速平稳加工。     

NURBS曲线插补技术在刨削加工中的应用

为了解决数控刨削在刨削曲线的过程中存在的波动和表面质量问题,深入研究了功能强大的NURBS曲线插补方法、算法以及插补进给的加减速控制,并通过仿真模拟其在刨削加工中的应用,有效提高了运算速度,减小了速度波动,验证了该方法的可行性、实时性、正确性。