基于速度指令波动的NURBS曲线插补算法研究

由于NURBS曲线的弧长是曲线参数的非解析积分形式,因而曲线弧长的准确参数化是插补计算的关键。通常,基于泰勒展开或曲线弧长多项式拟合的近似求值方法被用于插补计算;然而,截断误差的引入最终会导致速度指令波动,影响数控加工精度。针对具有最小速度指令波动的NURBS曲线插补算法研究,首先提出了曲线参数-弧长的三阶拟合多项式方法;然后以该方法计算结果为初值,并提出了求取精确曲线参数的弦截速度校正方法;最后进行了仿真验证。仿真结果表明,所提出的方法计算量小,提高了曲线参数的计算精度,相比于现有的方法,速度指令波动有很大减小。     

NURBS曲线敏感点速度平滑插补算法研究

NURBS插补相对于传统直线和圆弧插补具有极大优势,但其存在敏感点区域插补速度波动剧烈而引起超出机床加工运动能力范围的问题。为了提高NURBS曲线插补运动学性能,改善其加速度和加加速度轨迹突变问题,提出一种NURBS曲线几何特性的敏感点区域速度平滑的插补算法。其通过搜索G1或G2不连续的断点和具有大曲率的关键点,在这些敏感点处分别利用FIR级联滤波器进行S型加速度的平滑速度规划,而后采用断点处速度近似调整的方法,来对其运动学特性进一步改善。仿真和实验结果表明,该算法在敏感点处平滑速度规划和运动学性能良好。     

NURBS曲线插补算法的研究

根据非均匀有理B样条曲线（NURBS）的定义,提出了一种NURBS曲线插补格式和方法.并通过对3次NURBS曲线插补在matlab6.5上运行仿真实验.实验表明,此种插补方法能够加工出符合要求的NURBS曲线.     

NURBS曲线插补算法的研究

针对目前制造业对数控加工精度要求越来越高的要求,介绍-种改进后的NURBS曲线插补算法,以实例表明其高速、高精度性.     

NURBS曲线实时插补算法研究

提出了一种包含插补误差和进给加速度实时监控的NURBS曲线实时插补算法,该算法有效的避免了曲线求导和曲率的复杂计算。运用参数的对分法预估下一插补点,极大限度简化了插补的实时计算,保证了算法的实时性。     

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。     

NURBS曲线修正插补算法的研究

NURBS曲线插补参数递推一阶、两阶求解比较复杂,加工误差较大。本文介绍一种NURBS曲线修正的插补算法,该算法不仅满足加工对精度方面的要求,同时也满足实时性的要求。最后,通过在matlab7.0上验证该算法是正确的,符合NURBS曲线插补的要求。     

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。     

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。     

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。     

A NURBS interpolation algorithm with continuous feedrate

The high-speed precision machining of a part requires minimal feedrate fluctuation and contour error, and parametric spline interpolations have proven to be superior over linear and circular interpolations. However, parametric spline interpolations may result in large feedrate fluctuation due to an inaccurate mapping between the spline parameter u and the displacement S. This paper presents a non-uniform rational B-spline interpolation algorithm with compensatory parameter to minimize feedrate fluctuation and contour error. Since the cubic or quintic polynomials expressing the u-S mapping are acquired, they can be calculated by two consecutive interpolation points with the continuity condition. Thus, the parameter u can be calculated quickly and accurately by substituting the desired displacement S into the cubic or quintic polynomials. Simulation shows that the feedrate fluctuation of the proposed algorithm is much smaller than that of Taylor interpolation algorithms and Feed correction algorithm.     

一种优化的NURBS曲线插补算法

为弥补目前非均匀有理B样条插补算法的不足,提出一种优化的非均匀有理B样条曲线插补算法。算法采用插补前S曲线加减速方法,不仅优化了前瞻过程,而且在回溯过程中考虑了短样条的情况。算法对长样条和短样条非均匀有理B样条曲线能用统一的方法进行插补,通过引入环形缓冲区和预插补(非离线),提高了加工效率,同时合理地安排插补任务增强了系统的实时性。通过MATLAB仿真,验证了算法的有效性。     

An accurate NURBS curve interpolation algorithm with short spline interpolation capacity

In this paper, a novel and accurate real-time non-uniform rational B-spline curve interpolation algorithm is proposed. This algorithm not only considers chord errors, feedrate fluctuations, jerk-limited, and acceleration/deceleration (Acc/Dec) capabilities of the machine, but also optimizes the look-ahead process. In the meanwhile, it improves machining efficiency by adding the circular buffer and pre-interpolation (non-off-line) and enhances the real-time performance by removing the time-consuming calculation from the interrupt service routine. Furthermore, the proposed interpolation algorithm can interpolate both the long spline and the short spline with uniform method. The advantages of the proposed method were confirmed by the simulation results.     

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。     

基于Hamming法的新型NURBS曲线插补算法研究

针对零件曲线曲面加工过程中,传统插补方法逼近误差大和速度进给波动大等众多缺点,对NURBS曲线的插补原理、速度规划、插补参数计算等方面进行了研究,对弓高误差、法向加速度、进给加速度过大的情况进行了考虑,提出了一种基于Hamming法的新型NURBS曲线插补算法,对基于Hamming法线性递推得到的参数预估公式进行了具体说明,对基于Lagrange的参数校正机理进行了详细阐述,最后使用Matlab软件对此插补算法进行了实例仿真。研究结果表明,该算法简化了参数插补的计算,保证了插补的实时性;同时提高了插补精度,在限制加速度及速度波动方面具有很好的效果。     

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。     

一种参数预估-校正的NURBS曲线插补算法研究

提出了Milne-Simpson参数预估-校正的NURBS曲线插补算法.详细阐述了参数插补预估及校正机理.采用最大弓高误差、最大进给速度和最大法向加速度约束,以便实时调整插补进给步长,从而满足了NURBS曲线插补的高速和高精度要求.     

基于速度平滑控制的高效非均匀有理B样条曲线插补算法

为提高曲面加工的质量和效率,提出了一种基于冗余误差和速度平滑控制的非均匀有理B样条曲线插补算法.该算法先按照曲率大小将非均匀有理B样条曲线分段,再根据数控机床最大加速度调整分段.消除了曲率突变对加工的负面影响.同时为每个分段分别设置合适的编程进给速度,提高了加工效率.最后提出两段速度平滑控制方法,使速度过渡更为平滑.模拟试验证明了该算法的有效性.