基于PLC的开放式数控NURBS插补功能的研究与实现

针对一种基于PLC的开放式数控系统,应用NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)曲线插补技术,对传统的自由曲线插补算法进行改进.同时根据STEP-NC标准对CAD/CAM/CNC一体化的新型数控插补方法进行研究,利用ActiveX技术实现了与CAD系统的数据交换,并在实验数控系统中加以应用.实验结果证明该插补算法可以有效地提高实时插补速度和精度,提高数控系统的工作效率.     

基于代数三角基的Quasi-Hermite曲线的构造与研究

数控系统的插补算法中常采用的Hermite样条曲线,由于算法递推速度低且逼近精度较差,限制了它在中高档数控系统实时插补中的应用.通过研究数控系统的样条曲线构造特点及其和CAD/CAM系统的样条曲线之间的关联,采用最佳平方逼近,并结合幅值、相位、摄动量的优化,在代数三角混合空间Γn=span{1,cos t,sin t,…,cos nt,sin nt}中,构造了一组高精度的基函数,生成了Quasi-Hermite曲线.应用该算法进行的数控系统插补实验中,不仅新样条曲线的递推插补运算速度提高了14.5%,而且逼近精度达到了10-4数量级,结果表明,基于新曲线的插补算法在提高了轮廓加工轨迹精度的同时,也提高了加工效率,满足了中高档数控平台中样条曲线的构造要求.     

三次B样条参数曲线插补算法及其特性分析

插补算法是数控系统的核心技术之一,插补算法的选择及算法特性直接影响到数控系统的控制精度、速度及加工能力等.文章介绍了两种三次B样条参数曲线插补算法,研究分析了算法的位置控制精度、插补速度稳定性等技术特性,对两种插补算法进行了对比,给出了插补算法的选取原则.     

NURBS曲线定时/中断插补算法的研究

通过分析数控系统加工时常用的NURBS曲线插补算法的特点,提出一种NURBS曲线定时/中断的插补算法,该算法可以缩短插补时间,同时也设计PC+DSP控制运动控制卡定时器中断控制伺服电动机调整插补轨迹完成定时/中断插补。仿真实验结果表明,该插补算法不仅满足运动控制的要求,而且也满足了高速高精度插补的要求。     

同周期控制NURBS曲线高速高精度插补算法研究

为实现对NURBS曲线的高速高精度加工,基于同周期控制思想,提出了一种同周期控制NURBS曲线插补算法(即数控系统的插补周期与伺服系统的控制周期同步).通过软件系统的模块化设计,将费时、复杂的运算经过合理设计安排到预处理模块;同时,为进一步提高算法运算速度和指令高速传输,在算法处理方面采用计算简单并能确保速度曲线平滑的移动平均加减速控制算法对曲线进行加减速处理;在硬件通讯方面采用双端口RAM作为传输接口.最后搭建系统实验平台并对同周期控制NURBS曲线高速高精度插补算法进行实验研究.实验结果表明同周期控制NURBS曲线插补算法可以实现高速高精度加工的插补控制.     

基于3次B样条曲线的快速直接插补技术研究

插补计算是复杂曲面直接插补技术中的关键技术,为了提高插补过程中的计算效率和计算精度,保证数控系统的实时性,针对刀具轨迹的B样条曲线模型,从直接插补算法原理以及B样条曲线数学模型出发,提出了基于3次B样条曲线的快速求值求导算法,采用B样条的节点插入技术与微分递推求值技术进行3次B样条插补,整个插补过程不涉及任何B样条基函数的求值求导计算。应用于数控系统中,实现对任意3次B样条曲线轨迹的插补,解决了目前传统插补器无法有效插补该类型轨迹的问题。仿真实现并对比现有的方法在计算效率和实时性方面有很大的优越性,并在自主开发的开放式数控系统平台上进行了加工验证。     

基于运动控制卡的三次参数样条插补算法

插补技术是数控技术中的核心技术,插补算法的选择直接影响到数控系统的加工精度和速度.充分运用GT400-SV运动控制卡开放式数控系统具有的双CPU的优点,综合考虑加工精度和加工速度的要求,采用累加弦长的三次B样条曲线插补算法,并利用VC 6.0编写插补程序,在固高二维运动平台上得到了实际验证.并对插补精度和效率进行优化.     

基于DSP的位模式插补算法研究

传统的插补算法都是依赖于曲线的数学函数表达式,对于无法得到具体方程表达式的曲线就难以适用,而如果采用位模式插补算法,就可以有效地解决这个问题。本文首先对位模式插补算法的原理进行了分析,然后在通用的DSP芯片上通过实例对算法进行了验证,最后对存在的主要问题进行了讨论。实验结果表明:位插补算法简单、有效并且对插补数据的形式没有要求,在数控系统已经具备了较实用的直线插补和圆弧插补功能的基础上,位插补可以为比如样条插补、函数曲线插补提供一条途径。     

基于STEP-NC的NURBS曲线插补技术研究

文章详细讨论了旧的数控编程接口标准ISO6983的缺点,研究了基于新数控编程接口标准STEP-NC的数控系统中的NURBS插补技术.详细讨论了NURBS插补算法,并进行了误差分析.STEP-NC数控系统能够直接处理由NURBS表示的几何信息和加工工艺信息,通过采用STEP-NC新数控编程接口,确保零件的NURBS曲线曲面几何信息和加工信息完整的输入到数控系统.NURBS插补程序量少,速度快,精度高,有利于提高生产率和改善产品质量.NURBS插补技术的研究为进一步研究STEP-NC数控系统奠定了基础.     

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.     

CNC机床中的NURBS插补

基于ＮＵＲＢＳ的表达方法，构造了ＣＮＣ系统中实现ＮＵＲＢＳ插补的快速算法。     

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。     

A bisection method for the milling of NURBS mapping projection curves by CNC machines

The concept of non-uniform rational B-spline (NURBS) mapping projection curves (NURBS-MPCs) is proposed in this work. A NURBS-MPC is a projection curve on a NURBS surface of a NURBS curve. The bisection method is used to interpolate NURBS-MPCs. Using an assigned chord, the interpolation of a NURBS-MPC can be obtained easily, and the milling precision of the NURBS-MPC can be controlled effectively. Based on the NURBS theory, the bisection method, and the parametric programming method, an online NURBS software package (NURBS-SP) for FANUC 0i-MB/MC/MD CNC system and an offline NURBS toolbox (NURBS-T) for Matlab have been developed. Using an example of a planar NURBS curve, a NURBS-MPC is created on a NURBS surface. The simulation and milling of the NURBS-MPC show that the bisection method is feasible and effective. The online NURBS-SP endows the NURBS interpolation function for those CNC systems only equipped with linear interpolation (G01) and circular interpolation (G02/G03) and extends the interpolation functions and machining capability of low-middle level three-axis milling machines. The interactive application of the NURBS-T and NURBS-SP can accomplish the design, simulation, and milling for NURBS-MPCs. This feature makes them to have broad application prospects in CNC machining industry.     

NURBS插补技术在复杂曲面数控加工中的应用

分析了NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)曲线直接插补技术相对于传统数控系统中采用的直线或圆弧逼近对NURBS曲线数控编程的优越性;探讨采用NURBS曲线插补技术的CNC机床曲线曲面的加工方法以及实际应用中需要进一步解决的问题。     

逐点比较法直线插补算法的研究

插补算法是数控系统的核心技术也是关键性技术,为了能够提高数控机床的性能,人们一直在探求一种速度快、精度高的插补算法。该文针对传统逐点比较法存在的不足,提出了一种新型插补算法,对新型插补算法作了详细的阐述,并对两种算法的具体插补实例进行分析。分析结果表明,改进算法的插补速度、精度都要高于传统算法,将改进算法应用于数控系统中有利于提高数控机床的性能。     

CNC programming system for complex components based on KBE within integrated environment of CAD/CAPP/CAM

To promote the research and development of modern digital and intelligent manufacturing technology and overcome shortcomings of computerized numerical control(CNC) programming for complex components, an innovative idea has been proposed to introduce knowledge based engineering (KBE) into the field of CNC programming within the integrated environment of CAD/CAPP/ CAM. This paper constructs the architecture of CNC programming based on KBE within CAD/CAPP/CAM and explores the key technology of applying KBE to CNC programming — knowledge representation, knowledge acquisition, knowledge reasoning, and generalized knowledge base system of CNC programming. The integration of the CAD/CAM system and the CAPP system of enterprises has been achieved by taking the powerful CAD/CAM system of UG NX as a platform. The prototype system of CNC programming for complex components based on KBE within CAD/CAPP/CAM has been developed by means of UG/Open,VC ++ 6.0, and SQL Sever 2000. Finally, a frame example, one of the complex components of a marine diesel, is presented, and the academic production and the intelligence of the system are verified.     

一种新型数控逼近曲线的理论与应用研究

论述了在数控机床上，利用通用数控系统并结合特殊机械结构生成阿基米德逼近曲线的一种新方法，分析了该逼近曲线的基本几何规律，指出了该曲线的几何特征，推导了其逼近误差的计算方法。在此基础上，讨论了在涡旋压缩机关键零件涡旋盘的数控加工中采用阿基米德逼近曲线的应用实例，分析了新型逼近曲线及直线、圆弧逼近曲线的逼近规律，指出了阿基米德逼近曲线的优点、应用意义及其工业价值。     

基于CimatronE的刀路后处理方法与实践

由CAD/CAM软件的后置处理文件完成的程序代码不具有普适性。以CimatronE的后置处理文件和华中数控系统机床为实例,详细阐述了设置与修改刀路后处理文件的方法,目前该方法已经广泛应用于生产实践。     

基于CimatronE的刀路后处理方法与实践

由CAD／CAM软件的后置处理文件完成的程序代码不具有普适性。以CimatronE的后置处理文件和华中数控系统机床为实例,详细阐述了设置与修改刀路后处理文件的方法,目前该方法已经广泛应用于生产实践。     

CNC参数曲线实时插补进给速度控制方法

通过分析数控加工中参数曲线的实时插补原理和进给速度控制原理,指出了Taylor展开算法和“参数－弧长”分段拟合算法用于参数曲线的实时插补具有理论上的局限性,并对CNC实时插补进给速度控制问题给出了本质描述,提出了基于牛顿迭代法的解决方案,给出了算法流程。仿真对比实验表明,该算法具有稳定性好、收敛快、运算量小、精度高等特点,满足实时运算要求,能够将进给速度波动率控制在理想水平。