时间分割渐开线插补新算法

渐开线是机器零件中重要轮廓曲线之一。普通数控系统没有渐开线插补功能，故无法加工。时间分割是典型的数据采样插补算法，它较之脉冲增量插补法有一系列优点。渐开线要实现时间分割插补算法，其关键是要在很短的插补周期内，计算出各坐标轴的进给增量，因此要找到既简单而又精确的插补计算公式，特别是要避免复杂的、耗时的三角函数运算。文章提出了一个基于圆弧插补的渐开线时间分割插补的新算法。而所用的圆弧插补也有别于现有文献记载的方法：因此这个方法计算简单，结果精确．可以用于数控加工。     

直接函数计算法在数控雕刻机中的应用

直接函数计算法是数字增量插补的一种算法,与脉冲增量插补相比,具有单个插补周期内位移增量大(多于一个行程脉冲增量)的特点,能够达到较高的进给速度.在数控雕刻机控制软件中用直接函数计算法取代脉冲增量插补,能够满足高速高精度的要求,并用C语言编程实现.同时,文章还提出了基于"拐点"判断准则的速度预处理技术,以及一种具有"前瞻"功能的速度自动控制技术.在以ARM7为CPU的S3C44BOX单片机中运行,改善了运动平稳性,平均加工速度和精度也明显提高.     

数控系统解析函数曲线的数据采样插补算法

在数控机床中，对解析函数曲线进行直接函数插补运算，可以得到高的精度和加工质量。文章讨论了数控机床中一般解析函数曲线的数据采样插补算法，具有普遍意义。     

用于六轴联动数控电火花加工的广义单位弧长增量插补法

针对复杂形状型腔零件的电火花成形加工中以参数曲线形式所描述的运动轨迹,在单位弧长增量法的基础上,研究了由参数曲线表达式直接生成各轴进给脉冲的多轴联动轨迹精插补方法——广义单位弧长增量法。该方法以脉冲当量作为各轴统一单位,将直线轴运动视为一个合成运动、每个旋转轴运动视为一个独立运动,各运动之间通过弧长比例决定插补进度,并将最长运动的每步弧长增量取定为一个脉冲当量,使每个插补周期内每个轴的运动量不大于一个脉冲当量,可将插补误差控制在与机床分辨率所决定的最小单位长度相近的范围内。仿真实验结果表明:该算法与传统的数据采样法相比,能以较小的存储空间消耗量达到较高的插补精度。最后,通过闭式整体叶盘的成形加工实验验证了该算法的稳定性和可靠性。     

基于Bresenham算法的快速直线脉冲增量插补算法

通过对Bresenham直线生成算法进行改进,提出一种适用于电脑绣花机的快速平面直线脉冲增量插补算法。阐述Bresenham算法的基本原理,以及基本原理在插补中的应用,通过提出两个结论并加以证明对算法进行了改进。新算法在插补应用过程中只进行整数运算,每次插补可以得到多个进给步的两坐标轴进给脉冲增量。通过编写代码对新算法进行实现,并通过试验对比,展现新算法在直线生成中的运算效率明显高于传统插补算法。     

参数曲线插补中一种截断误差补偿方法

参数曲线插补是高档CNC系统中的一项重要功能，针对目前参数曲线插补算法中截断误差的问题，本文从数据采样的插补原理出发，提出了一种截断误差补偿算法，有效地提高了插补精度，本算法对复杂曲面高精度加工具有十分重要的应用价值。     

基于数控复杂平面曲线插补的一种新方法

对数控插补原理和离线插补策略进行分析,着重讨论数字积分法在复杂曲线插补中的应用。在分析传统算法不足的基础上,提出一种新的复杂曲线插补方法:借助Matlab工具进行曲线拟合,然后再利用数字积分法对拟合的曲线进行插补。实验结果显示,这种方法可行,而且可选择不同的脉冲当量来满足不同的插补精度要求。     

基于DSC和FPGA的运动控制卡设计

针对四轴运动控制卡进行研究,设计了一种基于数字信号控制器DSC和FPGA双核架构的四轴数字量和模拟量运动控制卡;开发了数字脉冲输出模块、模拟量模块、标志位模块、编码器接收模块及接口电路等硬件;基于开发的硬件系统,实现了运动控制粗精两级插补算法,粗插补采用数据采样算法,精插补采用数字积分法,完成了控制卡软硬件调试。实验结果表明:控制卡实现了步进电机和伺服电机的多轴精确位置控制,性能稳定,可以满足多数工业场合应用。     

快速数字积分插补算法及其实现

在数字积分（DDA）插补原理的基础上提出了一种可实现多坐标的空间直线插补与圆弧插补的快速数字积分（DDA）插补算法，该算法与普通DDA法相比，具有运算简单，循环次数少，插补速度快等优点，且能获得均匀的输出脉冲分布和稳定的合成进给速度。     

超声检测自动扫描系统插补方法

提出了一种基于PC机的五轴超声检测自动扫描系统的专用插补方法,该方法综合了脉冲增量插补法和数字增量插补法的优点,具有插补精度高、运算速度快的优点,适合于各种复杂曲面的自动扫描和检测。     

CNC系统中"S曲线加减速"规划算法的研究与实现

速度控制、位置控制、多轴联动、直线插补和圆弧插补等是开放式CNC(Computer numerical control)系统的关键技术。运动过程中的升降速控制是高档CNC系统开发中的一大技术难题。优良的升降速控制能在很大程度上提高加工精度。对S曲线加减速算法进行了深入的理论和应用研究,通过该算法使系统的速度变化尽可能的平稳,实现系统加减速的柔性控制,减少对电机的冲击,延长整个系统的使用寿命。应用于工业PC、基于TMS320LF2407A的运动控制器、Lexium17D伺服驱动器和伺服电机组成的伺服系统中,其效果明显优于“梯形曲线加减速”。     

六轴联动电火花加工数控系统及机床

针对闭式整体涡轮叶盘的特殊加工要求,充分利用六轴联动所能提供的空间可达性．提出并实现了一些专门用于加工闭式涡轮叶盘的特殊功能,旨在大幅提高系统的加工效率与精度。降低加工成本。基于开源操作系统与可编程运动控制器,开发了六轴联动电火花加工数控系统．用于控制3个移动轴和3个回转轴的同时插补。该系统包括连续平滑的空间曲线路径及电极空间姿态角的六轴联动单位弧长增量法直接插补技术、曲线路径的六轴联动伺服进给与回退技术、曲线路径的六轴联动抬刀技术等。六轴联动极大地提高了加工柔性与自由度。使该系统可用于更多类型、更复杂曲面的加工。     

基于ASGSO的数控机床进给伺服系统分数阶控制

为满足数控机床对加工精度的要求,针对交流永磁同步电机驱动的进给伺服系统在不同工况下存在的扰动、摩擦、变负载、惯性力矩等非线性问题,设计一种自适应步长的萤火虫算法(ASGSO)优化的分数阶PID控制器(ASGSO-FOPID)。FOPID控制器相比传统控制器动态性能突出,能够对非线性环节进行更好的控制。利用ASGSO算法全局搜索能力,获得最优数控机床进给伺服系统分数阶PID控制器参数。建立数控机床进给伺服系统模型,分别采用PSO-FOPID、状态转移STA-FOPID、ASGSO-FOPID控制进给伺服系统进行对比。仿真和实验结果表明：提出的ASGSO-FOPID控制器具有跟踪速度快、抗干扰能力强、精度高等优点,该方法能够有效地提高数控机床的定位精度和加工精度。     

基于开放式计算机数控系统的插补软件模块开发

插补任务是数控系统的核心任务之一,插补完成的质量和效率对零件的加工质量和效率有极大的影响。开发数控系统插补软件模块及插补算法选择的人机交互界面,用户可以自主选择加工所需的插补算法,使得系统具有更大的开放性。     

开环CNC系统数据采样插补的关键技术研究

在开环数控系统中采用数据采样法插补,可以有效提高系统性能.但要求其中的精插补脉冲必须均匀的分配到插补周期中.文章提出的精插补算法彻底地解决了精插补中任意给定脉冲数在插补周期中均匀分配的问题.     

基于数字化编码-播放体系结构的电火花线切割加工数控系统

借鉴网络音视频制作与播放模式,提出了一种基于"数字化编码-播放"的新概念灵巧数控系统的体系架构及系统实现方法。该系统采用客户端/服务器模式,将复杂轨迹运动数字化,即插补过程与机床运动控制分离,以异步运行模式取代传统的同步运行模式。编码器负责将复杂运动轨迹通过插补算法进行数字化,生成运动比特流文件,而直接控制机床运动的数控终端则从服务器端下载运动比特流直接进行播放,实现机床的运动。该架构在大大简化控制系统终端的同时,显著提高了系统的实时性。此外,一个服务器还可连接多个数控系统终端,同时加工不同的零件。利用该架构构建的线切割数控系统证明了基于数字化编码-播放架构的数控系统原理的可行性。     

数控机床神经元自适应位置控制算法

基于神经元的自学习特性,提出了适用于数控机床位置伺服控制的神经元控制器,算法的显著特点是不需要系统建模,而且运算简单,非常适用于工程实际应用。仿真和数控机床伺服系统的实时控制实验说明本文提出的控制算法的有效性。     

High speed CNC system design. Part I: jerk limited trajectory generation and quintic spline interpolation

Reference trajectory generation plays a key role in the computer control of machine tools. Generated trajectories must not only describe the desired tool path accurately, but must also have smooth kinematic profiles in order to maintain high tracking accuracy, and avoid exciting the natural modes of the mechanical structure or servo control system. Spline trajectory generation techniques have become widely adopted in machining aerospace parts, dies, and molds for this reason; they provide a more continuous feed motion compared to multiple linear or circular segments and result in shorter machining time, as well as better surface geometry. This paper presents a quintic spline trajectory generation algorithm that produces continuous position, velocity, and acceleration profiles. The spline interpolation is realized with a novel approach that eliminates feedrate fluctuations due to parametrization errors. Smooth accelerations and decelerations are obtained by imposing limits on the first and second time derivatives of feedrate, resulting in trapezoidal acceleration profiles along the toolpath. Finally, the reference trajectory generated with varying interpolation period is re-sampled at the servo loop closure period using fifth order polynomials, which enable the original kinematic profiles to be preserved. The proposed trajectory generation algorithm has been tested in machining a wing surface on a three axis milling machine, controlled with an in house developed open architecture CNC.     

Servo parameter tuning for a 5-axis machine center based upon GA rules

This paper addresses the use of the genetic algorithm (GA) to tune the servo controller in a multi-axis CNC machine center. Because the number of parameters in a CNC controller is usually very large and their effects are highly coupled, tuning these parameters is a task requiring great skill. In this paper, the genetic algorithm is applied to tune the servo parameters in a commercial CNC machine controller. The controller is a PC-based open architecture system, thus allowing the GA to be implemented on a personal computer. In this study, a dynamic mutation amplitude process is also introduced to improve the quality of evolution. Experimental results obtained on a Siemens 840D CNC controller indicate that the proposed method is able to automatically identify the effect of each parameter and to tune the controller so as to achieve expert level performance.