新型并联机床数控系统插补算法的研究

提出一种用于新型并联机床的粗、精插补策略和算法 ,粗插补采用直接对加工曲面进行插补的方法。以NURBS曲线为例 ,运用合理计算方法推导出粗插补计算公式 ,并对粗、精插补进行了误差分析。插补实例结果表明 ,该插补算法具有恒速进给、加工表面轮廓误差易于控制等特点     

机器人末端执行器姿态轨迹规划研究

研究了以四元数样条曲线作为插补曲线对机器人末端执行器姿态进行插补的相关算法,并进行了姿态轨迹规划。机器人末端姿态的表示方法一般有欧拉角、旋转矩阵等,但存在万向锁、插值困难等问题。引入四元数样条曲线,同时通过增加示教点,使四元数样条曲线适用于对机器人末端执行器姿态进行插补,并研究了基于S型的姿态轨迹规划算法,最后进行了多姿态示教点仿真实验。实验结果表明,所提出的算法规划出来的轨迹平滑,满足机器人末端姿态轨迹规划的要求。     

面向差分插补数控系统平台的NC代码解释器开发

给出了一种面向嵌入式差分插补数控系统平台的NC代码解释器.定义了曲线插补的计数方向并使用有效算法计算了插补计数长度,针对差分插补计算所需要的特殊数据格式,采用扫描策略,完成NC代码词法和语法检查的基础上,初始化差分插补代码的其它参数,最终将标准NC代码(ISO3896)格式转化为满足差分插补需要的数据结构和格式.给出的计算实例验证了解释器的有效性.     

并联机构的运动伪奇异分析

为解决并联机构的动平台在绕动坐标系的第二根动轴的转角为0°或90°时是否奇异的问题,分析了并联机构的运动伪奇异。结合Stewart交叉杆并联机构,在并联机构的动平台绕动坐标系第二根动轴的转角为零的条件下,介绍了由z-y-z型欧拉角产生的并联机构的运动伪奇异,在此基础上,分别从绕动轴的转角和动轴重合方面,分析了运动伪奇异的原因及伪奇异的位置,提出产生伪奇异的原因是用绕三根动轴的转角描述动平台参数的微分,退化为用绕两根动轴的转角描述动平台参数的微分。12种欧拉角首末动轴重合的位置,是并联机构的运动伪奇异的位置。     

基于SERCOS接口的分布式离线插补数控系统设计

针对实时插补数控的不足和分布式离线插补数控对现场总线要求苛刻的问题,提出了基于串行实时伺服通讯协议SERCOS的分布式离线插补数控系统,给出了基于SERCOS周期性同步机制的分布式离线插补控制原理。以嵌入式操作系统为平台给出了上位机主控制器和智能伺服驱动器软硬件系统设计。     

并联机床后置处理算法与系统

以6自由度6-TPS型并联机床为模型,阐述了生成控制数据的一般流程,指出后置处理必须解决的两个关键问题——工件坐标系定位和动平台位姿获取。针对不同位形,提出利用综合误差系数和综合误差度来评价终端运动精度,并据此将工件坐标系定位归结为一类兼顾作业空间和运动精度的有约束非线性规划问题;提出了一种利用5自由度刀位文件获得6自由度动平台位姿的方法;研究了笛卡儿空间的插补算法,并比较了两种不同方法所产生的不同刀具插补轨迹。最后介绍了基于以上算法所开发的后置处理系统的结构。     

机器人姿态插补的四元数直接逆解方法

针对欧拉角姿态插补方法中存在奇异性以及姿态过渡不平稳的问题,采用四元数表示机器人姿态,对起点和终点采用四元数球面线性插值的方法来进行机器人姿态插补;并给出了四元数直接逆解求姿态角的方法,舍去了姿态插补点须转化为位姿变换矩阵的过程,提高了机器人控制系统软件的运行效率。以FANUC LR Mate 100i机器人为实例进行求解,对比位姿变换矩阵和四元数各自所求的逆解,可得两种方法算出的结果一致,验证了算法的可行性。     

基于VC++数控插补可视化实现

文中介绍了数控插补原理,以直线插补为例,理论分析了插补的宏观运动轨迹,推导出插补运算公式,并在VC 6.0平台下对数控插补运算编程,实现数控插补动态仿真,使其更为直观可视.     

基于关节空间插补的3-TPS混联机器人轨迹误差分析

针对3-TPS混联机器人空间运动性能要求及自身的结构特点,提出坐标空间的粗插补算法和关节空间的精插补算法,以提高混联机器人运动轨迹误差。精插补采用在原控制系统中的样条插值算法基础上改进的CBI曲线插补算法,保证了拟合曲线通过粗插补离散点。最后采用MATLAB软件对精插补算法在两种精插补策略下对轨迹误差的影响进行了仿真分析,验证CBI曲线拟合算法的正确性。该混联机器人的控制算法对轨迹误差的影响为运动控制提供了切实可行的控制策略与算法基础。     

并联机床插补算法与原理性插补误差预估

以一种可实现 3平动自由度并联机床为例 ,提出粗、精插补策略与算法 ,并构造出由PVT和虚实非线性映射造成的原理性插补误差的预估模型。结果表明 ,若机床在中低速下运行 ,则原理性插补误差对精度的影响可忽略不计。     

一种解耦式三自由度混联转台的转动特性分析

提出一种新型三自由度混联转动平台机构,该转动平台相对于机架具有3个纯转动自由度,能够实现平台横摇、纵摇和回转运动;回转运动的驱动装置布置于机架上,通过回转支链传递回转运动,提高平台承载能力的同时增大了回转范围;选择恰当的欧拉角描述动平台姿态,获得了欧拉角与分支输入位移之间的解析关系,并对其转动特性进行了分析,结果表明XYZ姿态描述欧拉角与该机构真实转角之间具有简单直观的对应关系,达到了姿态描述解耦的目的,最后通过软件仿真验证了理论分析的正确性;该新型三自由度混联转动平台承载能力高、回转范围大,在方位跟踪、运动模拟等领域具有广泛的应用。     

基于Simulink与C混合编程的插补算法的可视化仿真技术

插补算法在整个数控系统中起着至关重要的作用,在使用面向过程的C语言编写插补算法的过程中缺乏直观性,不能很好观察算法的效果.针对该问题,设计开发了一套基于Simulink与C很合编程的插补算法仿真平台,对插补算法的S型加减速进行了实验仿真,实验结果表明插补算法速度规划和单周期位置插补均符合S型加减速规律,该平台利用Sim...     

基于DSP的数控插补平台研究

介绍了一种基于DSP的数控插补平台。该平台由上位机以及基于DSP和FPGA的运动控制器组成。上位机进行G代码的解析处理,通过ISA接口传输给DSP,在DSP中完成多轴运动控制,包括插补预处理、多轴插补运算、伺服控制、数据采集和实时轮廓误差的计算等。插补算法中,采用前瞻控制和柔性的加减速控制,实现了多段直线或圆弧的连续插补控制。由于DSP运算速度快,插补周期可以达到1ms以内,因此,该平台可达到很高的插补精度。实验验证表明,该平台运行稳定,功能完备,同时具有较高的轮廓精度,适合各种插补算法的研究。     

基于DSP处理器的DDA插补算法改进措施研究

DDA插补算法在现代数控系统中应用较广,但传统DDA插补算法有进给速度调节不易、精度需要采取改进等缺点。论文以DSP处理器为核心构建插补运算平台,对DDA插补的算法改进措施进行了初步探讨。     

基于实时以太网的高速精插补算法及其实现

为提高数控机床的轮廓控制精度和加工速度,在基于实时以太网的运动控制平台上,提出了一种高速精插补算法。该算法采用在一个通讯周期中发送多个插补周期数据,然后在插补周期内部进行多次等时插补的机制实现。每个通讯周期内大量插补数据的传递由实时以太网保障。这种机制能够更充分地利用计算机强大的运算能力和底层可编程控制器的并行处理功能,可以实现微秒级时间尺度上的精插补周期控制。     

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。     

数控皮革裁剪的NURBS曲线切向跟随插补方法

针对数控裁剪加工中裁刀的旋转运动控制问题,分析了数控皮革裁剪机的工作原理.通过建立裁剪加工中裁刀运动的数学模型,提出了NURBS曲线的切向跟随插补方法,并对其插补精度进行了分析.在XY运动控制平台上对该算法进行了仿真分析,试验结果表明切向跟随插补方法能较好的满足裁剪加工要求.     

三次B样条曲线恒速进给实时插补算法的研究

基于时间分割和曲线矢量表示,推导出三次Ｂ样条曲线参数非均匀分割的实时插补算法。该算法不仅使插补动点位于曲线上,而且参数域的非均匀分使实时插补过程中插补速度保持恒定。实时插补一方面大大减少ＣＡＤ系统与ＣＮＣ数控系统间的几何信息传递,有效缓和零件快速、高精密加工与通讯加载间的冲突,另一方面插补速度波动轮廓误差比传统ＣＡＤ插补算法和参数的均匀分插补算法均小得多。     

一种直线插补算法及其在机器人中的应用研究

针对基于PLC控制器的机器人实现直线插补的问题,对在降低控制器硬件配置和性能要求的条件下实现机器人直线插补的方法进行了研究,提出了一种基于等时间间隔的直线插补算法,即等时间周期法。该算法可以通过改变插补周期调整插补精度,从而改变插补算法所需的控制器运行速度和数据存储空间。在自主研发的四关节冲床上下料机器人上,采用松下FP-X型PLC作为控制器,对提出的插补算法进行了实验和验证,对插补误差进行了定性和定量分析。研究结果表明,所提出的插补算法完全能够在无插补指令的PLC上运行,并满足直线插补精度的要求,这对降低机器人的开发成本具有重要意义。     

基于十字链叉的NURBS曲面插补算法及仿真分析

针对目前曲面插补算法存在的实时性不强,插补算法需要大量的额外空间,算法步骤繁琐以及对插补过程产生的大量数据点的数据处理问题,为了保证作为数控技术核心模块的曲面插补算法的高速、高精度性能,基于德布尔递推算法思想,重新推导出了适合于曲面插补的新的NURBS曲面表达式,在此基础上重新设计了曲面插补快速算法,并着重研究了新算法的实时性.另外,为验证新算法的正确性和有效性,提出并实现了十字链叉数据表达结构,对NURBS曲面插补点微细步长及插补质量进行了分析.建立了以VC6.0/MFC为平台的、集弓高误差、速度、加速度等功能分析于一体的算法仿真验证系统,并以汽轮机叶片为例进行了验证.研究结果表明,该算法可以满足曲面插补高速、高精度的性能要求.