High accurate interpolation of NURBS tool path for CNC machine tools

Feedrate fluctuation caused by approximation errors of interpolation methods has great effects on machining quality in NURBS interpolation, but few methods can efficiently eliminate or reduce it to a satisfying level without sacrificing the computing efficiency at present. In order to solve this problem, a high accurate interpolation method for NURBS tool path is proposed. The proposed method can efficiently reduce the feedrate fluctuation by forming a quartic equation with respect to the curve parameter increment, which can be efficiently solved by analytic methods in real-time. Theoretically, the proposed method can totally eliminate the feedrate fluctuation for any 2nd degree NURBS curves and can interpolate 3rd degree NURBS curves with minimal feedrate fluctuation. Moreover, a smooth feedrate planning algorithm is also proposed to generate smooth tool motion with considering multiple constraints and scheduling errors by an efficient planning strategy. Experiments are conducted to verify the feasibility and applicability of the proposed method. This research presents a novel NURBS interpolation method with not only high accuracy but also satisfying computing efficiency.     

三次NURBS曲线轮廓的数控加工编程处理

在给定具体型值点的条件下 ,通过反求工程 ,构造出三次NURBS曲线的参数方程 ,并提出了一种利用最小二乘圆对NURBS曲线进行分段圆弧逼近的数控编程方法 ,它基于NURBS曲线的矩阵表示 ,在满足精度的要求下 ,可使拟合圆弧段数最少 ,并能够减小拟合误差、简化数值计算和编程 ,从而减少CAD系统与CNC系统的数据传送 ,提高了加工效率和质量     

基于传动系统动力学的NURBS曲线插补算法

对机床传动系统、伺服驱动系统和数控插补模块进行动力学建模和求解。提出一种新的NURBS插补算法,按照进给率自适应轨迹规划算法进行当前插补周期的速度设定,并且根据曲线当前位置的曲率特性,进行基于曲率的最大速度限定,通过求解动力学模型,获得按照这一速度进行插补时系统需要的最大驱动力,若该驱动力超过系统能够提供的最大驱动力,则再次按照用户设定的加速度进行减速,获得的速度作为指令速度,按照一阶泰勒展开近似进行插补点的计算。该算法不仅在NURBS曲率较大的区域自动降低进给速度,保证要求的弦误差,而且使输出的插补速度指令区域平滑,保证不会出现插补输出的位置值系统无法进行位置控制造成更大的加工误差。     

基于NURBS插补方法的五轴数控CLSF文件生成

为解决NURBS插补方法在五轴数控应用中所面临的问题,在对五轴数控编程和NURBS插补方法的深入分析后,提出五轴数控编程中CLSF文件的NURBS插补方法和格式,并利用UG／GRIP二次开发语言予以生成,生成后的CLSF能大大地减小加工数据量。     

基于STL模型的数控加工路径规划

面向数控加工,论文讨论了STL模型的刀具路径规划问题.在STL切片的基础上,对切片数据进行三次分段NURBS曲线插值,通过刀触点计算出刀位点,实现了数控加工路径的规划.     

数控机床NURBS曲线插补运动误差分析与仿真

介绍了NURBS曲线插补算法,并指出实现NURBS曲线插补的关键是,在插补周期内由进给步长求得曲线参数的增量.分析了数字伺服运动误差产生的原因,建立了伺服系统差分方程.在不同的进给速率和曲率半径条件下,对工件轮廓误差进行了仿真.仿真结果显示,数控机床NURBS插补的轮廓误差与进给速度及给定曲线的曲率半径有关.在大的进给速率或小的曲率半径条件下,伺服滞后所引起的轮廓误差是不可忽视的因素.     

NU RBS 曲线在隧道断面拟合中的应用研究

隧道变形是隧道安全检测的重点之一,同时也是评估隧道安全状态的重要内容。随着激光技术的发展,激光扫描技术近年来逐步应用于隧道断面检测。目前已有的隧道断面拟合方法较为单一,针对这一情况,提出将精确曲线拟合方法应用于隧道断面拟合成。NURBS曲线可以精确表示二次圆弧的特点,利用这一特点,提出了将NURBS曲线拟合应用于圆弧型隧道断面拟合,并通过计算拟合曲线上的点到标准轮廓曲线的最短距离对拟合效果进行评价。通过使用隧道设计标准断面数据进行数值仿真验证,结果表明NURBS曲线可以良好实现隧道断面的拟合,NURBS方法拟合曲线更加贴近隧道断面的真实状态。     

NURBS曲线在罗茨泵转子型线设计中的应用

将NURBS曲线运用到罗茨泵转子型线的设计中,设计了叶峰曲线的合理区域。求解了NURBS曲线的包络条件,实现了由控制点和权因子决定NURBS曲线罗茨泵转子型线的方法。该方法重新设计了渐开线型转子型线,平均误差在0.1μm内,处于合理误差范围内,验证了NURBS曲线设计罗茨泵转子型线的可行性。并利用NURBS曲线局部可调的特性,对转子型线进行了改进优化,使转子型线的面积利用系数提高了1%,为罗茨泵转子型线设计提供了一种理论和方法。     

基于2D-DCT变换的NURBS模型数字水印嵌入算法

随着计算机多媒体技术的快速发展,如何保护数字产品不被复制、盗用、篡改已成为信息安全领域中亟待解决的问题,数字水印技术成为解决该问题的一种新方法。基于二维离散余弦变换（2D—DCT）技术和扩频通信技术提出非均匀有理B样条（NURBS）曲面模型鲁棒水印嵌入算法,该算法嵌入的水印信息具有不可见性,能够抵抗节点插入、节点删除、节点细化、次数提升和仿射变换（平移、旋转、缩放）等NURBS模型常见攻击。仿真实验验证了算法的有效性。     

一种改进的NURBS插补算法

提出了一种NURBS曲线快速插补的改进算法.该算法综合考虑了在机床电机的加减速过程速度变化的特殊要求及加工过程中的精度要求和速度波动小等因素,具有计算速度快、精度高的特点.