五轴NURBS插补中的速度前瞻控制方法

为提高五轴非均匀有理B样条的插补精度,减轻段间转接时对机床的机械冲击,提出了一种速度前瞻控制处理方法.采用曲率圆逼近的方法建立了插补误差计算模型,并推导出满足插补误差要求的最小曲率半径与进给速度间的关系.采用数值分析方法预先计算出减速点的参数值,对样条插补进行了加减速前瞻规划处理.实时插补时对样条曲线上曲率半径较小的地方进行减速处理,以提高插补曲线的逼近精度.实例证明,该方法能有效降低插补误差和段间转接时的加速度,具有良好的实时性,可以应用到实际的数控系统中.     

5轴CNC机床空间运动学研究

在5轴加工中,为使机床CNC系统能根据刀位点数据实时生成机床运动坐标,必须在CNC系统软件中加入机床运动空间坐标变换算法.文章通过建立各中间坐标系,用齐次矩阵方法详细论述了两种典型5轴数控机床空间运动算法.     

基于熵极大准则的非用户赋适应值交互式遗传算法

针对交互式遗传算法适应值人工赋值极易疲劳导致的算法进化代数不足、优化效率低下这一难题,提出了适应值非用户赋值方法.首先,用户对个体采用二元评价机制评价个体,将个体划分为满意集合和不满意集合;然后,根据个体评价时间与偏好的内在联系,通过个体评价时间确定评价满意度;最后,基于熵极大准则求解满意度最大条件下的个体适应值.为了确保优势基因遗传,加快算法收敛,采取种群精英基因构建优势个体保留策略.将该方法应用于装饰性墙壁纸选型系统中,并与其他代表性算法比较.结果表明,该方法能有效降低疲劳,提高算法优化效率.     

分块矩阵在NURBS计算中的应用及实现

在应用NURBS进行曲面造型过程中,B样条基函数及其导数的计算经常出现而且需要准确快速地进行计算。在深入分析了deBoor-Cox公式的基础上,本文提出了一种分块矩阵的方法,应用该方法得出了任意次基函数及其任意阶导数的计算公式。与其他计算方法进行比较的结果可以看出该方法具有较好的通用性、高效性等优点。     

复杂曲面CAD/CAM/CNC集成系统研究

提出了如何在PC平台下开发多坐标联动数控编程及加工软件。根据系统要实现的目标合理划分了各个功能模块并提出了相应的技术实现。     

求解高维混合指标优化问题的交互式进化计算

同时存在区间显式指标和模糊隐式指标的高维混合指标优化问题是一类难以求解的不确定多目标优化问题.针对该问题,首先,分别对高维显式指标和隐式指标的主要参数按确定性多目标优化,根据获得的相关权值,将高维显式指标和高维隐式指标分别降维成一维等效区间适应值和一维等效模糊适应值,二者合成个体等效指标体;然后,依据等效指标体的占优情况,通过确定自适应参考点和偏好区域面积选择个体;最后,在大规模种群NSGA-II范式下,采用隐式指标估计策略和种群聚类方法实现交互式进化优化算法.将本文算法应用于2种混合性能指标优化问题,验证所提算法的有效性和泛化性.     

基于进化个体模糊适应值估计的交互式遗传算法

采用大规模种群进化优化策略,根据用户评价时间和单一数值适应值估计个体模糊适应值;根据个体表现型属性和参照个体模糊适应值宽度计算个体表现型相似度;利用个体表现型相似度对种群聚类并估计未评价个体的模糊适应值;基于个体模糊适应值和表现型相似性构造个体选择适应值,实现个体相似性选择.将所提出方法应用于室内挂钟进化设计,并与已有典型方法进行比较.结果表明,所提出方法在提高优化质量、减轻用户疲劳、提高搜索效率等方面均具有优越性.     

二阶连续的多项式样条插补算法研究

针对计算机数控系统的高级样条曲线直接插补控制问题,建立了笛卡尔空间坐标系下能通过已知多点并在首末端点为给定切矢量的二阶连续的多项式样条曲线的数学模型,基于该模型,提出了相应的插补格式及其C＋＋实现方法,并给出了该样条插补预处理和实时插补计算方法,同时还建立了插补算法的精度和速度计算模型。实例计算表明：所提出的样条插补方法在满足较高进给速度的情况下,逼近精度可达0·5μm。     

CNC系统中NURBS曲线插补及相关算法研究

为提高计算机数字控制（CNC）系统的轮廓控制精度,需解决系统控制软件样条直接输出的问题。基于Taylor公式得到了非均匀有理B样条（NURBS）曲线上两个相邻插补点参数间的递推关系。对于NURBS曲线插补过程中需要频繁计算的B样条基函数及其任意阶导数提出了一种分块矩阵连乘积形式的统一计算方法。应用数值计算方法解决了插补过程中曲线长度等的相关计算问题。实例运算表明所提出的方法可以应用到实际CNC系统中。     

5轴加工奇异区域非线性误差控制方法

5轴数控机床在加工奇异区域时,由于旋转轴的剧烈变化导致产生较大的非线性误差,加工质量下降。针对这个问题,以A-C双转台机床为例,分析机床产生奇异现象的原因,提出检测5轴加工奇异区域的方案,通过对奇异区域相邻刀轴矢量之间进行插值处理,减小相邻刀轴的角度变化,使相邻刀位点之间的最大非线性误差小于机床允许的最大非线性误差。用MATLAB对比插值前后5轴机床转角和非线性误差的变化,证明该方法可以降低C轴的过大转角同时减小非线性误差。