高速高精度数控加工中NURBS曲线插补的研究

针对复杂型面零件的高速高精度加工需要，深入研究了NURBS曲线直接插补方法。提出一种新的加减速控制方法，在提高轮廓精度的同时极大地减小了切削加工对机床造成的冲击；结合轮廓误差限、最大向心加速度的约束，自适应地控制进给速度的变化。对NURBS曲线插补算法进行了研究。并用C＋＋Builder5编程实现。插补实例表明该算法能保证高速、高精度。     

基于分数次幂多项式的NURBS曲线快速插补方法研究

为减小NURBS曲线插补过程中对机床产生的柔性冲击,针对目前常用的S型速度控制策略中加加速度不连续以及速度变化相对缓慢的问题,在满足加加速度最大值限制的前提下,提出了一种基于分数次幂多项式的速度控制方法。结合加工路径曲率变化设计了前瞻算法计算加减速位移,自适应确定减速点。仿真结果表明,该方法可以快速提高进给速度,实现加加速度的平滑过渡。     

NURBS曲线插补技术在刨削加工中的应用

为了解决数控刨削在刨削曲线的过程中存在的波动和表面质量问题,深入研究了功能强大的NURBS曲线插补方法、算法以及插补进给的加减速控制,并通过仿真模拟其在刨削加工中的应用,有效提高了运算速度,减小了速度波动,验证了该方法的可行性、实时性、正确性。     

基于五次位移加减速的NURBS实时插补技术研究

在总结目前各种插补技术和加减速控制方法的基础上,推导出了一种高效稳定的插补算法和高柔性五次位移加减速控制方法。该加减速控制方法具有三角函数加减速的优点,柔性好,实现过程比较容易,同时它比三角函数占用机时更少。仿真结果表明,在保证加工精度的前提下,提高了机床的插补效率和加工柔性。     

基于Muller法的NURBS曲线插补算法

在分析NURBS曲线插补原理的基础上,提出了一种基于Muller法的NURBS曲线实时插补算法。该算法首先进行速度控制,由最大进给速度约束、最大弓高误差约束和最大法向加速度约束得到希望进给步长,保证了加工精度。然后利用Muller法迭代计算满足进给步长要求的插补参数,避免了传统方法的复杂求导运算。该算法稳定性好,运算量小,能够对速度波动进行有效控制,并且能够满足实时插补的要求。     

一种实时前瞻的NURBS曲线加减速控制方法

结合NURBS曲线加减速机制,依据插补精度与进给速度的关系,提出了一种实时前瞻的NURBS曲线加减速控制方法。在保证给定弓高误差的基础上,通过对速度尖点的划分,将NURBS曲线划分为若干段,并对各个分段进行相应的速度规划处理。在速度规划过程中,选择相应的加减速曲线,重新计算并修正加减速时间段,得到相应的速度和加加速度,从而得到平滑的速度过渡曲线。通过仿真比较,验证了所提出的实时前瞻的五段S曲线加减速控制算法的正确性、有效性和实时性。     

NURBS插补算法在自由曲线插补中的研究与应用

针对数控机床加工中的高速、高精度、自动控制要求,在研究NURBS曲线特点的基础上,运用三阶NURBS曲线实现对自由曲线的插补运算,通过改进的四阶阿当姆斯微分方程预估插补中的曲线参数,实现数据点密化。插补中实时监控轮廓误差,调整加工步长,满足插补过程的精度要求。在Matlab下的仿真实验表明该算法运算量小,精度高,可以满足插补中实时性的要求。     

NURBS曲线实时插补进给速度规划技术研究

为了解决NURBS实时插补进给速度规划过程中所存在的计算量大,实时性不高等问题,提出了离线进给速度规划方法。该方法在非实时周期内完成速度规划任务,并生成进给速度曲线。为了满足机床动力学约束,在规划过程中充分考虑了机床最大加速度和最大加加速度约束。仿真分析表明,该方法能够大幅减小实时插补周期的计算任务量,提高插补的实时性;同时,所规划的速度曲线满足机床动力学要求,具有良好的进给速度平滑效果,有利于提高插补精度。     

NURBS曲线插补技术的应用

高速ＣＡＤ／ＣＡＭ 技术的不断发展,促进了ＮＵＲＢＳ曲线插补技术应用于机械制造领域。针对以往应用直线插补存在的问题,对比介绍了ＮＵＲＢＳ插补的原理与实际应用的特点,并且论述了ＮＵＲＢＳ曲线插补相关的软硬件技术的发展动向。     

一种完善的自适应NURBS曲线插补算法

在考虑速度、加速度稳定性和加工误差精度的基础上,设计了一个完善的自适应NURBS插补器。该插补器不仅能够根据曲线的形状,自适应地调整速度,而且通过加减速处理模块和速度再修正模块,使速度在变速过程中始终以恒定的加速度进行升降,从而不仅能够满足机床的加减速能力的要求,而且使得机床运行更加平稳,提高了加工精度。计算实例验证了所设计的离线自适应NURBS插补器的可行性。     

临界曲率值分割曲线尖角的NURBS曲线插补

为兼顾插补含尖角NURBS曲线的精度与速度,提出尖角分割且速度修正插补算法。由插补弦高误差限、法向加速度及其导数约束,得满足插补精度及机床动力学性能的临界曲率;用大于临界曲率的局部极大曲率及临界曲率分割NURBS曲线为是否包含尖角的若干子段;用S曲线加减速算法规划各子段进给速度,并用段间速度及位移协调关系修正各段加速度及其导数,使各段加减速时间为整数倍插补周期。在相同约束条件下,分别用曲率单调无速度修正、尖角分割无速度修正及尖角分割有速度修正算法,规划一条含大曲率尖角NURBS曲线插补速度,并用一阶泰勒级数展开算法插补该曲线。对比结果表明尖角分割且有速度修正算法可稳定得到较高插补精度,因此该算法可用于含大曲率尖角NURBS曲线高速度高精度加工。     

CNC系统中NURBS曲线实时插补算法研究

提出了一种基于德布尔递推算法的NURBS曲线实时插补方法。该算法显著减小了计算时间，从而能够适应伺服驱动系统的高采样频率要求。通过一个实际插补例子，对算法的实时性、实际进给速度和误差等方面进行了分析，证明能够满足实际加工的要求。     

基于多项式表示法的NURBS曲线插补算法

本文在NURBS曲线的递推矩阵表示法基础上,采用多项式表示法简化计算过程,并运用到插补算法中。该表示法与传统德布尔算法相比,简化了计算过程,提高了运算速度,还避免了递推矩阵表示法需占用大量内存资源的问题,为开发高速、高精度的NURBS插补算法奠定了基础。     

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S形加减速双向寻优插补算法研究

由于非均匀有理B样条(Non-uniform rational B-splines,NURBS)曲线的弧长与参数之间无精确解析关系,并且进给速度总是受到非线性变化的曲线曲率的约束,因此基于S形加减速进行NURBS曲线插补时,减速点难以准确预测。传统算法通常是沿曲线单方向插补,不仅未考虑曲率对进给速度的持续限制,而且加减速分类与计算公式复杂。为此,提出运动路程未知情况下不依赖于弧长精确计算的正向和反向同步加速的插补新算法,实时动态地求解曲线段内最大进给速度和正反向插补会合点,从而实现处处满足全部速度约束条件的最优插补。该算法无需求解高次方程与繁琐的加减速模式分类,并可保证以确定的速度通过曲率极值点和曲线终点。通过两个插补实例证明算法简明高效,适应性好,能够满足高速高精度数控要求。     

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.     

基于递归特征分析的NURBS曲线插补算法

在分析NURBS曲线公式中基函数递归特征的基础上,提出了一种新的NURBS曲线插补算法。该算法通过前一个参数增量值和前一段插补弦长来确定下一个参数增量值,进而实现对参数的密化。仿真实验结果表明,该算法在改善弦长误差和减小计算量方面优于Taylor展开插补算法。     

全程S曲线加减速控制的自适应分段NURBS曲线插补算法

为满足现代数控加工的高速度、高精度要求,提出基于7段式S曲线加减速全程规划的NURBS曲线自适应分段插补算法。该算法根据NURBS曲线几何形状将其自适应分段,并计算曲线段各项参数值、对应S曲线加减速规划(速度规划为17种类型)中加减速类型和自适应调整速度曲线加减速时间。在固定插补周期下,与单独自适应算法、5段式S曲线加减速控制方法的仿真结果相比,在满足加速度与加加速度限制条件,且最大弦高误差不超过0.5μm时,该算法插补精度高于单独自适应算法,与5段式S曲线加减速控制方法近似,且其全程平均进给速度比5段式S曲线加减速控制方法平均进给速度提高21.7%,达到594mm/s。