NURBS插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制算法的研究.pdf

1、曲線曲面插補(bǔ)器是CNC控制系統(tǒng)的核心部分，插補(bǔ)算法將直接影響到數(shù)控系統(tǒng)的加工速度和加工精度，是目前數(shù)控技術(shù)急需提高和完善的環(huán)節(jié)之一。隨著高速、高精度加工技術(shù)的發(fā)展，自由型面零件的高精度、高速度加工成為數(shù)控加工的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。由于非均勻B樣條曲線(NURBS)作為自由曲線曲面定義的唯一標(biāo)準(zhǔn)，NURBS曲線曲面插補(bǔ)技術(shù)也就成為近年來(lái)數(shù)控技術(shù)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　在本論文當(dāng)中，提出了一種NURBS插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制器的插補(bǔ)算法。與傳統(tǒng)的插

2、補(bǔ)器只能對(duì)直線和圓弧進(jìn)行插補(bǔ)相比，該插補(bǔ)器能夠插補(bǔ)NURBS曲線，且能夠保持高速度和高精度加工。該插補(bǔ)算法能夠限制在插補(bǔ)過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生的輪廓誤差和速度波動(dòng)。由于在插補(bǔ)過(guò)程當(dāng)中由于限制輪廓誤差的需要而產(chǎn)生了一些速度尖點(diǎn)，在這些尖點(diǎn)處的加速度和加加速度往往都非常大，對(duì)機(jī)床的伺服馬達(dá)產(chǎn)生很大的沖擊力，為此，本文提出的插補(bǔ)算法能夠根據(jù)允許的最大輪廓誤差、最大加速度、最大加加速度來(lái)對(duì)插補(bǔ)速度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，使其滿足插補(bǔ)要求。
　　主要研究?jī)?nèi)容

3、包括以下幾個(gè)方面：
　　(1)對(duì)CNC數(shù)控系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了分析，對(duì)常用插補(bǔ)算法進(jìn)行了總結(jié)。并設(shè)計(jì)了NURBS曲線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制算法的總體結(jié)構(gòu)。
　　(2)分析了NURBS曲線的特性，闡述了NURBS曲線型值點(diǎn)及一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)的計(jì)算算法。考慮到MATLAB的高編程效率和C語(yǔ)言的高運(yùn)算速度，采用MATLAB和C語(yǔ)言進(jìn)行混編的方式對(duì)所闡述的算法進(jìn)行仿真。
　　(3)分析了加減速控制算法，采用S曲線加減速速度規(guī)劃算法，減

4、小了對(duì)機(jī)床的速度沖擊作用。并將數(shù)字卷積法應(yīng)用到速度規(guī)劃當(dāng)中，取代了傳統(tǒng)多項(xiàng)式函數(shù)法，大大的減少了計(jì)算量，提高了計(jì)算速度。
　　(4)提出了一種新的NURBS曲線插補(bǔ)算法，該算法既考慮了進(jìn)給速度的準(zhǔn)確性，又限制了插補(bǔ)路徑的產(chǎn)生的輪廓誤差，同時(shí)也考慮了在插補(bǔ)過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生的加速度和加加速度。該算法能夠在保證速度精度和加工輪廓精度的同時(shí)，限制加速度和加加速度，從而減小對(duì)機(jī)床的沖擊作用。本文用了一個(gè)NURBS曲線插補(bǔ)的例子來(lái)對(duì)提出的插補(bǔ)算法