基于FPGA的高性能硬件NURBS曲線插補算法的研究和實現(xiàn).pdf

1、數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)發(fā)展水平的標志，插補技術(shù)作為數(shù)控技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，決定著零件的加工效率和加工精度。NURBS插補技術(shù)改善了傳統(tǒng)插補技術(shù)中以微小直線段代替自由曲線帶來的效率低和精度差的缺點，因此，NURBS插補技術(shù)的研究對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展具有極其重要的意義。
　　本文在研究NURBS曲線及其性質(zhì)的基礎(chǔ)上，詳細介紹了NURBS曲線上點和導(dǎo)矢的求值方法。采用NURBS曲線的矩陣表達式對曲線進行預(yù)處理，計算相關(guān)系數(shù)以便實時插補過程中的調(diào)用。在

2、分析對比了阿當姆斯微分法、牛頓迭代法和泰勒展開法的基礎(chǔ)上，選擇了泰勒展開法為研究的插補算法的參數(shù)求值方法，通過對NURBS曲線上速度敏感點的判別，將NURBS曲線分段處理。采用局部圓弧逼近法，實現(xiàn)NURBS插補過程中的速度自適應(yīng)調(diào)整，滿足了加工精度的要求，提高了加工的質(zhì)量。在加減速控制方面，采用了S型加減速的控制方法，為解決減速點預(yù)測不準的問題，提出了一種基于級聯(lián)濾波器的S型加減速控制方法，該方法采用級聯(lián)濾波器對進給速度濾波控制，使速度

3、過渡平穩(wěn)，避免了加工過程中的沖擊。
　　在實驗仿真中，對插補算法模塊化處理，在VS2005編程環(huán)境中實現(xiàn)了插補算法，并利用MATLAB對數(shù)據(jù)進行處理，分析驗證了設(shè)計的插補算法的可行性。
　　在NURBS插補算法的硬件平臺實現(xiàn)中，首先分析了插補系統(tǒng)的架構(gòu)，在SOPC開發(fā)流程的基礎(chǔ)上，定制了NURBS插補算法的軟核處理器，并將軟件代碼移植到NiosⅡ的軟件環(huán)境當中，實現(xiàn)了插補算法，利用軌跡加工對NURBS插補算法進行實例驗證，結(jié)