无速度波动的NURBS曲线二次插补算法原理及其实现

作     者：刘强 刘焕 周胜凯 李传军 袁松梅 LIU Qiang;LIU Huan;ZHOU Shengkai;LI Chuanjun;YUAN Songmei

作者机构：北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京市高效绿色数控加工工艺及装备工程技术研究中心北京100191 

出 版 物：《计算机集成制造系统》 (Computer Integrated Manufacturing Systems)

年 卷 期：2015年第21卷第10期

页      面：2659-2667页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金重大资助项目(11290144) 

主　　题：非均匀有理B样条 插补 数控系统 速度波动 进给速度 

摘      要：针对NURBS插补中的速度波动与计算效率两大问题,提出无速度波动的NURBS割线二次插补算法与NURBS快速求值求导算法。在割线二次插补法中,采用二阶Taylor法对NURBS曲线进行一次插补,在此基础上使用根据无速度波动要求给定插补步长的割线逼近原曲线,从而计算插补点,以消除因截断误差和弦线逼近偏差引起的速度波动。在NURBS快速求值求导算法中,预先计算并存储NURBS表达式中分子式与分母式在节点值处的各阶非零导数,实时插补中使用Taylor公式快速计算NURBS各阶导数,从而避免计算B样条基函数,达到提高计算效率的目的。在自主研发的数控平台上实现了基于所提算法的NURBS插补器,并通过仿真分析与加工实验验证了该插补器是有效且可行的。