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五轴NURBS插补中的速度前瞻控制方法

计算机集成制造系统 2009年第12期15卷 2399-2404页

作者：陈良骥冯宪章郑州航空工业管理学院机电工程学院河南郑州450015

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... 详细信息

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。

关键词：数控系统非均匀有理B样条插补进给速度前瞻实时

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五轴微段平滑插补算法

机械工程学报 2016年第12期52卷 1-8页

作者：赵建华朱蓓刘放谭云东樊留群顾贤杰黄伟沈阳机床(集团)设计研究院有限公司上海分公司上海200433 同济大学中德学院上海200433

在五轴加工编程中,计算机辅助制造系统对曲面加工通常采用以折代曲,采用大量的微小G01直线段来加工曲面,在曲率半径较大的工件表面会出现明显折痕,严重影响工件表面的加工质量。为提高五轴数控加工工件的表面质量,提出一种五轴微段平滑... 详细信息

在五轴加工编程中,计算机辅助制造系统对曲面加工通常采用以折代曲,采用大量的微小G01直线段来加工曲面,在曲率半径较大的工件表面会出现明显折痕,严重影响工件表面的加工质量。为提高五轴数控加工工件的表面质量,提出一种五轴微段平滑插补算法。该算法考虑五轴加工中刀位数据的量纲差异,根据相邻数据点间的线性轴长度、线性轴的夹角和旋转轴角度变化量识别五轴数控加工程序中非连续微段和连续微段加工区域。对非连续微段加工区域按照原始直线段和旋转轴直接插补,从而保证加工精度。对连续微段加工区域,先通过五维变量获取节点参数,采用最小二乘法对指令点在允许的精度范围内进行修正;对修正后的指令点采用4点构造法计算二阶切矢,根据连续微段的指令点修正值,节点参数值和对应的二阶切矢值获取二阶连续的三次样条曲线;在二阶连续平滑的曲线上进行实时插补计算,控制机床进行五轴加工。试验结果表明:通过提出的五轴微段平滑压缩算法拟合后的路径要更加接近原始的曲面模型,平滑处理过的实际工件加工表面也要优于未进行处理的工件加工表面,提高了五轴自由曲面的表面质量。

关键词：五轴微段处理平滑拟合插补

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多段连续螺纹平滑过渡的插补方法

华南理工大学学报（自然科学版） 2011年第1期39卷 36-41页

作者：李松李迪叶峰赖乙宗华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

以线性加减速为例研究了螺纹过渡起始位置的确定方法;根据螺纹切削的基本原理,分析了通过重新计算加速度或螺距增量来确保过渡时间和过渡长度固定不变的方法;在此基础上,提出了一种多段连续螺纹平滑过渡的插补方法.仿真与加工实验表明,... 详细信息

以线性加减速为例研究了螺纹过渡起始位置的确定方法;根据螺纹切削的基本原理,分析了通过重新计算加速度或螺距增量来确保过渡时间和过渡长度固定不变的方法;在此基础上,提出了一种多段连续螺纹平滑过渡的插补方法.仿真与加工实验表明,利用文中方法进行不同螺距或不同锥度多段连续螺纹切削时,加工轨迹没有明显的凸起和变化,可实现两段螺纹的平滑过渡,从而证明了该方法的准确性、稳定性和可重复性.

关键词：连续螺纹速度平滑插补线性加减速

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无速度波动的NURBS曲线二次插补算法原理及其实现

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计算机集成制造系统 2015年第10期21卷 2659-2667页

作者：刘强刘焕周胜凯李传军袁松梅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

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... 详细信息

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。

关键词：非均匀有理B样条插补数控系统速度波动进给速度

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三次均匀B样条曲线高速实时插补研究

计算机集成制造系统 2008年第9期14卷 1830-1836页

作者：赵彤吕强张辉杨开明清华大学精密仪器与机械学系制造工程研究所北京100084

为满足复杂曲线高速和高精度的加工要求,研究了具有轨迹预读功能的三次均匀B样条曲线速度规划和插补算法。提出了"重叠拼接法",实现了相邻两条B样条曲线段的光滑连接;推导了插补钳制速度的计算公式,保证了加工精度,满足了系统的动态响... 详细信息

为满足复杂曲线高速和高精度的加工要求,研究了具有轨迹预读功能的三次均匀B样条曲线速度规划和插补算法。提出了"重叠拼接法",实现了相邻两条B样条曲线段的光滑连接;推导了插补钳制速度的计算公式,保证了加工精度,满足了系统的动态响应能力。在引入"规划单元"概念的基础上,将速度规划和插补设计成B样条曲线插值、规划单元划分、速度规划、规划单元插补四个并行计算的线程,解决了三次均匀B样条曲线高速加工的插补实时性问题。最后,在GT100数控系统中验证了算法的有效性。

关键词：高速加工三次均匀B样条插补实时控制加速度控制预读速度规划计算机数控系统

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位模式插补与位插补速度控制算法研究

计算机集成制造系统 2009年第4期15卷 762-766,816页

作者：张威赵东标刘凯南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

为了给下位计算机的位插补运算提供精确的插补数据,避免下位机由于计算任务繁重而影响实时性,提出了一种基于上位计算机的误差可控的位插补数据生成算法。首先,利用参数三次样条曲线拟合待加工曲线的关键型值点,获得加工曲线的刀位轨迹... 详细信息

为了给下位计算机的位插补运算提供精确的插补数据,避免下位机由于计算任务繁重而影响实时性,提出了一种基于上位计算机的误差可控的位插补数据生成算法。首先,利用参数三次样条曲线拟合待加工曲线的关键型值点,获得加工曲线的刀位轨迹线;然后,根据推导出的最大允许误差与样条曲线离散段数之间的关系式,在给定的最大误差的约束下,对样条曲线进行离散化;最后,根据离散后的小线段计算生成位插补数据,传递给下位机。为了改善位插补加工效果,对位模式插补速度控制进行了研究,建立了位插补脉冲周期的数学模型。实际加工结果表明,给出的算法可行而且有效。

关键词：位模式插补数据生成可控误差速度控制

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基于FIR滤波的拐角轮廓误差精确插补算法

计算机集成制造系统 2021年第1期27卷 172-181页

作者：李冬冬张立强杨乐上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620

在加工短线段时,可以采用高阶样条曲线进行插补来平滑拐角,使得机床在加工路径的拐角处实现连续不间断进给运动,但无法精确控制拐角轮廓误差。针对该问题,进行基于有限脉冲响应(FIR)滤波的拐角轮廓误差精确插补算法研究。利用FIR滤波器... 详细信息

在加工短线段时,可以采用高阶样条曲线进行插补来平滑拐角,使得机床在加工路径的拐角处实现连续不间断进给运动,但无法精确控制拐角轮廓误差。针对该问题,进行基于有限脉冲响应(FIR)滤波的拐角轮廓误差精确插补算法研究。利用FIR滤波器,对速度和加速度滤波进行三次滤波,生成平滑的高阶参考轨迹,通过调节进给脉冲的重叠时间,精确控制拐角轮廓误差。通过与点对点插补算法实验进行对比分析,结果表明基于FIR滤波控制连续拐角轮廓误差的插补算法加工时间相比传统点对点插补算法减少8.4%,加工质量得到了提高。

关键词：有限脉冲响应轮廓误差插补振动机床加工

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基于稳健非负矩阵分解的用电数据清洗和插补

电网技术 2024年第5期48卷 2103-2112,I0084页

作者：刘清蝉钟尧林聪李腾斌杨超付志红李昕泓重庆大学电气工程学院重庆市沙坪坝区400044 云南电网有限责任公司计量中心云南省昆明市650000

针对运行工况下用电数据在采集和传输过程中通常存在噪声、异常值和丢失的数据质量问题,利用单一用户用电数据时空分布的低本征维和异常值的稀疏特性,提出一种基于低秩矩阵完备的数据缺失填补、降噪和异常值剔除统一处理方法框架。首先... 详细信息

针对运行工况下用电数据在采集和传输过程中通常存在噪声、异常值和丢失的数据质量问题,利用单一用户用电数据时空分布的低本征维和异常值的稀疏特性,提出一种基于低秩矩阵完备的数据缺失填补、降噪和异常值剔除统一处理方法框架。首先,鉴于实际中多用户用电场景和用电特征差异巨大,仅根据单一用户用电行为的内在相似性构建具有低秩特征的数据矩阵;进而,考虑列异常和稀疏异常等加性背景噪声影响,构建低秩提升正则约束的非负矩阵完备最优化模型;最后,采用交替迭代最小二乘法方式进行最优化问题求解,实现缺失数据填补和多重背景噪声消除。通过仿真分析和实验结果验证了算法的有效性和准确性。

关键词：异常稀疏低秩非负矩阵清洗插补

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盘形凸轮轮廓误差及其插补点的确定

计量学报 2008年第B09期29卷 111-114页

作者：刘庆民孙鲁涌杭州电子科技大学浙江杭州310018

论述了盘形凸轮在数控加工中直线插补拟合误差的分析表达式，推导了各种盘形凸轮机构的误差公式，据此建立了误差与凸轮转角之间的关系，既可实现等角度分割，又可实现变步长分割，为插补点的分割提供了科学依据。通过实例，在给定轮廓... 详细信息

论述了盘形凸轮在数控加工中直线插补拟合误差的分析表达式，推导了各种盘形凸轮机构的误差公式，据此建立了误差与凸轮转角之间的关系，既可实现等角度分割，又可实现变步长分割，为插补点的分割提供了科学依据。通过实例，在给定轮廓度公差±0．0005mm，等角度分割法角度间距为0．5°时，提出的误差一定法在推程及回程的插补次数分别为403次和307次，最大转角步长依次为0．615°和0．93°，最小转角步长依次为0．324°和0．3°，保证每次插补误差都为给定公差，且在满足精度的条件下插补次数最少，生产效率最高。为优质高效地设计及制造凸轮提供了科学依据。

关键词：计量学盘形凸轮轮廓度公差数控插补拟合分割