检索结果-南通市图书馆

连续时间周期化的nurbs曲线插补及其速度规划

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2018年第8期51卷 844-853页

作者：何改云陶浩王太勇董甲甲张永宾天津大学机械工程学院天津300350

根据机床动力学性能,提前预测nurbs曲线插补时的速度极小值点,以这些点为基准将曲线分段,同时估算每条子曲线的长度.利用捷度阶跃式7段S型加减速规律对每条子曲线进行连续时间域下的速度规划,以插补总时间周期化为原则对连续时间域下的... 详细信息

根据机床动力学性能,提前预测nurbs曲线插补时的速度极小值点,以这些点为基准将曲线分段,同时估算每条子曲线的长度.利用捷度阶跃式7段S型加减速规律对每条子曲线进行连续时间域下的速度规划,以插补总时间周期化为原则对连续时间域下的加减速各阶段运行时间做周期化离散处理.为了减小子曲线间衔接速度的波动,提出连续时间域运行时间重新规划的方法.为了减小nurbs曲线实时插补时的速度波动率,提出利用反向二次插补法进行实时插补计算,该方法不需要迭代计算且计算精度较高.仿真实验结果表明,连续时间域重新规划和周期化离散处理方法能够实现捷度满足机床性能要求的S型加减速速度规划,且实时插补阶段的速度波动率能够达到10-6级.

关键词： nurbs曲线插补 S型加减速周期化离散反向二次插补法

高速高精度数控加工中nurbs曲线插补的研究

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中国机械工程 2006年第3期17卷 291-294页

作者：赵国勇徐志祥赵福令大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室大连116024

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... 详细信息

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。

关键词： nurbs曲线插补 CNC 加减速控制高速高精度加工

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基于预估误差补偿的nurbs曲线插补算法

机械科学与技术 2015年第8期34卷 1201-1205页

作者：任杰青刘凯赵东标南京航空航天大学机电学院南京210016

针对传统nurbs曲线插补算法计算量大、耗时多的问题,提出基于预估误差补偿的nurbs曲线预估-校正插补算法。该算法能够以简单的线性运算代替复杂的求导运算,有效降低了计算的复杂度,提高了计算效率。并能根据曲线曲率变化趋势对预估参数... 详细信息

针对传统nurbs曲线插补算法计算量大、耗时多的问题,提出基于预估误差补偿的nurbs曲线预估-校正插补算法。该算法能够以简单的线性运算代替复杂的求导运算,有效降低了计算的复杂度,提高了计算效率。并能根据曲线曲率变化趋势对预估参数值进行补偿,使预估参数值更接近实际值。为了解决传统校正公式收敛速度慢的问题,提出基于割线法的校正公式。该校正公式为超线性收敛,有效减少了迭代计算的次数。仿真结果表明:该算法的计算量小,可操作性强,稳定性好,可靠性高。能够对插补产生的速度波动进行有效控制,满足实时插补的要求。

关键词： nurbs曲线插补预估-校正误差计算效率收敛

基于双Hamming的nurbs曲线插补算法

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组合机床与自动化加工技术 2024年第8期 70-74页

作者：潘盛湖吕彭杰徐尚飞彭伦文石油天然气装备技术四川省科技资源共享服务平台成都610500

针对传统非均匀有理B样条(nurbs)曲线插补中,由于理想插补步长和实际插补步长误差较大引起速度波动的问题,提出一种基于双Hamming的nurbs曲线插补算法。推导差分和导数定义分别变换Hamming方法,得到插补参数的预估、校正公式,再判断校... 详细信息

针对传统非均匀有理B样条(nurbs)曲线插补中,由于理想插补步长和实际插补步长误差较大引起速度波动的问题,提出一种基于双Hamming的nurbs曲线插补算法。推导差分和导数定义分别变换Hamming方法,得到插补参数的预估、校正公式,再判断校正公式所得插补参数值是否满足速度波动率要求,满足则可继续进行插补,否则利用密勒-牛顿迭代公式对插补参数值进行迭代校正。使用四阶Runge-Kutta方法对初始两插补参数进行求解,并推导插补数值方法关于插补周期的稳定性约束条件。最后对该算法进行仿真,仿真结果表明该算法相较于二阶Taylor、四阶R-K和Adams隐显预估校正算法,平均速度波动率减少30.54%~65.57%,迭代次数减少1.23%~13.12%,证明了该算法在保证较小迭代次数的同时减少了进给速度波动率。

关键词： nurbs曲线插补双Hamming法速度波动率稳定性

基于FPGA的nurbs曲线插补设计与实现

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机床与液压 2013年第1期41卷 111-113,120页

作者：童加加闵华松陈友东武汉科技大学计算机学院湖北武汉430065 北京航空航天大学机械学院北京100191

基于现场可编程门阵列(FPGA),以Cox-de Boor递推插补算法为基础,对nurbs曲线插补的FPGA实现方法做了深入探究。将基于Cox-de Boor的nurbs曲线插补映射到FPGA中实现,同时注重并行处理和流水线等基本设计技巧,相比基于PC或者DSP结构的串... 详细信息

基于现场可编程门阵列(FPGA),以Cox-de Boor递推插补算法为基础,对nurbs曲线插补的FPGA实现方法做了深入探究。将基于Cox-de Boor的nurbs曲线插补映射到FPGA中实现,同时注重并行处理和流水线等基本设计技巧,相比基于PC或者DSP结构的串行计算,极大地提高了nurbs插补的运算速度。在不改变算法结构的前提下,该方法也可用于B样条曲线和Bezier曲线。仿真和实验结果表明,利用FPGA可显著改善nurbs插补的运算速度。

关键词： FPGA nurbs曲线插补并行计算 Cox—de Boor递推算法

基于Muller法的nurbs曲线插补算法

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现代制造工程 2014年第8期 55-59页

作者：任杰青刘凯赵东标南京航空航天大学机电学院南京210016

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... 详细信息

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。

关键词： nurbs曲线插补速度控制 Muller法

基于FPGA的nurbs曲线插补设计与实现

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基于FPGA的NURBS曲线插补设计与实现

作者：童加加武汉科技大学

学位级别：硕士

数控技术是现代制造技术中一个非常关键的环节，而插补模块又是整个数控系统控制软件的核心，插补模块的具体实现直接影响着数控系统的速度。nurbs方法因其在复杂几何造型方面的诸多优势，在CAD/CAM得到越来越广泛的应用。nurbs插补技... 详细信息

数控技术是现代制造技术中一个非常关键的环节，而插补模块又是整个数控系统控制软件的核心，插补模块的具体实现直接影响着数控系统的速度。nurbs方法因其在复杂几何造型方面的诸多优势，在CAD/CAM得到越来越广泛的应用。nurbs插补技术不仅可以改善零件的加工精度、表面光滑性和生产效率而且能极大的提高数控系统的轨迹功能。对于高速高精CNC系统，nurbs插补技术显得尤为重要。基于普通PC或ARM加DSP结构的运动控制器在实现nurbs插补时，由于计算的复杂性，在一个较小的采样周期内（比如1ms），很难完成nurbs插补。Tsai等人发现计算一个nurbs曲面插补和伺服控制时，总共需要4ms的计算时间，而nurbs插补计算就需要3.8ms，占了95%的计算时间。显然，对于高速度高精度的运动控制器来说，nurbs占用了太多的时间。随着可编程逻辑技术的发展，出现了价格低廉、适合工程应用的、具有出色的并行计算能力和灵活的编程能力的现场可编程逻辑器件（FPGA），因此采用FPGA实现nurbs曲线插补具有很大的现实意义。本文详细分析了几种传统的nurbs曲线插补算法，深入研究了无需计算基函数Cox-de Boor算法，并在FPGA中给予实现，这种实现方式随着维数的增加也具有很好的实时性。通过仿真和实验证明了这种基于FPGA的nurbs曲线插补具有很好的计算能力。本文的主要工作和成果如下：首先，介绍了nurbs曲线的数学模型、性质及相关参数计算方法，详细介绍了Cox-deBoor求解nurbs曲线算法。然后，在介绍Quartus开发工具、高速硬件描述语言Verilog HDL的基础上，设计了一种基于FPGA实现的nurbs曲线插补器。系统详细地描述了该系统的系统功能、逻辑功能划分、核心子模块功能描述。最后，利用Verilog语言编程实现基于FPGA的Cox-de Boor算法的nurbs曲线插补。对给定的几条nurbs曲线进行了仿真实验，并和基于PC的nurbs曲线插补进行了比较，仿真结果验证了该系统的实时性和优越性。开展对本课题的研究对提高数控系统的实时性具有重要的理论价值，同时也具有重要的实际应用价值。

关键词： FPGA nurbs曲线插补并行计算

基于DeBoor递推算法的一种实时nurbs曲线插补算法研究

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基于DeBoor递推算法的一种实时NURBS曲线插补算法研究

作者：冯高洁广东工业大学

学位级别：硕士

目前国内数控系统的插补功能基本停留在直线插补和圆弧插补阶段,且不能对nurbs曲线进行实时插补。对于一些复杂的曲线曲面的加工,必须首先按照精度要求用小直线段或圆弧段进行逼近处理,进而再用直线或圆弧插补功能进行插补处理。这不仅... 详细信息

目前国内数控系统的插补功能基本停留在直线插补和圆弧插补阶段,且不能对nurbs曲线进行实时插补。对于一些复杂的曲线曲面的加工,必须首先按照精度要求用小直线段或圆弧段进行逼近处理,进而再用直线或圆弧插补功能进行插补处理。这不仅引入了速度和加速度的不连续因素,限制了加工速度和精度的提高,也加大了数据存储和传输的压力。目前,CAD造型多用参数曲线表示,而非均匀有理B样条曲线（nurbs）凭借其强大的形状表示和控制能力成为CAD造型中几何表示的标准。因此,设计一种高速高精度的nurbs曲线实时插补算法是大势所趋。本文提出了一种高速高精度的nurbs曲线实时插补算法。该算法主要涉及以下几方面的内容：1).参数密化方法的确定。通过仿真和比较现有的主要的参数密化方法在速度偏差量和计算耗时量两个方面的优缺点,发现现有各参数密化方法均不能满足速度偏差和计算耗时量同时最小的要求,为此,作者比较了在加入速度偏差校正后各参数密化方法的性能,提出了速度跟踪精度高且计算耗时少的“泰勒二阶+校正”算法,并以此算法作为本文参变量增量的确定方法。2). nurbs曲线上对应于参变量u的点矢和导矢的求解方法的确定。通过分析现有各nurbs曲线求值求导方法,确定以计算量相对小的Deoor递推算法作为nurbs曲线求值和求导的方法。3).速度、加速度以及弓高误差的控制。考虑到机床加速性能的限制和加工精度的要求,本文提出了一种改进的速度自适应算法,在原有速度自适应算法的基础上,融入了对加速度的控制,使得处理后的进给速度能够同时满足最大允许进给速度、最大允许进给加速度和最大允许弓高误差要求。4).实时性的实现。考虑到实时加工的要求,该算法以段为单位进行插补计算。通过最大减速度限制前瞻和无最大减速度限制前瞻两种前瞻方法得到各段的最大可能终点。通过逆向插补,包括合理速度段终止条件选择、相交点的近似处理以及减速点和最大可能终点的修正处理等最终实现速度曲线分段。由于nurbs曲线分段所依据的准则在理论上保证了下一段的计算结果不会与上一段的计算结果发生冲突,这就使得实时加工成为可能,在下一段进行插补计算时,上一段的数据可以拿去加工。5).终点平滑降速处理。提出一种终点平滑降速处理方法,在参变量u为1时将进给速度近似降速为O。从理论上看,通过改进的速度自适应算法的处理,可以保证进给速度、加速度和弓高误差同时满足控制要求。而通过速度前瞻和分段插补可以保证算法的实时性。由MATLAB仿真结果可以看出,通过本算法处理,进给速度、加速度和弓高误差都己限制在要求范围内,又因插补计算时间远小于实际加工时间,故其实时性也是可以满足要求的。

关键词： nurbs曲线插补速度自适应前瞻算法 DeBoor递推算法分段插补

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五轴联动双nurbs曲线插补算法研究

五轴联动双NURBS曲线插补算法研究

作者：王群湖南大学

学位级别：硕士

随着经济的迅猛发展,我国已成为世界第二制造与出口大国,然而却还不是制造强国。制约着我国向制造强国迈进的一个重要因素就是五轴联动数控技术,它是船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工迫切需要的重要战略装备。五轴联... 详细信息

随着经济的迅猛发展,我国已成为世界第二制造与出口大国,然而却还不是制造强国。制约着我国向制造强国迈进的一个重要因素就是五轴联动数控技术,它是船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工迫切需要的重要战略装备。五轴联动数控技术是多轴联动加工技术中难度最大、应用范围最广的技术,其插补算法是多轴联动数控系统的核心,是数控系统发挥作用的基础。五轴联动插补算法逐渐成为世界各国科研人员重点研究的对象,发达国家一直对我国进行技术封锁,各数控公司竭力保密其核心部分。为打破大国对我国的技术封锁,我们必须自主研发五轴联动数控技术。为此,研究五轴联动双nurbs曲线插补算法及实现方式具有重要意义。目前,主要的传统插补算法(直线、圆弧插补)已经越来越不能满足现代高速高精加工的需求,本文通过对数控加工的研究,发现数控插补算法是制约高速高精加工的关键因素,nurbs曲线能统一地表达自由曲线曲面和解析曲线曲面,其直接插补能避免传统插补算法的很多问题,有效解决插补算法与现代高速高精加工的矛盾。对于五轴联动数控加工采用双nurbs曲线插补的方法,即增加个刀轴方位样条,便于刀轴矢量信息表示与提取,在考虑弦长误差和加减速处理的前提下,用二阶泰勒展开式求解节点参数,能快速准确求解出各轴的进给增量。本文通过UG/GRIP二次开发语言写出源程序,利用UG生成刀具路径源文件,根据源文件进行后处理,生成符合要求的双nurbs曲线样条代码,并对双nurbs曲线样条插补程序实例进行分析,验证该方法比传统方法具有明显的优越性,能有效地提高加工零件的效率与精度,能很好地满足了复杂曲面零件的高速高精度加工对插补运算的要求,为最大限度地发挥现代高性能数控机床的优良特性创造了条件,将对提高我国CNC系统水平起到积极的推动作用。

关键词：数控技术五轴联动 nurbs曲线插补 UG二次开发