本文關(guān)鍵詞：針對小線段加工的NURBS自適應(yīng)插補(bǔ)算法的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：插補(bǔ)是數(shù)控系統(tǒng)最重要的核心技術(shù),插補(bǔ)算法的優(yōu)劣直接影響到產(chǎn)品加工的質(zhì)量和效率。伴隨著制造業(yè)的發(fā)展,加工型面日趨復(fù)雜,傳統(tǒng)的加工技術(shù)在滿足現(xiàn)代社會的加工要求時顯得愈發(fā)吃力。由于傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)只具備直線、圓弧等簡單的插補(bǔ)功能,因此在加工復(fù)雜曲線時,不得不將其離散為小線段,然后再對小線段插補(bǔ)。這種加工方式不可避免地會造成加工路徑的一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù),且存在加減速頻繁、加工文件過大等問題。而NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines,非均勻有理B樣條)曲線插補(bǔ)在保留了曲線光順性的同時,還因其路徑連續(xù)而容易獲得較高的加工速度和精度,因此研究NURBS插補(bǔ)算法對提高數(shù)控系統(tǒng)的性能具有重要意義。本文通過對現(xiàn)有成果研究,發(fā)現(xiàn)NURBS插補(bǔ)中有兩個較難解決的問題：一個是理論步長與實際弧長之間的差異,另一個是曲線弧長、插補(bǔ)長度和加減速距離之間的協(xié)調(diào)問題。針對這些問題本文提出了一種新型的NURBS插補(bǔ)算法,主要思路是先對曲線自后向前進(jìn)行逆向插補(bǔ)預(yù)處理,確定曲線的減速點及對應(yīng)的速度信息,之后進(jìn)行實時插補(bǔ)確定每個周期的插補(bǔ)點位置并進(jìn)行信息輸出。根據(jù)此,本文主要研究了以下內(nèi)容：針對現(xiàn)有的小線段加工代碼,設(shè)計了擬合為NURBS曲線的算法。將現(xiàn)有的小線段按精度分段擬合,并按CAD模型確定了邊界條件,反求出控制頂點。設(shè)計了GM代碼解釋器,驗證了該算法的可行性。在插補(bǔ)算法中,提出了更為簡潔的參數(shù)點密化、插補(bǔ)點坐標(biāo)值和導(dǎo)矢值求解的方案。重點研究了NURBS插補(bǔ)中的速度控制問題：分析了NURBS曲線插補(bǔ)中的速度約束條件,設(shè)計了減速點的預(yù)測算法,并對路徑段之間的銜接部分做了相應(yīng)處理。使插補(bǔ)的速度在滿足弓高誤差和加速度等約束要求下,能自適應(yīng)于曲線曲率的變化。最后在EtherMAC工業(yè)以太網(wǎng)運(yùn)動控制平臺上搭建了實驗環(huán)境,編寫了插補(bǔ)算法控制X-Y工作臺的運(yùn)動,解析下發(fā)數(shù)據(jù)包,提取其中的實時插補(bǔ)數(shù)據(jù)并做分析,驗證了本文提出的算法的正確性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：非均勻有理B樣條 擬合 插補(bǔ) 減速點 曲線銜接
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 課題研究的背景與意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 NURBS曲線擬合技術(shù)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 NURBS曲線插補(bǔ)技術(shù)的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 針對小線段加工路徑的NURBS曲線擬合方法19-37
• 2.1 數(shù)控加工的實現(xiàn)過程19-20
• 2.2 NURBS曲線的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)理論20-23
• 2.2.1 NURBS曲線的數(shù)學(xué)定義20-22
• 2.2.2 NURBS曲線的重要性質(zhì)22-23
• 2.3 小線段擬合為NURBS曲線的算法23-30
• 2.3.1 擬合方式介紹23-24
• 2.3.2 擬合點集的選擇24-26
• 2.3.3 數(shù)據(jù)點參數(shù)化26-27
• 2.3.4 插值法求曲線控制頂點27-30
• 2.4 算法驗證30-34
• 2.5 本章小結(jié)34-37
• 第3章 NURBS曲線插補(bǔ)中相關(guān)計算的研究37-51
• 3.1 NURBS曲線插補(bǔ)原理37-39
• 3.2 給定參數(shù)下插補(bǔ)點的坐標(biāo)值和導(dǎo)矢計算39-43
• 3.2.1 根據(jù)曲線定義計算點的坐標(biāo)值和導(dǎo)矢39-40
• 3.2.2 根據(jù)德布爾遞推算法計算點的坐標(biāo)值和導(dǎo)矢40-42
• 3.2.3 根據(jù)系數(shù)矩陣計算點的坐標(biāo)值和導(dǎo)矢42-43
• 3.3 給定步長下參數(shù)值的計算43-49
• 3.3.1 基于泰勒展開公式的參數(shù)值計算方法44-45
• 3.3.2 基于隱式龍格-庫塔算法的參數(shù)值計算方法45-46
• 3.3.3 基于牛頓迭代法的非線性方程求解參數(shù)值計算方法46-49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第4章 插補(bǔ)中的速度控制方法51-65
• 4.1 速度控制方法概述51
• 4.2 速度約束條件51-56
• 4.2.1 加減速速度模型51-53
• 4.2.2 弓高誤差對進(jìn)給速度的約束53-55
• 4.2.3 法向加速度對進(jìn)給速度的影響55-56
• 4.3 加工路徑中的減速點預(yù)測56-61
• 4.3.1 加工路徑中的減速點概述56-57
• 4.3.2 單條曲線內(nèi)部突變點的判斷和速度限制57-58
• 4.3.3 根據(jù)突變點確認(rèn)減速點58-61
• 4.4 曲線銜接處的速度處理61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 第5章 實驗與分析65-77
• 5.1 實驗平臺硬件設(shè)計65-66
• 5.1.1 實驗平臺硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計65
• 5.1.2 EtherMAC運(yùn)動控制平臺介紹65-66
• 5.2 實驗平臺軟件設(shè)計66-69
• 5.2.1 軟件基礎(chǔ)平臺選擇66-67
• 5.2.2 軟件系統(tǒng)架構(gòu)67-69
• 5.3 插補(bǔ)算法設(shè)計及實驗結(jié)果分析69-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 第6章 總結(jié)與展望77-83
• 6.1 論文總結(jié)77-78
• 6.2 今后展望78-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83-85
• 致謝85-87
• 附件87

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 蘭浩;李德信;;NURBS曲線整體光順逼近算法研究[J];計算機(jī)應(yīng)用;2008年01期

2 武穎輝;諶永祥;李永橋;;NURBS曲線實時插補(bǔ)進(jìn)給速度控制的研究[J];機(jī)械設(shè)計與制造;2011年11期

3 李建剛;張婷華;李澤湘;劉冠峰;;一種完善的自適應(yīng)NURBS曲線插補(bǔ)算法[J];中國機(jī)械工程;2008年09期

4 于志宏;陳剛;;NURBS曲線插補(bǔ)理論與實踐[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2010年11期

5 邊玉超,張莉彥,戴鶯鶯,陳虎;CNC系統(tǒng)中NURBS曲線實時插補(bǔ)算法研究[J];機(jī)械制造與自動化;2003年06期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 趙巍;數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)算法及加減速控制方法研究[D];天津大學(xué);2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 康書杰;NURBS曲線實時插補(bǔ)技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

2 馬朝陽;自由型曲線曲面直接插補(bǔ)技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2008年

3 范永強(qiáng);基于DSP的NURBS直接插補(bǔ)技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：針對小線段加工的NURBS自適應(yīng)插補(bǔ)算法的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：342955