發(fā)布時間：2017-05-28 07:04

  本文關(guān)鍵詞：基于DSP的NURBS直接插補技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： NURBS方法以其在復雜幾何造型方面的諸多優(yōu)勢,在CAD/CAM和計算機圖形學領域得到越來越廣泛的應用。但是,傳統(tǒng)的數(shù)控機床一般只有直線和圓弧插補功能,必須借助CAM系統(tǒng)將其離散成大量微小直線段再傳到CNC系統(tǒng)中加工,難以滿足當今高速高精加工的要求。因此,研究NURBS直接插補技術(shù)對于開發(fā)高速高精CNC系統(tǒng)具有十分重要的意義。 本文結(jié)合浙江省重大機電裝備專項項目(2006C11067)的科研任務,在深入分析NURBS相關(guān)理論知識和數(shù)控運動控制技術(shù)基礎上,提出了新的NURBS直接插補算法。 NURBS直接插補主要分兩個步驟完成:軌跡空間到參數(shù)空間的映射和參數(shù)空間到軌跡空間的映射,綜合運用解非線性方程法和de Boor算法實現(xiàn)NURBS直接插補,簡化了插補運算,提高了插補效率。同時,本文提出的前瞻自適應算法,使進給速度能根據(jù)曲線形狀自動進行調(diào)整,同時回溯和重插補策略可以保證加工過程中機床運動學參數(shù)控制在允許范圍內(nèi),防止出現(xiàn)大的沖擊和振動,提高表面加工質(zhì)量。為了將危險點的對速度曲線的影響納入到前期速度規(guī)劃中,第四章在分段插補思想基礎上提出了新的NURBS插補策略。最后,利用NURBS的對稱性進行反向插補,實現(xiàn)了對減速點位置的準確預測。 本文算法最終移植到基于DSP TMS320F2812的運動控制卡上,分別從硬件和軟件兩個方面詳細介紹了算法的移植過程。硬件方面著重介紹了DSP上專門用于電機控制的事件管理器的配置情況,包括引腳、定時器、周期寄存器、比較寄存器的配置等;軟件方面詳細介紹了旋轉(zhuǎn)緩沖區(qū)技術(shù)、IQmath庫引入等。 最后,對NURBS直接插補算法進行仿真分析和實驗研究。利用Xk713數(shù)控銑床搭建實驗平臺,并設計了一條既有尖角和又有高曲率點的三次NURBS曲線進行加工實例加工,通過與傳統(tǒng)算法比較,借助圖形圖表等手段分析插補算法在插補效率、精度、運動學參數(shù)等方面的性能表現(xiàn),驗證算法的可行性和可靠性。
【關(guān)鍵詞】：NURBS DSP 直接插補 速度自適應 前瞻算法
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 目錄7-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 課題的研究背景與意義9-14
• 1.1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展9-10
• 1.1.2 數(shù)控機床插補技術(shù)10-12
• 1.1.3 NURBS方法的提出和優(yōu)缺點12-13
• 1.1.4 NURBS直接插補的意義13-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢14-18
• 1.2.1 NURBS直接插補算法14-16
• 1.2.2 減速點的預測16
• 1.2.3 速度自適應控制16-17
• 1.2.4 基于機床運動學和動力學特性的前瞻算法17
• 1.2.5 基于恒定材料去除率的插補算法17-18
• 1.3 論文結(jié)構(gòu)體系和主要研究內(nèi)容18-20
• 1.3.1 論文的總體構(gòu)架18
• 1.3.2 論文主要研究內(nèi)容18-20
• 2 NURBS相關(guān)理論知識研究20-31
• 2.1 NURBS曲線的表達形式20-22
• 2.1.1 有理分式表示20-21
• 2.1.2 有理基函數(shù)表示21
• 2.1.3 齊次坐標表示21-22
• 2.2 權(quán)因子的幾何意義22
• 2.3 NURBS曲線的性質(zhì)22-23
• 2.4 NURBS曲線上點的求值方法23-27
• 2.4.1 直接計算法24-25
• 2.4.2 動態(tài)矩陣法25-26
• 2.4.3 de Boor算法26-27
• 2.5 NURBS導數(shù)的計算方法27-30
• 2.5.1 直接計算法27-28
• 2.5.2 de Boor算法28-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 3 基于de Boor算法的NURBS前瞻自適應插補研究31-43
• 3.1 數(shù)據(jù)采樣插補的原理31-34
• 3.1.1 插補的基本概念31
• 3.1.2 時間分割法在NURBS插補中的應用31-34
• 3.2 NURBS直接插補算法的實現(xiàn)34-37
• 3.2.1 算法結(jié)構(gòu)34-35
• 3.2.2 軌跡空間到參數(shù)空間的映射35-36
• 3.2.3 參數(shù)空間到軌跡空間的映射36-37
• 3.3 速度自適應算法37-39
• 3.4 帶回溯和重插補策略的前瞻算法39-41
• 3.5 減速點預測41-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 4 基于軸運動學參數(shù)的NURBS分段自適應插補研究43-50
• 4.1 插補預處理及數(shù)據(jù)存儲43-44
• 4.2 危險點的檢測44-46
• 4.2.1 高曲率點的檢測45-46
• 4.2.2 尖角的檢測46
• 4.3 分段自適應插補算法46-48
• 4.3.1 子段長度的計算46-47
• 4.3.2 速度自適應算法47
• 4.3.3 誤差分析47-48
• 4.4 單軸運動學參數(shù)約束算法48-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 5 NURBS直接插補算法在DSP上的實現(xiàn)50-58
• 5.1 硬件配置50-54
• 5.1.1 引腳配置51
• 5.1.2 通用定時器配置51-53
• 5.1.3 周期寄存器和比較寄存器設置53-54
• 5.2 軟件實現(xiàn)54-57
• 5.2.1 帶旋轉(zhuǎn)緩沖區(qū)的插補算法體系結(jié)構(gòu)54-55
• 5.2.2 IQmath庫的應用55-57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 6 NURBS直接插補算法仿真分析和實驗研究58-64
• 6.1 實驗環(huán)境58-59
• 6.2 實驗一59-61
• 6.2.1 實驗參數(shù)59
• 6.2.2 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析59-61
• 6.3 實驗二61-63
• 6.3.1 實驗參數(shù)61
• 6.3.2 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析61-63
• 6.4 實驗三63
• 6.5 本章小結(jié)63-64
• 7 總結(jié)與展望64-66
• 7.1 總結(jié)64-65
• 7.2 展望65-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和參加科研情況66-67
• 參考文獻67-69

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李丹;;高速加工程序段間轉(zhuǎn)接速度算法的研究[J];制造業(yè)自動化;2011年09期

2 李建奇;肖繼國;賀盛修;鐘威;艾毅軍;;基于NURBS插補算法的數(shù)控雕刻機控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J];計算機測量與控制;2012年12期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 喬志峰;適用于復雜形面加工的多軸運動控制系統(tǒng)設計理論與方法研究[D];天津大學;2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 王海峰;精雕機的開放式數(shù)控系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

2 徐遠澤;基于DSP的運動控制器系統(tǒng)設計[D];西南交通大學;2012年

3 張建勛;基于DSP6711運動控制器的NUBRS曲線插補算法研究[D];重慶大學;2012年

4 王強;六自由度工業(yè)機器人的運動軌跡插補算法的研究[D];浙江工業(yè)大學;2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于DSP的NURBS直接插補技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：402104