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基于SoC的NURBS曲线插补器研究与实现 被引量:1
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作者 龚芳 倪效勇 王典洪 《控制工程》 CSCD 北大核心 2018年第1期19-24,共6页
数控插补器在制造加工业被广泛应用。但是传统的数控系统插补器存在插补效率低,插补对象有限(直线或圆弧)等问题,无法满足现代加工需求。针对这些问题,我们提出了基于SoC的NURBS曲线插补器的实现方案。该方案采用多微控制器的嵌入... 数控插补器在制造加工业被广泛应用。但是传统的数控系统插补器存在插补效率低,插补对象有限(直线或圆弧)等问题,无法满足现代加工需求。针对这些问题,我们提出了基于SoC的NURBS曲线插补器的实现方案。该方案采用多微控制器的嵌入式系统硬件平台ARM+FPGA,该硬件平台充分利用了Xilinx公司推出的全可编程型FPGAZ--7020,兼具ARM微处理器的高速高精度运算能力及FPGA强大的逻辑处理能力的特点。在该硬件平台上我们实现了基于速度区间划分插补算法,同时,完成了NURBS曲线插补器的硬件平台重构及NURBS曲线插补器插补功能的验证。结果证明,此方案设计计算量小,实时性好,精度高,且具有较高的实际应用价值。 展开更多
关键词 SOC 插补 nurbs曲线
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基于NURBS曲线的五轴工具磨床加工误差研究
2
作者 杨宇航 唐清春 +3 位作者 陈汉阳 李晓宇 乔鹏 周乐安 《工具技术》 北大核心 2025年第2期124-130,共7页
针对五轴工具磨床加工复杂曲面存在直线圆弧插补精度不足的问题,采用NURBS曲线插补优化方法,根据NURBS曲线的插补原理,计算磨削加工时砂轮刀尖点与刀轴点的数据及相对关系;通过计算NURBS曲线插补点的曲率,推导出插补误差与进给速度的关... 针对五轴工具磨床加工复杂曲面存在直线圆弧插补精度不足的问题,采用NURBS曲线插补优化方法,根据NURBS曲线的插补原理,计算磨削加工时砂轮刀尖点与刀轴点的数据及相对关系;通过计算NURBS曲线插补点的曲率,推导出插补误差与进给速度的关系,进而对其产生的误差进行优化;基于Java语言开发出满足MKG6030型五轴工具磨床NURBS插补的专用后置处理器;采用NUMROTO软件对某叶根铣刀试验件进行程序编制及实际加工验证。试验证明,该插补方法可以有效提高刀具前刀面的精度,验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 五轴工具磨床 nurbs曲线插补 叶根铣刀 插补误差
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基于双NURBS曲线的叶轮叶片工业机器人GMAW增材制造
3
作者 王朝琴 石玗 王小荣 《机床与液压》 北大核心 2024年第3期17-21,共5页
以双NURBS曲线获得的直纹面广泛存在于各行业复杂零件中,如何实现复杂直纹面的增材制造一直是增材制造领域中极为关心的问题。以双NURBS曲线描述叶片模型,进一步获得直纹面,采用优化工艺参数,以GMAW方法实现了叶轮叶片的增材制造,增材... 以双NURBS曲线获得的直纹面广泛存在于各行业复杂零件中,如何实现复杂直纹面的增材制造一直是增材制造领域中极为关心的问题。以双NURBS曲线描述叶片模型,进一步获得直纹面,采用优化工艺参数,以GMAW方法实现了叶轮叶片的增材制造,增材获得的叶片完整,成形良好,表明以GMAW工艺实现双NURBS曲线叶片增材制造是可行的。为叶片模型构建、复杂形状叶片的电弧增材制造提供了新方法,对复杂形状零件增材制造过程控制具有借鉴意义。 展开更多
关键词 nurbs模型 nurbs曲线 直纹面 GMAW
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一种完善的自适应NURBS曲线插补算法 被引量:16
4
作者 李建刚 张婷华 +1 位作者 李泽湘 刘冠峰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1095-1098,1102,共5页
在考虑速度、加速度稳定性和加工误差精度的基础上,设计了一个完善的自适应NURBS插补器。该插补器不仅能够根据曲线的形状,自适应地调整速度,而且通过加减速处理模块和速度再修正模块,使速度在变速过程中始终以恒定的加速度进行升降,从... 在考虑速度、加速度稳定性和加工误差精度的基础上,设计了一个完善的自适应NURBS插补器。该插补器不仅能够根据曲线的形状,自适应地调整速度,而且通过加减速处理模块和速度再修正模块,使速度在变速过程中始终以恒定的加速度进行升降,从而不仅能够满足机床的加减速能力的要求,而且使得机床运行更加平稳,提高了加工精度。计算实例验证了所设计的离线自适应NURBS插补器的可行性。 展开更多
关键词 nurbs曲线插补器 CNC 自适应速度控制 加减速控制
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基于双Hamming的NURBS曲线插补算法
5
作者 潘盛湖 吕彭杰 +1 位作者 徐尚飞 彭伦文 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第8期70-74,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 nurbs曲线插补 双Hamming法 速度波动率 稳定性
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直角坐标机器人轨迹自适应NURBS曲线插补算法
6
作者 潘忠英 王玉清 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第8期307-311,共5页
为了提升直角坐标机器人轨迹的分段精度,提出了一种直角坐标机器人轨迹自适应分段NURBS曲线插补算法。基于NURBSS曲线自适应速度调整原理,通过加减速区域分析和分段预处理,找出曲线上的曲率极大值,分辨这些点是否为速度敏感点,并通过前... 为了提升直角坐标机器人轨迹的分段精度,提出了一种直角坐标机器人轨迹自适应分段NURBS曲线插补算法。基于NURBSS曲线自适应速度调整原理,通过加减速区域分析和分段预处理,找出曲线上的曲率极大值,分辨这些点是否为速度敏感点,并通过前瞻处理,逆向插补每个速度敏感点,规划敏感区的进给速度,使各个轴的加减速限制与弓高误差可同时得到满足,并确定减速点位置,实时插补处理根据进给速度与当前插补点的位置,计算下一插补点的位置,实现实时插补。实验表明:该算法具有较高的分段精度与分段效率;可满足分段加减速的要求;速度波动率最低且始终在给定的速度范围内,能够良好地控制进给速度;前瞻处理后插补速度减速效果较好;插补计算耗时仅为0.6/ms。 展开更多
关键词 直角坐标 机器人轨迹 自适应分段 nurbs 曲线插补算法 进给速度
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全程S曲线加减速控制的自适应分段NURBS曲线插补算法 被引量:62
7
作者 潘海鸿 杨微 +2 位作者 陈琳 谭华卿 孙红涛 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期190-195,共6页
为满足现代数控加工的高速度、高精度要求,提出基于7段式S曲线加减速全程规划的NURBS曲线自适应分段插补算法。该算法根据NURBS曲线几何形状将其自适应分段,并计算曲线段各项参数值、对应S曲线加减速规划(速度规划为17种类型)中加减速... 为满足现代数控加工的高速度、高精度要求,提出基于7段式S曲线加减速全程规划的NURBS曲线自适应分段插补算法。该算法根据NURBS曲线几何形状将其自适应分段,并计算曲线段各项参数值、对应S曲线加减速规划(速度规划为17种类型)中加减速类型和自适应调整速度曲线加减速时间。在固定插补周期下,与单独自适应算法、5段式S曲线加减速控制方法的仿真结果相比,在满足加速度与加加速度限制条件,且最大弦高误差不超过0.5μm时,该算法插补精度高于单独自适应算法,与5段式S曲线加减速控制方法近似,且其全程平均进给速度比5段式S曲线加减速控制方法平均进给速度提高21.7%,达到594mm/s。 展开更多
关键词 自适应 分段插补 S曲线加减速控制 nurbs曲线
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基于de Boor算法的NURBS曲线插补和自适应速度控制研究 被引量:25
8
作者 王田苗 曹宇男 +1 位作者 陈友东 魏洪兴 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第21期2608-2613,共6页
以NURBS曲线de Boor递推插补算法为基础,针对NURBS曲线速度处理的特殊性,建立了一种NURBS曲线自适应速度控制模型,该模型分为速度自适应控制和插补前加减速处理两部分。以de Boor算法为基础对整个插补周期的弓高误差以及切向和法向加速... 以NURBS曲线de Boor递推插补算法为基础,针对NURBS曲线速度处理的特殊性,建立了一种NURBS曲线自适应速度控制模型,该模型分为速度自适应控制和插补前加减速处理两部分。以de Boor算法为基础对整个插补周期的弓高误差以及切向和法向加速度进行实时监控,分析了误差产生的原因并进行了相应的速度控制;以插补前直线加减速为例引入NURBS反向插补的概念,解决了NURBS曲线减速区长度计算问题。实验结果表明,该模型满足实际的NURBS曲线插补的需要。 展开更多
关键词 nurbs曲线 DE Boor算法 直线加减速 nurbs反向插补 弓高误差
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基于NURBS曲线轨迹规划与速度规划的研究 被引量:11
9
作者 王昕 王均伟 +2 位作者 饶志 王晓媛 王铁萍 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第15期3973-3980,共8页
提出了一种基于非均匀有理B样条曲线(NURBS)的运动轨迹规划插补算法,与传统插补方法相比,该插补器能够保持高速度和高精度加工性能,而且能够抑制在插补过程当中产生的轮廓误差和速度波动。在插补过程中由于限制轮廓误差的需要而产生了... 提出了一种基于非均匀有理B样条曲线(NURBS)的运动轨迹规划插补算法,与传统插补方法相比,该插补器能够保持高速度和高精度加工性能,而且能够抑制在插补过程当中产生的轮廓误差和速度波动。在插补过程中由于限制轮廓误差的需要而产生了一些速度尖点,在这些尖点处的加速度和加加速度往往都非常大,这些对机床的伺服马达产生很大的冲击力,提出的插补算法能够根据允许的最大轮廓误差、最大加速度、最大加加速度来对插补速度进行自适应调整,使其满足插补要求。通过一个NURBS曲线插补的MATLAB仿真的例子,说明了该曲线插补算法能够满足高速、高精度加工的要求。 展开更多
关键词 nurbs 数字卷积 S曲线 实时插补
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NURBS曲线插补过程中运动平滑处理 被引量:25
10
作者 姬俊锋 周来水 张得礼 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第21期2225-2228,2232,共5页
由于不能通过积分方法在短时间内精确计算NURBS曲线的长度,使得在数控加工过程中实时计算减速距离、判断最终减速段开始点变得非常困难。基于插补的实际情况,给出一种实时计算减速距离的方法,在此基础上,实现了基于梯形速度曲线的速度... 由于不能通过积分方法在短时间内精确计算NURBS曲线的长度,使得在数控加工过程中实时计算减速距离、判断最终减速段开始点变得非常困难。基于插补的实际情况,给出一种实时计算减速距离的方法,在此基础上,实现了基于梯形速度曲线的速度平滑处理以及基于S形速度曲线的加速度平滑处理。模拟结果表明,该方法在NURBS曲线实时插补过程中,在保证误差的基础上,满足了插补周期和加减速的要求,且实现了速度以及加速度的平滑过渡。 展开更多
关键词 nurbs 插补 速度曲线 平滑处理
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NURBS曲线高速高精度加工的插补控制 被引量:65
11
作者 游有鹏 王珉 朱剑英 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第10期943-947,共5页
针对复杂零件高速精密加工的需求 ,提出了一种 NURBS曲线的实时插补算法 .它基于 NU RBS曲线的矩阵表示 ,通过适当的插补预处理、运用参数预估计与校正的插补策略以及合理的近似计算方法 ,简化了插补的实时计算 ,保证了算法的实时性 .... 针对复杂零件高速精密加工的需求 ,提出了一种 NURBS曲线的实时插补算法 .它基于 NU RBS曲线的矩阵表示 ,通过适当的插补预处理、运用参数预估计与校正的插补策略以及合理的近似计算方法 ,简化了插补的实时计算 ,保证了算法的实时性 .特别是引入了插补误差和进给加速度的实时监控 ,使进给速度能随曲线曲率自适应调整 ,实现了 展开更多
关键词 nurbs曲线 高速精密加工 CAM 数控加工 数控机床 插补控制
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高速高精度数控加工中NURBS曲线插补的研究 被引量:47
12
作者 赵国勇 徐志祥 赵福令 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期291-294,共4页
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... 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。 展开更多
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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基于牛顿迭代法的NURBS曲线插补算法 被引量:17
13
作者 王允森 盖荣丽 +2 位作者 孙一兰 杨东升 徐明子 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2013年第4期13-17,共5页
通过分析数控机床加工中样条曲线插补原理,提出了一种基于牛顿迭代法的非均匀有理B样条(NURBS)曲线插补算法。该算法首先进行速度控制,保证了加工精度,然后利用牛顿迭代法来计算插补参数,避免了传统方法的大量求导运算。通过将二阶泰勒... 通过分析数控机床加工中样条曲线插补原理,提出了一种基于牛顿迭代法的非均匀有理B样条(NURBS)曲线插补算法。该算法首先进行速度控制,保证了加工精度,然后利用牛顿迭代法来计算插补参数,避免了传统方法的大量求导运算。通过将二阶泰勒展开式化成简单的线性递推方程来预测插补参数的迭代初值,进一步减小了运算开销。仿真对比实验表明,该算法稳定性好,运算精度高,能够满足实时插补的要求,且能够将实时插补产生的速度波动限制到理想的水平。 展开更多
关键词 数控插补 nurbs曲线 速度控制 牛顿迭代法 线性递推方程
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面向刀具路径生成的NURBS曲线拟合算法研究 被引量:12
14
作者 杨旭静 胡仲勋 钟志华 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期984-987,1007,共5页
研究了曲面数控加工的NURBS刀具路径生成理论及算法,通过精确计算拟合偏差的方式来优化控制顶点的数目和位置,从而实现NURBS曲线的高精度拟合和刀具路径生成。实例研究表明,该算法拟合精度高、稳定可靠,并且容易实现编程,适用于自由曲... 研究了曲面数控加工的NURBS刀具路径生成理论及算法,通过精确计算拟合偏差的方式来优化控制顶点的数目和位置,从而实现NURBS曲线的高精度拟合和刀具路径生成。实例研究表明,该算法拟合精度高、稳定可靠,并且容易实现编程,适用于自由曲面数控加工中的NURBS刀具路径计算与生成,能够满足模具型面的高性能数控加工需求。 展开更多
关键词 刀具路径 数控加工 nurbs 曲线拟合
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基于NURBS曲线的凸轮廓线表达方法的研究及应用 被引量:9
15
作者 王英 陈建能 +2 位作者 赵雄 张国凤 俞倍倍 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1375-1380,共6页
为了使不同的凸轮廓线具有统一的表达形式,并保证凸轮廓线的光顺性,采用NURBS曲线来逼近凸轮廓线,并结合最小二乘法构建了NURBS曲线的目标函数,建立了基于NURBS曲线的凸轮廓线表达模型。将该模型用于步行式插秧机共轭凸轮推秧装置中共... 为了使不同的凸轮廓线具有统一的表达形式,并保证凸轮廓线的光顺性,采用NURBS曲线来逼近凸轮廓线,并结合最小二乘法构建了NURBS曲线的目标函数,建立了基于NURBS曲线的凸轮廓线表达模型。将该模型用于步行式插秧机共轭凸轮推秧装置中共轭凸轮廓线的表达,拟合得到的凸轮廓线曲率变化均匀。与传统的拟合方法对比发现,用NURBS曲线拟合后得到的凸轮廓线曲率变化均匀、误差小,需要的型值点少,从而表明采用NURBS曲线表达凸轮廓线具有明显的优势。 展开更多
关键词 nurbs曲线 凸轮廓线 最小二乘法 逼近
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圆弧曲线的三次NURBS表示 被引量:23
16
作者 秦开怀 关右江 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第2期146-150,共5页
本文首次提出三次NURBS曲线精确地表示圆弧的充要条件,解决了两方面的问题:一是已知三次NURBS曲线,如何判断它是否是圆弧;二是已知一圆弧曲线,怎样用三次NURBS曲线精确地表示.给出了圆弧曲线的三次NURBS表示... 本文首次提出三次NURBS曲线精确地表示圆弧的充要条件,解决了两方面的问题:一是已知三次NURBS曲线,如何判断它是否是圆弧;二是已知一圆弧曲线,怎样用三次NURBS曲线精确地表示.给出了圆弧曲线的三次NURBS表示的几何构造算法.均匀有理B样条曲线和有理Bezier曲线精确地表示圆弧曲线的充要条件可作为NURBS曲线的特殊情形得到.这些研究结果为NURBS应用于CAGD,CAD/CAM提供了一个有用的工具. 展开更多
关键词 CAD 圆弧曲线 nurbs曲线 样条曲线
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一种基于NURBS插补器的高精度交叉耦合控制方法 被引量:5
17
作者 赵国勇 赵福令 徐志祥 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期210-214,共5页
数控机床各联动轴动态性能不一致会给零件加工带来较大的轮廓误差.在分析传统机床轮廓控制方案不足的基础上,针对高精度数控加工需要,提出了一种基于NURBS插补器的简单实用的高精度交叉耦合控制方法,克服了传统交叉耦合控制方法轮廓误... 数控机床各联动轴动态性能不一致会给零件加工带来较大的轮廓误差.在分析传统机床轮廓控制方案不足的基础上,针对高精度数控加工需要,提出了一种基于NURBS插补器的简单实用的高精度交叉耦合控制方法,克服了传统交叉耦合控制方法轮廓误差模型计算的非线性、时变性、不精确性.在建立的基于DSP的数控实验台上验证了该方法的有效性.该方法对于零件的高精度数控加工具有重要意义. 展开更多
关键词 高精度加工 nurbs插补器 交叉耦合控制 DSP
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一种基于NURBS插补器的多轴交叉耦合控制方法 被引量:5
18
作者 徐志祥 赵国勇 +1 位作者 赵福令 周栋梁 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2006年第12期1451-1453,1483,共4页
针对复杂型面零件的高精度数控加工需要,在分析传统机床轮廓控制方案不足的基础上,提出了一种基于NURBS插补器的多轴交叉耦合控制(CCC)方法。该方法为闭环轮廓控制,算法简单、实用,并可适用于多轴控制。仿真结果表明所提出的CCC方法能... 针对复杂型面零件的高精度数控加工需要,在分析传统机床轮廓控制方案不足的基础上,提出了一种基于NURBS插补器的多轴交叉耦合控制(CCC)方法。该方法为闭环轮廓控制,算法简单、实用,并可适用于多轴控制。仿真结果表明所提出的CCC方法能够大大减小由于机床各轴动态性能不一致所引起的轮廓误差。该结论对零件的高精度数控加工具有重要意义。 展开更多
关键词 nurbs插补器 高精度加工 交叉耦合控制
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基于权因子的NURBS曲线形状调整 被引量:22
19
作者 张国华 杨兴强 张彩明 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第10期1396-1400,共5页
利用NURBS曲线的齐次坐标表示 ,直观地证明了单个权因子变化时 ,曲线上的点朝向或背离控制点的方向运动 然后推导出两个权因子的变化对曲线形状的影响规律 ,即曲线上点的位置变化可表示成两种运动的组合 :一个是朝向或背离第一个控制... 利用NURBS曲线的齐次坐标表示 ,直观地证明了单个权因子变化时 ,曲线上的点朝向或背离控制点的方向运动 然后推导出两个权因子的变化对曲线形状的影响规律 ,即曲线上点的位置变化可表示成两种运动的组合 :一个是朝向或背离第一个控制点 ,另一个则朝向或背离第二个控制点 在此基础上 ,进一步讨论了同时修改三个权因子以实现单点位置和切向约束的问题 展开更多
关键词 nurbs曲线 权因子 齐次坐标 单点位置约束 形状调整
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基于NURBS曲线的伺服压力机冲压过程建模与加工工艺轨迹规划 被引量:18
20
作者 陈岳云 郭为忠 高峰 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期138-142,共5页
用NURBS曲线实现伺服压力机在冲压作业任务中的特征建模,对冲压工艺特性曲线进行轨迹规划,使冲头沿着理想加工的曲线工作.结果表明:NURBS曲线具有局部可调性,可以保证在冲压曲线通过加工工艺控制点的同时,通过调节权因子和节点矢量,使... 用NURBS曲线实现伺服压力机在冲压作业任务中的特征建模,对冲压工艺特性曲线进行轨迹规划,使冲头沿着理想加工的曲线工作.结果表明:NURBS曲线具有局部可调性,可以保证在冲压曲线通过加工工艺控制点的同时,通过调节权因子和节点矢量,使冲压能够缓慢平滑合模和瞬间低速脱模;NURBS曲线的多阶可导性和光顺性使得冲头的位移、速度和加速度曲线连续,从而降低冲压加工过程中的振动和噪声. 展开更多
关键词 伺服压力机 nurbs曲线 特征建模 冲压过程
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