嵌入式數(shù)控系統(tǒng)NURBS直接插補技術(shù)的研究.pdf

1、隨著高速高精加工要求的不斷提高,NURBS直接插補在數(shù)控系統(tǒng)插補功能中占據(jù)越來越重要的地位,對于開發(fā)高速高精數(shù)控系統(tǒng)意義深遠。國外少數(shù)高檔數(shù)控系統(tǒng)如 FANUC、SIEMENS等,已經(jīng)具有NURBS曲線直接插補功能。國內(nèi)PC架構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)也部分增加了此功能,但嵌入式數(shù)控系統(tǒng)尚不具備該功能。也有很多關(guān)于NURBS直接插補技術(shù)的研究成果公開發(fā)表,但這些研究大多只停留在模擬仿真階段,且針對的硬件平臺大多為 PC平臺。因此,研究能夠適用于嵌入式

2、數(shù)控系統(tǒng)并且可以真正應(yīng)用于實際加工的NURBS直接插補算法具有十分重要的意義。
　　首先,本文在綜合分析常用NURBS參數(shù)直接插補算法的基礎(chǔ)上,提出了一種基于預(yù)估誤差補償?shù)念A(yù)估—校正NURBS參數(shù)直接插補算法。通過對五角星NURBS曲線實例的仿真驗證,說明該算法在預(yù)估精度和校正收斂性方面都有顯著的提高,更適用于嵌入式數(shù)控系統(tǒng)平臺下的高速高精加工。全面分析了常用加減速算法的控制柔性和計算復(fù)雜度,對傳統(tǒng)S形加減速算法進行改進。保留其柔

3、性好的優(yōu)點,將完整S形加減速模型分為加速和減速兩個階段,分別進行控制。這樣有效簡化了加減速模型的分類,減少了加減速規(guī)劃的計算量。其次,提出基于改進S形加減速的分段 NURBS參數(shù)直接插補算法。該算法分為預(yù)插補和實時插補兩個階段。在預(yù)插補階段,將NURBS曲線劃分為加速或減速曲線段,再根據(jù)改進的S形加減速算法對曲線分段分別進行速度規(guī)劃,得到一條滿足弦高誤差、加速度以及加加速度約束的進給速度曲線。在實時插補階段,按照規(guī)劃好的速度曲線得到當前

4、插補周期的希望進給步長,再利用本文提出的參數(shù)插補算法得到對應(yīng)參數(shù)值,實現(xiàn)NURBS曲線的直接插補任務(wù)。
　　最后,將本文所提出的插補算法移植到嵌入式數(shù)控系統(tǒng)插補器之中進行插補性能測試。結(jié)果表明,本文提出的參數(shù)直接插補算法在控制進給速度波動和降低計算耗時方面都有顯著的提高。進一步對提出的基于改進S形加減速的分段NURBS參數(shù)直接插補算法進行綜合性能測試,該算法在插補計算耗時控制、精度控制、進給速度控制和加減速控制方面都能達到所要求的