面向單片機(jī)復(fù)雜曲線(xiàn)插補(bǔ)算法的研究.pdf

1、非均勻有理B樣條曲線(xiàn)（NURBS）插補(bǔ)是當(dāng)代高性能數(shù)控系統(tǒng)（CNC）的標(biāo)志性功能之一，也是實(shí)現(xiàn)高進(jìn)給高精度加工的重要方法。本文在充分了解當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，面向單片機(jī)提出了一種新的基于全局控制信息的NURBS曲線(xiàn)實(shí)時(shí)插補(bǔ)算法。該算法主要思想是：依據(jù)臨界曲率對(duì)NURBS曲率曲線(xiàn)進(jìn)行區(qū)間劃分，然后采用移動(dòng)平均加減速控制算法對(duì)各區(qū)間進(jìn)行加減速處理，使速度平滑過(guò)渡，在實(shí)時(shí)插補(bǔ)過(guò)程中不產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)。將其作為曲線(xiàn)實(shí)時(shí)插補(bǔ)前預(yù)處理信息，獲得

2、NURBS曲線(xiàn)全局控制信息，從而很好地在單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)NURBS曲線(xiàn)實(shí)時(shí)插補(bǔ)。
　　由上述分析可知，本課題的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1）由NURBS曲線(xiàn)定義推導(dǎo)出了3次NURBS曲線(xiàn)的簡(jiǎn)化形式，并分析了NURBS曲線(xiàn)幾何特性對(duì)進(jìn)給速度和插補(bǔ)步長(zhǎng)的影響。針對(duì)NURBS曲率函數(shù)的多峰特性，提出了以臨界曲率進(jìn)行區(qū)間劃分的方法。通過(guò)求取各區(qū)間曲率極大值，然后采用移動(dòng)平均加減速控制算法對(duì)各區(qū)間進(jìn)行加減速預(yù)處理，保證各區(qū)間連接處速度的平滑

3、過(guò)渡，避免實(shí)時(shí)插補(bǔ)過(guò)程中產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，從而獲取了NURBS曲線(xiàn)全局控制信息；
　　2）將NURBS曲線(xiàn)的整個(gè)插補(bǔ)過(guò)程分解為插補(bǔ)預(yù)處理和實(shí)時(shí)插補(bǔ)兩部分。在插補(bǔ)預(yù)處理中主要完成耗時(shí)較多但可將其處理結(jié)果直接應(yīng)用于實(shí)時(shí)插補(bǔ)的模塊，確保插補(bǔ)算法滿(mǎn)足NURBS曲線(xiàn)在單片機(jī)中插補(bǔ)的實(shí)時(shí)性要求；
　　3）規(guī)劃NURBS曲線(xiàn)在單片機(jī)中實(shí)時(shí)插補(bǔ)流程，根據(jù)全局控制信息，求取當(dāng)前插補(bǔ)點(diǎn)滿(mǎn)足插補(bǔ)精度和向心加速度的進(jìn)給速度和插補(bǔ)步長(zhǎng)，再采用二階泰勒展