多約束綜合控制的NURBS曲線插補算法及其刀補研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，NURBS方法作為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）確定的對工業(yè)產(chǎn)品幾何定義的唯一數(shù)學(xué)方法，憑借其在復(fù)雜幾何造型方面的諸多優(yōu)勢，越來越廣泛應(yīng)用于CAD/CAM及計算機圖形學(xué)等領(lǐng)域。NURBS插補功能成為衡量高檔數(shù)控系統(tǒng)的一項重要指標(biāo)。為了滿足高速高精的現(xiàn)代加工要求，NURBS曲線插補算法及其品質(zhì)已成為數(shù)控系統(tǒng)研究開發(fā)的核心內(nèi)容之一。目前，圍繞如何實現(xiàn)加工精度和加工效率的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制是NURBS插補算法研究的大趨勢。插補算

2、法的品質(zhì)主要取決于插補精度與進(jìn)給速度的合理匹配。為了滿足曲率不斷發(fā)生變化的曲線插補精度要求，需要采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，然而采用變進(jìn)給速度則不可避免會產(chǎn)生加減速運動。因此，就需要對變進(jìn)給速度進(jìn)行有效的加減速協(xié)調(diào)控制，以避免導(dǎo)致較大的加速度和加加速度，影響插補運動的平穩(wěn)性。另外，目前CAD/CAM軟件雖支持輸出NURBS格式的曲線形式，但考慮刀具半徑補償?shù)腘URBS曲線插補數(shù)控系統(tǒng)尚處于研究和發(fā)展階段。
　　為此，本文綜合利用微分幾

3、何原理、S型加減速控制方法、回溯和反向插補策略、開放式數(shù)控等理論及技術(shù)手段，以及VC++6.0、MATLAB等軟件，對NURBS曲線插補算法提出進(jìn)一步優(yōu)化方案并探究其在實際加工中的刀具半徑補償功能。具體研究工作如下：
　?。?）建立一種多約束綜合控制的 NURBS曲線插補算法。該算法在分析和總結(jié)現(xiàn)有NURBS曲線插補算法的基礎(chǔ)上，綜合考慮曲線幾何特征、機床運動學(xué)和動力學(xué)性能等對插補的影響，并明確了各約束條件與進(jìn)給速度的匹配方法。<

4、br>　?。?）建立基于S型加減速控制的運動模型。利用S型加減速控制方法，將回溯和反向插補策略應(yīng)用到NURBS曲線插補算法中，實現(xiàn)對NURBS曲線插補加減速過程的合理控制，提高插補精度和機床運動的平穩(wěn)性。
　　（3）探究NURBS曲線插補中的二維刀具半徑補償功能實現(xiàn)。根據(jù)NURBS的數(shù)學(xué)特性，結(jié)合現(xiàn)有的刀具半徑補償原理，研究NURBS曲線刀具半徑補償過程，并通過仿真軟件實現(xiàn)刀具半徑補償功能，進(jìn)一步提高NURBS曲線插補的編程柔性和