基于FPGA的高性能硬件NURBS曲線插補算法的研究和實現(xiàn).pdf

1、數(shù)控技術是制造業(yè)發(fā)展水平的標志，插補技術作為數(shù)控技術的關鍵技術，決定著零件的加工效率和加工精度。NURBS插補技術改善了傳統(tǒng)插補技術中以微小直線段代替自由曲線帶來的效率低和精度差的缺點，因此，NURBS插補技術的研究對數(shù)控技術的發(fā)展具有極其重要的意義。
　　本文在研究NURBS曲線及其性質(zhì)的基礎上，詳細介紹了NURBS曲線上點和導矢的求值方法。采用NURBS曲線的矩陣表達式對曲線進行預處理，計算相關系數(shù)以便實時插補過程中的調(diào)用。在

2、分析對比了阿當姆斯微分法、牛頓迭代法和泰勒展開法的基礎上，選擇了泰勒展開法為研究的插補算法的參數(shù)求值方法，通過對NURBS曲線上速度敏感點的判別，將NURBS曲線分段處理。采用局部圓弧逼近法，實現(xiàn)NURBS插補過程中的速度自適應調(diào)整，滿足了加工精度的要求，提高了加工的質(zhì)量。在加減速控制方面，采用了S型加減速的控制方法，為解決減速點預測不準的問題，提出了一種基于級聯(lián)濾波器的S型加減速控制方法，該方法采用級聯(lián)濾波器對進給速度濾波控制，使速度

3、過渡平穩(wěn)，避免了加工過程中的沖擊。
　　在實驗仿真中，對插補算法模塊化處理，在VS2005編程環(huán)境中實現(xiàn)了插補算法，并利用MATLAB對數(shù)據(jù)進行處理，分析驗證了設計的插補算法的可行性。
　　在NURBS插補算法的硬件平臺實現(xiàn)中，首先分析了插補系統(tǒng)的架構，在SOPC開發(fā)流程的基礎上，定制了NURBS插補算法的軟核處理器，并將軟件代碼移植到NiosⅡ的軟件環(huán)境當中，實現(xiàn)了插補算法，利用軌跡加工對NURBS插補算法進行實例驗證，結