嵌入式數(shù)控系統(tǒng)NURBS直接插補(bǔ)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(bǔ)在數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)功能中占據(jù)越來(lái)越重要的地位,對(duì)于開(kāi)發(fā)高速高精數(shù)控系統(tǒng)意義深遠(yuǎn)。國(guó)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(bǔ)功能。國(guó)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(bǔ)技術(shù)的研究成果公開(kāi)發(fā)表,但這些研究大多只停留在模擬仿真階段,且針對(duì)的硬件平臺(tái)大多為 PC平臺(tái)。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(shí)際加工的NURBS直接插補(bǔ)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(bǔ)算法的基礎(chǔ)上,提出了一種基于預(yù)估誤差補(bǔ)償?shù)念A(yù)估—校正NURBS參數(shù)直接插補(bǔ)算法。通過(guò)對(duì)五角星NURBS曲線實(shí)例的仿真驗(yàn)證,說(shuō)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(tái)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(jì)算復(fù)雜度,對(duì)傳統(tǒng)S形加減速算法進(jìn)行改進(jìn)。保留其柔

3、性好的優(yōu)點(diǎn),將完整S形加減速模型分為加速和減速兩個(gè)階段,分別進(jìn)行控制。這樣有效簡(jiǎn)化了加減速模型的分類,減少了加減速規(guī)劃的計(jì)算量。其次,提出基于改進(jìn)S形加減速的分段 NURBS參數(shù)直接插補(bǔ)算法。該算法分為預(yù)插補(bǔ)和實(shí)時(shí)插補(bǔ)兩個(gè)階段。在預(yù)插補(bǔ)階段,將NURBS曲線劃分為加速或減速曲線段,再根據(jù)改進(jìn)的S形加減速算法對(duì)曲線分段分別進(jìn)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(jìn)給速度曲線。在實(shí)時(shí)插補(bǔ)階段,按照規(guī)劃好的速度曲線得到當(dāng)前

4、插補(bǔ)周期的希望進(jìn)給步長(zhǎng),再利用本文提出的參數(shù)插補(bǔ)算法得到對(duì)應(yīng)參數(shù)值,實(shí)現(xiàn)NURBS曲線的直接插補(bǔ)任務(wù)。
　　最后,將本文所提出的插補(bǔ)算法移植到嵌入式數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)器之中進(jìn)行插補(bǔ)性能測(cè)試。結(jié)果表明,本文提出的參數(shù)直接插補(bǔ)算法在控制進(jìn)給速度波動(dòng)和降低計(jì)算耗時(shí)方面都有顯著的提高。進(jìn)一步對(duì)提出的基于改進(jìn)S形加減速的分段NURBS參數(shù)直接插補(bǔ)算法進(jìn)行綜合性能測(cè)試,該算法在插補(bǔ)計(jì)算耗時(shí)控制、精度控制、進(jìn)給速度控制和加減速控制方面都能達(dá)到所要求的