具有自由曲線插補(bǔ)功能的運(yùn)動控制器的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、目前常用的CAD/CAM系統(tǒng)基本上都具有自由曲線曲面的建模功能,但多數(shù)的CNC運(yùn)動控制器只提供了直線和圓弧插補(bǔ)功能,不能滿足高速、高精度的自由曲線曲面的直接加工。因此具有自由曲線插補(bǔ)功能的運(yùn)動控制器的研究具有重要的意義。本課題主要研究了基于DSP和FPGA的具有NURBS曲線插補(bǔ)功能的開放式運(yùn)動控制器。主要目的是利用DSP的計算能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)吞吐率高來實現(xiàn)對自由曲線插補(bǔ)的快速計算,以及FPGA的高可靠性、開發(fā)周期短和系統(tǒng)內(nèi)可再編程的特點,

2、來解決目前運(yùn)動控制器中自由曲線插補(bǔ)中軟件插補(bǔ)速度慢而硬件插補(bǔ)設(shè)計繁瑣、調(diào)整和升級不易的缺點。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　為實現(xiàn)NURBS曲線的插補(bǔ)功能,將插補(bǔ)過程按計算流程和任務(wù)量劃分成粗插補(bǔ)和精插補(bǔ),粗插補(bǔ)對NURBS曲線以步長進(jìn)行數(shù)據(jù)密集化后,再由精插補(bǔ)以脈沖當(dāng)量密集化步長來實現(xiàn)曲線插補(bǔ),并進(jìn)一步確定了以DSP來實現(xiàn)粗插補(bǔ)和FPGA實現(xiàn)精插補(bǔ)的系統(tǒng)架構(gòu)。
　　研究了NURBS曲線粗插補(bǔ)的流程。在已知NURB

3、S曲線相關(guān)參數(shù)的情況下,根據(jù)NURBS曲線的特性及運(yùn)動控制的動態(tài)特性先將NURBS分段;再求出各支段NURBS曲線的加工參數(shù),并對各支段NURBS進(jìn)行Sine速度規(guī)劃;再以插補(bǔ)周期為時間單位,對速度規(guī)劃完的NURBS曲線再分段,完成數(shù)據(jù)密集化,即粗插補(bǔ)。
　　研究了精插補(bǔ)算法及其在FPGA的實現(xiàn)。以插補(bǔ)周期為時間單位,將粗插補(bǔ)獲的數(shù)據(jù)點,通過精插補(bǔ)算法轉(zhuǎn)換成控制電機(jī)的脈沖和方向,其中精插補(bǔ)算法主要包括數(shù)字脈沖相乘法、逐點比較法、最