非均匀有理B样条在线拟合高速平滑插补法

针对连续小线段加工平均速度低、路径不连续和振动冲击大等问题,提出了一种基于非均匀有理B样条曲线拟合的小线段平滑实时插补方法.通过分析连续小线段路径的几何特性及加工工艺,提出了连续小线段的相邻段长度比准则和相邻段临界夹角准则来选择满足要求的数据点集;根据凹凸性准则对可拟合点集分段后拟合为参数曲线,通过直线和参数曲线混合插补实现连续小线段的高速平滑加工.仿真和试验结果表明,该方法能够有效地提高加工速度,减小加工过程中的振动,同时保证加工精度.     

数控加工中连续微线段轨迹的B样条曲线拟合

为解决数控系统进行连续微线段加工时加减速频繁、运行速度缓慢、加工路径不连续等问题,提出了最小二乘3次B样条曲线逼近拟合算法,采用该算法实现对连续微线段的逼近.文中通过分析连续微线段加工路径的几何特性,提出了采用圆弧近似法计算的弓高误差准则,并选择满足条件的可拟合点集,将拟合的曲线相对于原有路径的偏离误差控制在要求范围内.实例仿真结果表明,该算法可在保证拟合精度的同时有效地拟合连续微直线段.     

一种连续小线段高速插补算法

为使自行研发的机床数控系统具有连续小线段高速加工能力,该文以离散的方法建立了一种全新的插补算法。该算法以级数求和的方法推导了S型加减速控制模型,并以小线段夹角为参变量控制拐点通过速度建立了小线段速度衔接模型,在此基础上,算法将插补过程分解为插补预处理及插补点计算两个步骤,预处理中对小线段进行速度规划并设计了线段间速度的递推处理方法,插补点仅需根据当前速度及线段方向向量即可求出。通过对系统输出的插补点数据分析以及数控系统实际运行测试表明：该算法的加减速控制连续平滑,小线段加工程序具有较高的运行速度。     

一种改进的书写机器人曲线路径拟合方法

针对传统曲线拟合方法在书写机器人中不够平滑和精度不高的问题,在分析三次样条曲线和NURBS样条曲线拟合方法优缺点的基础上,改进了样条曲线的拟合方法。首先利用弦误差提取合适的控制点,然后进行三次样条插值,生成的插补点通过相邻点间连线的夹角约束进行筛选,筛选后的插补点作为NURBS曲线的控制点,最后进行曲线拟合。通过MATLAB平台进行仿真和机器人书写实验,结果表明,改进方法拟合的平滑曲线可以通过控制点,具有更高拟合精度,且保留了传统B样条曲线的局部性和凸包性,可优化机器人的运动轨迹。     

数控系统小线段高速加工中的“拐点问题”

在数控系统的连续小线段高速插补中,由于线段终点速度不为零及插补的离散特征,线段最后插补点与终点不能自然重合,若强行把终点作为最后插补点,可能带来速度冲击.为解决这一问题,本文提出了一种全新的处理方法,在确保没有速度冲击的前提下,允许插补点不通过线段终点,简化了插补算法.该方法产生的最大轮廓误差仅取决于最大加速度及插补周期,在实际系统中进行误差控制十分方便.     

基于Gauss-Legendre求积的参数曲线实时插补

提出一种基于Gauss-Legendre求积和多项式插值的复杂参数曲线（包括高次多项式曲线、Bezier曲线、B样条曲线、NURBS曲线等）实时插补算法。该算法分插补预处理和实时插补两大部分，首先通过auss-Legendre求积公式计算曲线的弧长，然后将曲线按参数范围等分成若干区间，建立等分点参数值与弧长的对应表，再按多项式插值的方法计算各插补周期末的曲线参数值。文中还对曲线插补中进给速度平滑控制和减速点参数值的预测作了详细分析。对扩充数控系统的轨迹控制功能，简化零件程序，提高加工精度具有重要的意义。     

基于G2连续Bézier曲线的刀具轨迹压缩算法

针对复杂曲面的数控加工,提出一种基于Bézier曲线的刀具轨迹数据压缩算法.根据连续小线段的几何特征来筛选适用于被压缩的区域,将各个区域内的形值点转化为特殊的3阶Bézier曲线,选用最小二乘法拟合形值点,通过调整参数曲线控制点和插入过渡曲线,使得加工路径光顺并保证G2连续性,采用2阶Taylor展开来估计误差和控制拟合精度.结果表明:所提出的算法无迭代、实时性好,算法数据的压缩比高;采用Taylor展开估计的误差与真实误差很接近,可以有效控制拟合精度.     

迭代算法的曲线插补进给速度控制方法

在数控加工中,为了满足较高的加工精度和保持恒定的进给速度要求,提高数控加工复杂零件的能力,数控系统插补器需要采用较复杂的插补算法,其计算量大,耗时多,影响加工速度.针对这一问题,根据参数曲线数控插补原理,指出了Taylor展开算法和迭代算法,给定曲线,利用当前弦长和当前插补点,精确算出下一插补点.在迭代次数和迭代误差都小于设定值时结束迭代,即可算出下一插补点,且保持当前点和速度,否则继续迭代直到满足要求为止,给出了基于迭代算法的曲线实时插补进给速度的控制方法.仿真实例结果表明,提出的算法能够满足各种不同参数曲线的加工.与常规插补算法相比,该算法通用性强,计算量小,进给误差小,计算精度高,提高了加工效率.     

基于五段S型曲线的机械手速度规划策略

针对在工艺加工路径中直角坐标机械手末端合成插补速度保持一致的要求,将五段S型曲线加减速控制方法引入直角坐标机械手的速度控制中,提出了基于五段S型加减控制曲线的预加减速控制方法,研究了算法模型以及在有匀速段和无匀速段情况下的具体加减速控制方法;并且提出了基于增加空走行程的多段连续加工路径衔接点处速度规划策略,给出了具体的速度控制方法和算法公式。仿真表明,所提出的预加减速算法和衔接点速度控制策略能够达到机械手末端合成插补速度在整个加工路径中速度保持一致的要求,并且能够有效降低加工过程中对直角坐标机械手平台的冲击。     

基于摆线滚轮阴模基体的步长伸缩双圆弧插补算法

阴模基体加工精度是影响摆线金刚石滚轮制造精度的关键因素。为了提高摆线滚轮阴模基体在数控机床上的加工精度,首先求解出摆线滚轮阴模基体形面曲线方程,然后基于双圆弧插补法,建立摆线滚轮阴模基体步长伸缩双圆弧插补数学模型,利用数值分析方法求解插补节点数据,控制步长伸缩以调整插补误差。通过计算实例验证了算法的可行性,结果表明:双圆弧插补误差小于0.01 μm,比直线插补误差降低75%;控制步长伸缩,在相同允差下拟合圆弧段数减少55%,提高了加工效率;插补数据拟合的加工仿真曲线光滑平整,刀具路径具备G1连续性。     

二维实物编程及三次样条曲线插补器

本文针对已采集的曲面密集数据建立一套数据处理系统。首先对数据进行光顺处 理，去除数据中所带有的误差，然后利用光顺后的数据，在计算机中建立连续的几何 模型，并据以导出有关信息。本文还发展了一种实时三次样条曲线插补软件，在利用 计算机对数控机床控制时，直接加工出二阶光滑的三次样条曲线．它比目前采用的直 线或圆弧插补具有节省内存空间和更高的加工精度等优点．     

三参数曲线插补原理

基于三参数曲线的数控加工轨迹生成方法是对目前的数控加工中刀具路径生成的截面线方法的推广,拓展了截面线方法的研究思想和研究内容.提出了三参数曲线的基本定义和表示,分析了三参数曲线的几何特性,建立了三参数曲线的几何特性和刀具运动特性之间的关系,在此基础上,运用近似泰勒级数展开方法提出了参数插补原理,进一步地提出了三参数曲线的插补原理.     

旋转插补原理研究

提出基于旋转进给速度的数控插补原理和方法．基于五轴数控加工的运动的分析，提出了旋转插补及相关的概念，讨论了线性进给速度与旋转进给速度之间的关系，针对参数曲线，建立了沿曲线的角弧长导数与旋转进给速度之间的关系，基于泰勒级数展开构建了参数曲线的旋转插补方法及算法．     

参数曲面上投影曲线的直接插补算法

用传统方法加工复杂曲面时，由于计算机数控系统的轨迹控制能力不强，过分依赖数控编程，因而带来很多问题．针对这种情况，文中针对参数曲面上以投影方式形成的空间曲线轨迹，提出了一种直接插补算法．应用该算法，可以实现对参数曲面局部加工区域内生成的刀轨的直接插补运算．该算法的实现提高了数控系统的轨迹控制能力．文中最后给出了一个曲面局部加工实例来对算法进行验证．仿真结果表明，给出的算法简单、可行而且有效．该算法也可以推广应用于曲面的整体加工．     

铲齿凸轮理论廓线的设计研究

以铲齿凸轮理论廓线为研究对象,对其设计方法进行了深入研究,提出Hermite型的凸轮回程曲线设计.简要叙述了利用铲齿车床加工齿轮滚刀铲背曲面的基本原理.基于微分几何学和Hermite多项式插值理论,并结合曲线边界条件,给出了三次Hermite型回程曲线的参数方程.结合铲齿凸轮设计实例,比较Archimedes型和Hermite型回程曲线的运动特性曲线,并分析其对加工过程的影响,证明Hermite型曲线的优势.为提高设计效率,用C语言编写铲齿凸轮理论廓线辅助设计程序,并结合开源程序包gnuplot和LaTeX,以曲线图呈现设计结果.     

Research on the Arc Interpolation for the Nonstandard Section Curve of the Piston

IntroductionPistonisanimportantpartoftheautomobilemotor .Nowitscommonlyused profileisthemiddle convexandvaryingellipseprofile[1] .Thiscomplexprofileleadstodif ficultiesinmachining ,soithasbeenaresearchproblemforscholarsallovertheworld .Heretheinterpolationofthetransversesectioncurveisdiscussed .Whenweaccuratelyfinishcurvecontours,itisnecessarytogenerateatoolpathbysomeinterpolationmethod .Atpresent,thefunctionofthelinearorthecirculararcinterpolationinNCmachineisgenerallyusedforthispurpose[2 ]…