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NURBS曲线插补及其应用研究

作　者: 滕二
导　师: 桂贵生
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 插补高速切削加工 NUBRS曲线轮廓误差
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 279次
引　用: 3次
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内容摘要

高速切削加工技术是一种先进的制造技术,具有强大的生命力和广阔的应用前景,已成为切削加工的主流。数控插补技术是数控系统实现轨迹运动控制的基础,插补运算是CNC系统软件实现运动控制的核心模块,插补算法的优劣将直接影响到CNC系统的性能。因此,实现一种高精度和高速度的插补方法是插补的关键所在。本文在分析传统基准脉冲插补、数据采样插补的算法的基础上,着重研究了三次NURBS曲线实时插补技术,针对部分算法的不完整或效率低,提出了一种简单快捷的插补算法。采用NURBS曲线的矩阵表达式,将整个插补过程分解为插补预处理和实时插补。在插补预处理中完成了大量的计算,预处理的计算结果直接应用于实时插补,使插补算法满足了NURBS曲线插补的实时性要求,再辅以必要的轮廓误差控制,实现了加工速度自适应于加工路径的NURBS曲线直接插补。本文讨论的插补算法采用C++语言实现,并在VC++6.0的编程环境中实现了插补算法的计算机仿真,验证了算法的正确性和可行性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-11
第一章绪论  11-19
  1.1 引言  11
  1.2 高速加工的历史及现状  11-14
  1.3 高速加工的优越性  14-15
  1.4 高速切削加工关键技术  15-16
  1.5 样条插补技术在 CNC 系统中的应用  16-17
  1.6 本课题的来源、研究意义及主要研究工作  17-18
  1.7 本章小节  18-19
第二章 CNC 系统插补技术分析  19-31
  2.1 概述  19-21
    2.1.1 数控插补的基本概念  19
    2.1.2 评价插补算法的指标  19-20
    2.1.3 插补方法的分类  20-21
  2.2 脉冲增量插补算法  21-24
    2.2.1 直线插补  21-22
    2.2.2 圆弧插补  22-24
  2.3 数字增量插补算法  24-28
    2.3.1 插补周期  24-25
    2.3.2 时间分割插补法  25-28
  2.4 参数曲线的插补技术  28-30
    2.4.1 参数曲线插补的传统方法  28-29
    2.4.2 参数曲线的“直接”插补  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章 NURBS 曲线及其主要性质  31-46
  3.1 NURBS 曲线的提出  31-33
  3.2 NURBS 曲线定义  33-38
    3.2.1 B 样条曲线定义  33-34
    3.2.2 均匀B 样条曲线  34-35
    3.2.3 非均匀B 样条  35-38
  3.3 权因子对NURBS 曲线形状的影响  38-40
  3.4 NURBS 曲线矩阵表示形式的确定  40-42
  3.5 NURBS 曲线节点矢量的计算  42-43
  3.6 NURBS 曲线上点的计算  43-44
    3.6.1 计算 B 样条曲线上的de Boor 算法  43
    3.6.2 计算 NURBS 曲线上的点  43-44
  3.7 NURBS 曲线求导算法  44-45
  3.8 本章小结  45-46
第四章 NURBS 曲线直接插补  46-57
  4.1 引言  46
  4.2 NURBS 曲线插补概念  46
  4.3 NURBS 曲线现有插补算法分析  46-48
  4.4 基于进给速度控制的实时插补改进算法  48-52
    4.4.1 插补预处理  49
    4.4.2 轮廓误差分析与控制  49-50
    4.4.3 进给加速度分析与控制  50-51
    4.4.4 期望进给速度的计算  51-52
  4.5 插补流程图  52
  4.6 插补实例  52-55
  4.7 本章小结  55-57
第五章总结与展望  57-58
  5.1 全文总结  57
  5.2 今后工作展望  57-58
参考文献  58-61
攻读硕士学位期间发表的学术论文  61-62

NURBS曲线插补及其应用研究

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