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《大连理工大学》 2010年
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参数曲线曲面的曲率自适应实时插补技术研究

余森楠  
【摘要】: 参数曲线曲面插补运算和加减速控制模块是高性能CNC系统研究开发的重要内容之一。自由曲线曲面理论在CAD/CAM技术上的应用以及具有自由曲线曲面特征零件的数控加工对CNC系统插补技术提出了更高的要求。研究开发支持曲线曲面实时插补加工功能的CNC系统,对于提高CNC系统整体性能,促进CAD/CAM/CNC技术的集成意义重大。 本文针对自由曲线曲面CNC系统插补技术应用编写了NURBS曲线曲面类,并提出了一种基于三次样条函数的柔性加减速算法,通过设定最大加速度和加加速度条件,获得直至二阶可导的速度曲线,可以实现平滑无突变的速度控制目标。 改进了预估-校正参数计算方法,提出了基于一阶泰勒展开式的预估-迭代修正法,有效地减小截断误差对速度的影响,改善了曲线插补过程中的速度特性。提出了一种曲线曲率自适应参数插补算法,通过引入离线插补预处理过程,检测曲线上速度敏感区域,按照柔性加减速控制规律对该区域进行速度平滑处理,使之在满足弦高差和机床加速能力约束的前提下,速度平稳变化。本文对常用的曲面刀具路径生成方法进行了分析研究,提出了一种在线刀具路径生成的算法,该算法以等参数线法为原型,并根据国内外相关研究前沿对其做了改进,在结合曲率自适应参数插补算法的基础上,能够获得可靠稳定的连续路径生成及实时曲线插补性能。最后,利用VC++和Matlab软件对曲率自适应参数插补和曲面刀具路径生成算法进行了仿真,并根据仿真结果对参数插补的误差和速度控制效果进行了分析验证,对曲面加工刀具路径生成算法的有效性和可靠性进行了分析说明。仿真结果说明了算法的正确性和有效性,对于提高CNC系统的曲面路径处理能力和曲线插补能力具有重要意义。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG659

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张银龙;金刚石车削光学自由曲面的刀具轨迹插补方法研究[D];吉林大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张莉彦;基于数据采样插补的加减速控制的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年03期
2 周济,周艳红,周云飞;自由曲面的 CNC 直接插补加工技术[J];高技术通讯;1998年11期
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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2 赵巍;数控系统的插补算法及加减速控制方法研究[D];天津大学;2004年
3 杨旭静;自由曲面高性能数控加工刀具路径技术研究[D];湖南大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 边玉超;自由曲线曲面CNC插补技术的研究[D];北京化工大学;2004年
2 刘可照;基于机床动力学特性的NURBS曲线直接插补的研究[D];华中科技大学;2004年
3 刘新山;NURBS曲线插补技术研究及其仿真[D];吉林大学;2007年
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5 刘海燕;高精度NURBS插补技术的研究[D];暨南大学;2007年
6 康书杰;NURBS曲线实时插补技术研究[D];南京航空航天大学;2007年
7 赵光;CNC插补过程中加减速控制算法的研究[D];山东科技大学;2007年
8 马朝阳;自由型曲线曲面直接插补技术研究[D];山东大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 俞芙芳,王志鑫;基于三坐标测量的产品自由曲面反求[J];工程塑料应用;2005年05期
2 李东升;;复杂背景彩色静止图像的人脸检测方法[J];安防科技;2010年01期
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7 陶玉琴;陈素根;;基于曲率调节的二次T-B样条插值曲线[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2008年04期
8 陈苗;张艳秋;;带参数λ的三次Bézier曲线的光顺延拓[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2009年04期
9 李斌;;NURBS曲线的一种快速生成方法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2011年01期
10 陈素根;苏本跃;汪志华;;拟Hermite曲线/曲面及其应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 乐英;;NURBS曲线数控加工中双圆弧逼近算法的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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5 王世海;岳天祥;;高精度曲面建模方法(HASM)的逐次最小二乘算法[A];现代测量技术与地理信息系统科技创新及产业发展研讨会论文集[C];2009年
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7 陈惠荣;魏涛;姜林君;王莉莉;;基于VRML的三维地形显示技术[A];第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集[C];2009年
8 刘刚;梁晓庚;;基于SIMD硬件指令加速的并行光线跟踪算法[A];第十届中国科协年会论文集(一)[C];2008年
9 李明峰;陈春晖;谈俊忠;;基于VC++的移动曲面拟合等高线生成算法研究[A];第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C];2006年
10 黄艳华;孙文磊;;二维视图特征自动识别的新途径[A];先进制造技术论坛暨第二届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 肖毅;体育赛事背景广告曝光参数虚拟预测研究[D];上海体育学院;2010年
2 赵猛;大屏幕多人沉浸式立体显示系统[D];大连海事大学;2010年
3 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
4 孙贤斌;三维信息获取技术中定标与图形包含问题的研究[D];华中科技大学;2010年
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6 朱少敏;多媒体数字水印若干关键算法研究[D];中国电力科学研究院;2010年
7 徐少平;虚拟手术仿真中软组织实时形变模型的研究[D];南昌大学;2010年
8 周联;曲线曲面造型中的三类几何逼近[D];浙江大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 师晶;一类三次代数曲线的插值和逼近[D];南昌航空大学;2010年
2 白廷义;基于激光扫描数据的隧道曲面重建技术研究[D];山东科技大学;2010年
3 李平;基于逆向工程的液压元件设计、检测方法的应用研究[D];山东科技大学;2010年
4 杨俊杰;开源虚拟引擎三维地形环境拓展研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
5 张竑;数字媒体时代的三维动画变革研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
6 张辉;随机样条函数研究[D];辽宁师范大学;2010年
7 李高飞;数控选区电沉积快速成型的成型质量研究[D];浙江理工大学;2010年
8 胡一枫;基于FPGA的数控折边机控制系统的设计与实现[D];浙江理工大学;2010年
9 木觉敏;压力舒适无缝内衣尺寸规格的研究[D];浙江理工大学;2010年
10 郑容;排料CAD技术对比分析与小衣片自动插入技术研究[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 袁哲俊;;精密和超精密加工技术的新进展[J];工具技术;2006年03期
2 周济,周艳红,周云飞;自由曲面的 CNC 直接插补加工技术[J];高技术通讯;1998年11期
3 吴丹;孙京海;王先逵;;非轴对称车削成型方法探讨[J];清华大学学报(自然科学版);2006年11期
4 杜道山;燕存良;李从心;;一种实时前瞻的自适应NURBS插补算法[J];上海交通大学学报;2006年05期
5 吴福忠;;数字积分法插补误差分析[J];绍兴文理学院学报(自然科学版);2007年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 赵巍;数控系统的插补算法及加减速控制方法研究[D];天津大学;2004年
2 丁国龙;基于圆柱螺旋样条的刀具轨迹模型研究[D];华中科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王磊;金刚石车削光学非球面自动编程系统的研究[D];吉林大学;2011年
2 张海洋;金刚石车削光学自由曲面刀具路径规划的研究[D];吉林大学;2011年
3 李坚;非回转对称光学曲面车削加工误差评定的研究[D];吉林大学;2011年
4 赵晓东;快速刀具伺服机构的误差建模与分析[D];吉林大学;2011年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 游有鹏;开放式数控系统关键技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
2 田锡天;五次样条在数控加工中的全过程应用技术[D];西北工业大学;2003年
3 杨长祺;复杂曲面多轴加工的高精度、高效率数控编程系统研究[D];重庆大学;2004年
4 赵巍;数控系统的插补算法及加减速控制方法研究[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 孟书云;空间自由曲线的快速高精度插补算法[D];南京航空航天大学;2003年
2 闫晓婧;复杂曲线曲面的高速高精度数控加工研究[D];合肥工业大学;2004年
3 谈勇;高速高精度雕铣机数控系统的研制[D];合肥工业大学;2004年
4 张华宇;基于ARM微处理器的嵌入式数控系统的研究[D];山东科技大学;2004年
5 边玉超;自由曲线曲面CNC插补技术的研究[D];北京化工大学;2004年
6 刘可照;基于机床动力学特性的NURBS曲线直接插补的研究[D];华中科技大学;2004年
7 刘建伟;数控系统运动规划及B样条插补的研究[D];兰州理工大学;2005年
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9 张丛耀;光机电一体化设备的嵌入式控制技术研究及应用[D];四川大学;2006年
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9 周纯江;;基于误差补偿的高速等残留高度刀具轨迹的研究[A];全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2010年
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3 孟书云;高精度开放式数控系统复杂曲线曲面插补关键技术研究[D];南京航空航天大学;2006年
4 郑刚;复杂曲面非球头刀宽行铣削加工的几何学原理与方法[D];上海交通大学;2012年
5 王涛;数控系统的可靠性设计理论和方法研究[D];天津大学;2008年
6 杨旭静;自由曲面高性能数控加工刀具路径技术研究[D];湖南大学;2006年
7 张莉彦;基于Internet的STEP-NC的研究[D];北京化工大学;2008年
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10 郝永江;复杂参数曲线曲面加工控制与状态监测技术研究[D];天津大学;2011年
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1 余森楠;参数曲线曲面的曲率自适应实时插补技术研究[D];大连理工大学;2010年
2 边玉超;自由曲线曲面CNC插补技术的研究[D];北京化工大学;2004年
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4 窦建利;光学自由曲面车削等残高刀具路径规划的研究[D];吉林大学;2012年
5 张海洋;金刚石车削光学自由曲面刀具路径规划的研究[D];吉林大学;2011年
6 张万军;复杂曲线曲面插补技术修正算法的研究[D];兰州理工大学;2011年
7 冯俊然;基于UG二次开发的自由曲面高效刀具路径方法研究[D];华中科技大学;2011年
8 王新刚;多功能自动焊接机床伺服控制技术研究与设备开发[D];山东大学;2007年
9 蒋四军;复杂曲线曲面CNC插补技术的研究及其自动编程系统的开发[D];湖南大学;2007年
10 张建军;一种基于Windows的气动标记机全软件数控系统[D];重庆大学;2007年
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