收藏本站
《南京航空航天大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

复杂曲线曲面位模式插补算法研究

张威  
【摘要】: 先进制造技术代表着制造业领域的发展方向,数控技术则是当今先进制造技术和装备中最核心的技术之一,世界上各发达国家都将数控技术以及数控装备列为国家的战略物资。复杂曲线曲面插补技术是数控技术研究中的关键,这些技术目前只被少数国际大公司,如FANUC、Siemens等所掌握。我国国内具备复杂曲线曲面插补功能的中高档数控系统目前还主要依赖进口,而且这些进口的技术设备多被进行了“技术封闭”,用户只有使用权限,而对于其中的关键算法、代码都无法掌握。本论文在江苏省自然科学基金(招标)项目(BK2003005)的资助下,对位模式插补的算法原理及算法实现进行了深入细致的研究,并以位模式插补技术为核心进行扩展,研究了复杂曲线曲面加工中若干关键技术问题,提出了一种复杂曲线曲面位模式插补算法,为提高具有我国自主产权的数控技术水平提供了新的尝试。论文的主要研究内容如下。 对位模式插补算法原理进行了研究并且给出了利用控制器中断功能实现位模式插补的方法,包括位模式插补脉冲周期的设定以及插补脉冲的发送。在位模式插补原理的基础上提出了位模式插补速度控制方法并分别采用梯形加减速法和S型加减速法对位模式插补数据进行了速度规划。 根据位模式插补算法原理,提出了一种误差可控复杂曲线位模式插补的插补数据生成算法。在先给出了较为简单的直线段位数据生成方法的基础上,针对复杂列表曲线分别用三次B样条曲线和三次参数曲线进行拟合,重建刀位点轨迹线;然后,在最大误差的控制之下对刀位轨迹进行了离散;最后,用直线段插补数据进行位数据生成。 针对笔式加工这一目前曲面加工技术中的前沿问题进行了讨论,指出了笔式加工技术目前存在的若干问题。针对这些问题,将位模式插补技术引进到笔式加工技术中,建立起一套以笔式加工和位模式插补为核心技术的复杂曲面上自由曲线三坐标插补模块。针对复杂曲面笔式加工中参数曲面之间求交运算困难的问题,将笔式加工分为小局部区域和局部区域两种情况进行讨论。对于小局部区域,是将目的导引线的起始点映射到曲面的局部待加工区域之上,然后按照目的导引线的位插补数据,以该点为起始点进行插补运算;对于一般的局部区域,首先对目的导引线进行数据离散化,在允许误差的约束下生成数据离散点,然后求出这些离散点在加工曲面上的映射点,最后针对这些映射点的连线进行位数据生成进而实现曲面加工。接着,将位模式插补的应用扩展到整体曲面加工之中。利用等参数法对曲面进行轨迹规划,然后依次对等参数线进行位模式数据生成,实现对整体曲面的加工。通过上述研究,建立起一套复杂曲线曲面三坐标位模式插补加工方法。 针对五坐标笔式加工中刀轴定位问题展开研究。深入分析了笔式加工两种加工情况的特点,分别为这两种情况选择加工刀具,并制定了无干涉刀轴定位策略。提出了一种新的刀轴矢量函数的生成算法,可以保证全局刀轴矢量连续光顺。在此基础上,将位模式插补算法引入到五坐标笔式加工中,对三坐标位数据生成算法进行扩展,提出了一种五坐标位数据生成算法。通过上述研究,建立起一套复杂曲线曲面五坐标位模式插补加工方法。 针对五坐标位模式插补中的非线性误差控制问题进行研究。首先,建立了五坐标加工非线性误差模型,分析了非线性误差的产生原因,然后,通过对比分析国内外关于非线性误差控制的相关技术,指出了存在的问题。将RTCP方法引入到五坐标位模式插补计算中,通过将RTCP算法和通常的非线性误差控制算法进行比较,得出结论:RTCP算法不仅可以有效降低非线性误差,还可以避免由于局部加工步长调整而带来的反复修改整个加工程序的问题。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG659

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘宇晗;基于PMAC的马鞍形焊接系统的研究与开发[D];华中科技大学;2012年
2 苏鹏飞;基于OMAP3530的实时Linux数控系统软件设计与研究[D];南京航空航天大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王丹;陈志同;陈五一;;五轴加工中非线性误差的检测和处理方法[J];北京航空航天大学学报;2008年09期
2 郑金兴;张铭钧;孟庆鑫;;适于高速加工的五次参数样条曲线插补及其速度生成算法的研究[J];哈尔滨工程大学学报;2007年07期
3 君扬;世界机床名展风采——第八届中国国际机床展览会报道[J];航空制造技术;2003年06期
4 高军礼,李迪,郑时雄,冯寿廷;一种模块化结构的开放式计算机数控系统(英文)[J];华南理工大学学报(自然科学版);2005年06期
5 秦开怀,金建新,宾鸿赞;CNC系统中任意三维椭圆弧的高速插补新方法[J];华中理工大学学报;1992年06期
6 周云飞,李国其,周济,周祖德;CNC曲面直接插补(SDI)算法和系统[J];华中理工大学学报;1993年04期
7 詹泳,周云飞,周济;五轴数控机床空间圆弧插补[J];华中理工大学学报;2000年05期
8 孔亚洲,肖跃加,韩明,彭学军;非均匀B样条曲线的插补算法[J];华中科技大学学报;2001年04期
9 彭芳瑜,周云飞,周济;复杂曲面的无干涉刀位轨迹生成[J];华中科技大学学报(自然科学版);2002年02期
10 罗欣,李光斌,朱涵梁,吴雅;时间分割法抛物线插补算法研究[J];华中理工大学学报;1994年07期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 孙全平;高速铣削数控编程基础算法的研究与实现[D];南京航空航天大学;2005年
2 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
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘洪泳;四轴伺服运动控制卡的研制[D];南京航空航天大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴萍;光滑理想导体表面目标双站散射的可视化分析[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年02期
2 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
3 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
4 王立新;李国伟;陈琰;;球头刀铣削屏凸模表面运动轨迹优选的实验研究[J];安阳工学院学报;2006年04期
5 何新英;刘晓红;;高职高专数控专业教学改革初探[J];安阳工学院学报;2006年06期
6 房伟;;用广州数控980TD系统对C6140车床进行数控改造[J];安阳工学院学报;2010年02期
7 黄泽华;王小椿;蔡永林;;五坐标数控铣削加工刀具扫描体的求解[J];北京交通大学学报;2010年01期
8 樊文刚;王小椿;;快速进给铣刀五坐标端铣加工刀位计算[J];北京交通大学学报;2010年01期
9 王成伟,姚云;一种保凸均匀二次B样条插值曲线[J];北京服装学院学报;1999年02期
10 胡晓丹,卢习林;VC和OpenGL的综合应用[J];北京服装学院学报;2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张洋;岳东杰;朱邦彦;;基于B样条曲面拟合的文物表面重建方法研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
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
3 李文斌;徐新平;;基于曲线的正切运动C轴的控制算法研究[A];第四届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2008年
4 乔学军;刘蓉;;一种构造光滑的闭NURBS曲线的算法及应用[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
5 杨涛;葛邦;高殿斌;王朝纲;;大梁带铺放轨迹实时插补控制算法[A];第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2008年
6 陈国文;沈志云;;循环程序在航空零件高效批量生产中的应用[A];第十三届中国科协年会第22分会场-中国通用航空发展研讨会论文集[C];2011年
7 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
8 童伟;申戈琍;;数控铣削加工走刀方式的研究[A];中国电子学会电子机械工程分会2007年机械电子学学术会议论文集[C];2007年
9 李向前;黄美发;匡兵;鲍家定;王乔义;;平面要素规范表面模型生成方法[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年
10 王宝仁;王婕;史大光;;CNC系统加减速新型实用算法研究[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 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
2 陈军;曲线曲面的几何约束造型与近似合并[D];浙江大学;2010年
3 蔡华辉;螺线和正交多项式在CAGD中的应用[D];浙江大学;2009年
4 沈莞蔷;CAD中变次数B样条的理论及其应用研究[D];浙江大学;2010年
5 边柯柯;反求工程中复杂自由曲面协调设计及拓扑还原技术研究[D];浙江大学;2010年
6 耿玉磊;基于系列模板耦合的三维服装款式创意设计方法研究[D];浙江大学;2010年
7 沈洪垚;自适应NURBS曲线插补关键技术及实现研究[D];浙江大学;2010年
8 史云飞;三维地籍空间数据模型及其关键技术研究[D];武汉大学;2009年
9 蒋丽君;基于颈部特征的衣领三维结构数字化技术研究[D];东华大学;2010年
10 章大勇;激光雷达/惯性组合导航系统的一致性与最优估计问题研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王庆牛;煤系地层三维地质建模及可视化技术研究[D];河南理工大学;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 王公旺;高压带电作业机器人运动控制系统的研究与实现[D];山东科技大学;2010年
4 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
5 张慧敏;基于运动控制的PVC软标机控制系统设计及实现[D];浙江理工大学;2010年
6 汪嵩杰;基于运动控制器的数控服装裁剪机控制系统设计[D];浙江理工大学;2010年
7 毛晓捷;面向鞋楦自由曲面工件的柔性夹具设计方法研究与应用[D];浙江理工大学;2010年
8 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
9 李静芳;参数曲线曲面在服装CAD中的造型研究[D];浙江理工大学;2010年
10 纪晓俊;有理贝齐尔曲线对回旋线的逼近[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒋仕龙;吴宏;吕恕;龚小云;;通用运动控制技术现状、发展及其应用[J];电工文摘;2009年01期
2 薛龙;邹勇;曹莹瑜;郭遵广;徐立力;;基于轨道焊接机器人的马鞍形焊缝焊接技术研究[J];电焊机;2010年01期
3 王克军;潘厚宏;杨建;;四轴联动系统在带凸缘的马鞍形焊接中的枪姿误差分析[J];电焊机;2010年07期
4 魏平,夏良正,王岩;Linux体系结构及嵌入式Linux的移植方法[J];东南大学学报(自然科学版);2004年S1期
5 任蕾;薄华;金欣磊;张韵农;杨忠根;;单位阶跃响应的时域求解方法[J];电气电子教学学报;2012年01期
6 高连生;盛柏林;;动态链接库在组态软件中的应用[J];工业控制计算机;2010年06期
7 王晓峰;陈焕明;;弧焊机器人焊接姿态与工艺参数联合规划[J];焊接技术;2008年06期
8 郭新贵,李从心;S曲线加减速算法研究[J];机床与液压;2002年05期
9 李强,席光,王尚锦;NURBS曲线插值的实现方法与探讨[J];计算机工程与应用;1999年07期
10 施法中;NURBS插值曲线(一)[J];计算机工程;1994年S1期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 沈洪垚;自适应NURBS曲线插补关键技术及实现研究[D];浙江大学;2010年
2 刘清建;数控系统运动控制及运行优化[D];天津大学;2010年
3 高延峰;移动机器人旋转电弧传感焊枪偏差与倾角检测及角焊缝跟踪[D];南昌大学;2008年
4 黄海鹏;多轴联动电火花加工数控系统软件构建及其应用研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 郑红梅;新型比例控制放大器的研究[D];东北大学;2005年
2 王建兵;数控焊接机的研制开发与应用研究[D];合肥工业大学;2006年
3 江玉军;铝合金激光焊接送丝系统的研究[D];北京工业大学;2006年
4 吕燕;马鞍型曲线焊枪位姿数控系统的研究与开发[D];山东大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑权;牛顿迭代法在弱条件下的二阶收敛性和比值收敛因子[J];北方工业大学学报;2003年01期
2 樊本原 ,張力;CNC数控系统控制软件[J];北京航空航天大学学报;1989年01期
3 易红,倪中华;适用于网络化制造模式的数控系统的研究[J];东南大学学报(自然科学版);2002年03期
4 孟书云;赵东标;;复杂曲面笔式加工的直接插补算法(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2006年01期
5 舒志兵;运动控制新技术[J];电气时代;2004年10期
6 姚放吾;共享存储器设计与应用[J];电子技术应用;1999年04期
7 杨长祺,秦大同,石万凯;自由曲面五轴平底刀加工路径的NURBS化[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年02期
8 杨长祺,秦大同;自由曲面多轴加工中行距的高精度计算[J];重庆大学学报(自然科学版);2004年05期
9 沈纪桂,方志梅,李凌丰;优化双圆弧拟合[J];工程图学学报;1995年01期
10 张飘,刘小明;高速公路互通式立交选型考虑因素[J];公路交通科技;1999年03期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 安鲁陵;基于ACIS 几何平台的CAD/CAM软件开发关键技术研究[D];南京航空航天大学;2001年
2 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
3 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
4 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
中国硕士学位论文全文数据库 前6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 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
4 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
5 何莹;高速加工插补算法的动力学行为分析与评价[D];华中科技大学;2005年
6 周雷;开放式数控系统复杂曲线运动规划方法的研究与实现[D];中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所);2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱文艺;黄志罡;;数控机床轨迹控制原理的仿真研究与实现[J];武汉工程职业技术学院学报;2006年01期
2 唐锐;林伟;;平面任意二次曲线插补算法研究[J];机械工程师;2007年10期
3 赵萍;张琪;;一种适合于异型螺杆粗加工的方法[J];辽宁省交通高等专科学校学报;2008年06期
4 魏胜利;常国权;;NURBS曲线曲面插补算法基于S12的测试[J];电脑知识与技术;2010年09期
5 吴海,李鹤九,黄胜,朱国力;五轴联动激光切割机数控软件的研究[J];机械制造;1999年03期
6 郭三学,方宗德,赵雁,贾小刚,王方;凸轮廓形数控加工研究[J];机械科学与技术;2003年S1期
7 杨光友;李亮;苏旭武;周国柱;;基于FPGA的DDA插补算法设计与实现[J];湖北工业大学学报;2007年05期
8 杨林;张承瑞;;基于时间分割的前加减速快速插补算法[J];制造技术与机床;2008年09期
9 吴海,李鹤九,黄胜,朱国力;五轴联动激光切割机床数控软件的研究[J];现代机械;1998年03期
10 吴萍;;插补法在机械制动性能检测中的应用[J];山东纺织经济;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 刘杰;游有鹏;何均;;变周期高速高精度螺纹插补算法研究[A];2010年“航空航天先进制造技术”学术交流论文集[C];2010年
2 刘兆甲;张文明;焦万才;王滨;;基于时间分割法的圆柱螺旋线插补算法的研究[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
3 肖海荣;周应兵;周风余;苏学成;李贻斌;;基于插补算法的大型喷浆机器人轨迹规划[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
4 郑振华;郭庆;胡锦泉;;插补算法在二维数控平台中的应用[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(二)[C];2009年
5 孙希威;张飞虎;董申;栾殿荣;;磁流变抛光非球面插补算法的研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年
6 于兴滨;张清泉;张飞虎;张勇;陈超;;超声磁流变复合抛光回转非球面插补算法研究[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(下册)[C];2009年
7 邱艳峰;于立娟;刘荣升;高英杰;;智能化泵车臂架电液操控技术的开发研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
8 蔡红健;袁成荣;;数控木工加工中心插补运算研究[A];2009全国木材加工技术与装备发展研讨会木工机械数控新技术培训班论文集(会刊)[C];2009年
9 乔志峰;王太勇;胡淼;;具有自适应精度控制功能的五轴NURBS插补方法研究[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 龙牧;DC新品廊[N];中国电脑教育报;2003年
2 ;用电脑收看高清晰奥运盛况[N];中国电脑教育报;2004年
3 屈涛;夏新数字电视摘得新浪网三项大奖[N];中国经营报;2005年
4 专栏记者 刘晖;体验超级CCD[N];中国计算机报;2000年
5 晓冉;夏新27寸动态真彩液晶电视闪亮登场[N];中国贸易报;2005年
6 王莲文;支撑高端研发 大连机床规划全球业务信息化战略[N];中国工业报;2009年
7 本报记者 杨红英;数控产业发展关键在控制软件产业化[N];中国工业报;2010年
8 陈虎;控制软件产业化成为数控系统产业化关键[N];机电商报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 乐英;基于NURBS曲面的汽轮机叶片重构及插补算法的应用研究[D];华北电力大学;2011年
2 张威;复杂曲线曲面位模式插补算法研究[D];南京航空航天大学;2009年
3 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
4 吴继春;曲面数控加工编程轨迹的NURBS拟合及插补算法研究[D];华中科技大学;2012年
5 耿振野;高次非球面加工检测与控制技术的研究[D];长春理工大学;2013年
6 陈兴武;嵌入式数控工具磨削系统的六轴联动建模及控制算法研究[D];中南大学;2010年
7 宋芳;NC指令解释的高次可微分算法及其实验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 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
9 王世勇;高性能激光加工控制关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
10 范立成;3D义齿磨削机器人系统研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐月夏;汽轮机叶片的建模及插补算法研究[D];华北电力大学(河北);2009年
2 张丹凤;数控系统插补算法研究及设计[D];东北大学;2009年
3 李凯灿;自由曲线曲面插补算法研究及仿真[D];电子科技大学;2011年
4 张欢欢;开放式运动控制器的软件设计[D];哈尔滨理工大学;2011年
5 殷晨晨;二次曲线与渐开线的插补算法研究与实现[D];中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所);2012年
6 于桂贤;基于TMS320F2812的多轴运动控制系统研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 朱春光;开放式运动控制技术研究与应用[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
8 王冬;基于NURBS曲线的插补算法研究及其实现[D];东北大学;2009年
9 田林;连续小线段前瞻插补算法的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2012年
10 王峰;一种新型插补算法的研究与开发[D];华北工学院;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026