收藏本站
《湘潭大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

面向切削、研抛的高效NURBS曲线插补算法研究

赵辉良  
【摘要】: NURBS是一种具有强大形状控制能力的参数曲线曲面重要描述方法,已被ISO确定为自由型曲线曲面零件几何表达的唯一形式。NURBS曲线插补已成为衡量高档数控系统的一项重要功能指标。如何能有效实现加工质量与加工效率的协调优化控制是现代高效NURBS曲线插补算法的永恒目标。目前,NURBS曲线插补算法存在的不足主要表现在:一是切削加工中虽已考虑了弓高误差、进给速度、以及机床加/减速性能的综合控制,但还缺乏包括弓高误差冗余在内的多目标协调控制,也未充分考虑实时性和可靠性以及加工参数间的匹配;二是研抛加工中尚非常缺乏考虑加工驻留时间的NURBS有效插补算法。因此,非常必要对目前切削加工中使用的NURBS曲线插补算法进一步完善优化并将其拓展到研抛加工中,对进一步提升数控切削和数控研抛的控制系统性能具有重要的理论和工程意义。为此,本文利用微分几何理论、开放式数控实验平台、VC++等手段,探索切削加工的包括弓高误差冗余在内的多目标协调控制高效NURBS曲线插补算法和柔性研抛中考虑加工驻留时间的高效NURBS曲线插补算法,具体研究工作如下: 1)建立了一种可实现多目标协调控制的高效NURBS曲线插补算法并定义了其G代码指令格式。该算法能同时满足最大弓高误差、弓高误差冗余、机床加/减速能力、实时性等多目标约束,特别确定了法向加速度与弓高误差的关系以及匹配方法,进一步增强了对加工质量和加工效率的协调控制能力。 2)提出了一种基于加工误差模型,将柔性研抛中加工驻留时间的控制融入到NURBS曲线插补过程中的高效插补算法并定义了其G代码指令格式。该算法在实现NURBS曲线高效高精插补控制的同时还能达到消除加工误差的目的。该算法为柔性研抛加工质量的提高和其他需要控制加工驻留时间的加工方法提供了参考。 3)基于以上研究的基础上,采用VC++、Matlab等工具开发了插补仿真分析软件,并构建了基于“PC+运动控制卡”模式的开放式数控系统硬件平台,对所建立的高效NURBS曲线插补算法分别进行了数字仿真、物理模拟实验分析,算法正确,指令有效。 综上,本文的研究使面向切削的NURBS曲线插补加工过程更加高效并将其拓展到研抛加工中。
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG659

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王田苗;陈友东;孙恺;魏洪兴;;基于μc/os-Ⅱ嵌入式数控系统研制[J];北京航空航天大学学报;2006年04期
2 赵国勇;赵福令;徐志祥;;一种基于NURBS插补器的高精度交叉耦合控制方法[J];大连理工大学学报;2008年02期
3 任俊;张海鸥;王桂兰;;面向熔射快速制模的机器人辅助曲面自动抛光系统的研究[J];锻压装备与制造技术;2006年04期
4 孙希威;韩强;于大泳;刘胜;;磁流变抛光驻留时间算法[J];光电工程;2009年01期
5 张虎,周云飞,唐小琦,陈吉红;数控加工中心误差G代码补偿技术[J];华中科技大学学报(自然科学版);2002年02期
6 彭芳瑜,何莹,罗忠诚,李斌;NURBS曲线机床动力学特性自适应直接插补[J];华中科技大学学报(自然科学版);2005年07期
7 宋剑锋;姚英学;谢大纲;高波;;超精密气囊工具抛光方法的研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2007年S1期
8 游有鹏,王珉,朱剑英;NURBS曲线高速高精度加工的插补控制[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年10期
9 徐宏;胡自化;张平;杨冬香;杨端光;;基于冗余误差控制的非均匀有理B样条曲线插补算法研究[J];计算机集成制造系统;2007年05期
10 梁宏斌;孟庆鑫;李霞;;非均匀有理B样条曲面五轴加工数控指令的构建与处理[J];计算机集成制造系统;2009年05期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 孙希威;磁流变抛光机床数控系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
2 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
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 徐荣珍;面向高速加工的NURBS曲线插补及直线电机鲁棒控制技术研究[D];上海交通大学;2007年
5 郭伟;基于全分布式数控系统的自治式控制单元及关键技术研究[D];上海交通大学;2008年
6 余顺周;编译型数控系统及其关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 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
8 陈贵亮;研抛大型复杂曲面自主作业微小机器人研究[D];吉林大学;2009年
9 陈月岩;串—并混联研抛机床运动控制系统的研究[D];吉林大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 尚文锦;计算机控制确定性研抛的建模与仿真[D];国防科学技术大学;2005年
2 张银东;机器人辅助模具气囊抛光运动控制和轨迹规划研究[D];浙江工业大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑德星,谷凯;基于职业教育的数控技术教学的探讨[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2004年Z1期
2 周金明;朱晓临;;基于三角多项式的一类曲线曲面性质及其应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年01期
3 潘庆云;陈素根;;五次Bézier曲线的三种不同扩展[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2008年02期
4 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
5 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
6 张伟红;王家正;;隐参数曲线的正则性条件[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2012年02期
7 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
8 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
9 李明超;缪正建;韩彦青;;连拱隧道工程地质三维建模与可视化分析及应用[J];地下空间与工程学报;2012年S1期
10 吴小洪;林晓新;曹占伦;姜永军;袁喜林;;三极管粘片机S曲线加减速控制[J];半导体技术;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙孟辉;王益群;;冷带轧机液压压下伺服系统模型算法控制应用研究[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
2 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
3 刘日明;陈映秋;;基于B样条面元法的有限水深浮体水动力计算[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
4 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
5 曹正才;;雷达天线转台闭环扇扫控制方法分析[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
6 杨侠;喻九阳;黄志强;;激光采样仿形方法在加工自动化中的应用[A];2006年湖北省博士论坛——先进制造技术与制造装备论文集[C];2006年
7 钟汉桥;唐晓腾;叶仲和;;曲率半径误差最小的曲线拟合优化方法[A];第十一届全国机构学年会暨首届青年机构学研讨会论文集[C];1998年
8 唐臣升;;球形和圆柱形表面数控加工控制方法[A];2011航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年
9 薛建春;王涛;黄飞;;医用担架推车的现状与展望[A];绿色制造与低碳经济——2010年海南省机械工程学会、海南省机械工业质量管理协会“年会”暨机械工程科技学术报告会论文集[C];2010年
10 俞芙芳;邢闽芳;;Surfacer在工艺品面板逆向工程中的应用[A];2007年中国机械工程学会年会之第12届全国特种加工学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 丁和艳;铝合金车轮CNC机械抛光工艺优化的基础研究[D];华中科技大学;2010年
3 张丽哲;经编针织物的计算机三维仿真[D];江南大学;2010年
4 王志坚;装备零件激光再制造成形零件几何特征及成形精度控制研究[D];华南理工大学;2011年
5 周联;曲线曲面造型中的三类几何逼近[D];浙江大学;2010年
6 蔡华辉;螺线和正交多项式在CAGD中的应用[D];浙江大学;2009年
7 李奇南;钢板磁悬浮系统控制[D];浙江大学;2010年
8 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
9 卢科青;逆向工程中多传感器集成的自由曲面数字化测量及其数据预处理方法研究[D];浙江大学;2010年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋建军;二维超声无磨料抛光工艺参数优选试验研究[D];河南理工大学;2010年
2 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
3 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
4 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
5 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
6 张辉;随机样条函数研究[D];辽宁师范大学;2010年
7 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
8 胡宇龙;自由节曲线非圆齿轮引纬机构运动学反求设计与试验[D];浙江理工大学;2010年
9 石尖锋;数字服装边界提取与编辑研究[D];浙江理工大学;2010年
10 王华;公路三维数学模型的建立与仿真实现[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 叶彩虹;软件可靠性的理解[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2002年03期
2 苏建修,康仁科,郭东明;超大规模集成电路制造中硅片化学机械抛光技术分析[J];半导体技术;2003年10期
3 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
4 王秀彦,费仁元,安国平;21世纪制造业的发展趋势[J];北京工业大学学报(社会科学版);2002年01期
5 龙佑喜,朱春光,盛德军;开放式数控系统技术研究与实现[J];兵工自动化;2003年01期
6 卢广山,姜长生,耿延洛;高精度机载光电跟踪系统的自适应模糊控制[J];兵工学报;2002年04期
7 刘学杰;高速切削及主要相关技术[J];包头钢铁学院学报;1998年01期
8 何春燕;码垛机器人的CP轨迹规划[J];常熟高专学报;2000年04期
9 张大波,王光兴;现场总线的底层技术[J];东北大学学报;1996年05期
10 王洪斌,王洪瑞,肖金壮;并联机器人轨迹跟踪积分变结构控制的研究[J];燕山大学学报;2003年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡仁胜;软件可靠性和软件最优发布问题的研究[D];合肥工业大学;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 王贵林;SiC光学材料超精密研抛关键技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
4 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
5 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
6 彭小强;确定性磁流变抛光的关键技术研究[D];国防科学技术大学;2004年
7 李斌;基于构架/构件复用的开放式数控系统研究[D];华中科技大学;2004年
8 高军礼;基于模型驱动开发方法的开放式结构计算机数控系统的研究[D];华南理工大学;2005年
9 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
10 袁峰;面向需求的机械产品原理方案创新设计关键技术研究[D];天津大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10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 李爱民;计算机控制小工具研抛的去除特性及工艺研究[D];国防科学技术大学;2003年
5 胡科峰;高速高精运动控制系统的软件技术研究[D];华中科技大学;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 胡细东;Windows2000下采用USB通讯的数控系统设计[D];南京航空航天大学;2005年
8 姜峥嵘;基于Windows CE.NET数控系统实时控制的关键技术[D];合肥工业大学;2006年
9 张培晓;串—并混联研抛机床运动控制器的研究[D];吉林大学;2007年
10 刘晓刚;五坐标虚拟轴研抛机床开放式数控系统的研究[D];吉林大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡晓丹,卢习林;VC和OpenGL的综合应用[J];北京服装学院学报(自然科学版);2002年02期
2 杨险峰;丁志华;;高速加工NURBS曲线插补技术研究[J];九江学院学报(自然科学版);2010年02期
3 杨华;白雷石;;CNC系统中三种插补算法与选择原则[J];上海机床;2002年01期
4 何朝阳;李际军;;单条双圆弧最优逼近NURBS曲线的算法研究[J];石油矿场机械;2006年03期
5 乐英;韩庆瑶;王璋奇;;NURBS曲线数控加工中的一种逼近方法[J];机床与液压;2007年01期
6 丁杰;刘践丰;;NURBS曲线在数控加工领域中的应用与研究[J];北京石油化工学院学报;2010年01期
7 蔡伯阳,林金明,谢明红;基于DXF文件的NC代码生成[J];现代制造工程;2002年02期
8 贾庆祥;徐知行;刘新山;;基于阿当姆斯算法的NURBS曲线插补[J];吉林大学学报(工学版);2009年S1期
9 彭芳瑜,何莹,罗忠诚,李斌;NURBS曲线机床动力学特性自适应直接插补[J];华中科技大学学报(自然科学版);2005年07期
10 吴正洪,周继伟,肖令,罗护;NURBS曲线构成的回转面数控车削循环加工的自动编程[J];机械设计与制造;2005年07期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 徐旭岭;丁旭东;隋永枫;张军辉;;汽轮机叶型的数字化及几何信息采集[A];2009年中国动力工程学会透平专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年
2 向长波;许建华;;基于NURBS曲线的不规则物体三维重建与测量[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(一)[C];2009年
3 许平;田红旗;;高速列车流线型头部外形设计软件研制[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(下册)[C];2005年
4 金小刚;马天驰;冯结青;彭群生;;基于最佳园弧样条逼近的快速距离曲面计算[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议(CIG’2001)和第一届全国虚拟现实技术研讨会(CVR’2001)论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 谭淑敏;三维应用程序中的坐标贴图[N];中国电脑教育报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王筱蓉;冲压增程炮弹进气道型面气动优化方法研究[D];南京理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 石国政;基于AutoCAD的船舶静力学计算系统的开发[D];华中科技大学;2006年
2 张翼;纯软件开放式数控系统插补算法的研究[D];北方工业大学;2007年
3 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
4 李小伟;逆向工程关键技术的研究[D];合肥工业大学;2007年
5 赵宁娇;基于非均匀B样条小波的曲线多分辨编辑[D];河北工业大学;2009年
6 朱敏伟;等离子切割CAD/CNC一体化系统研究开发[D];南京航空航天大学;2008年
7 田先斌;面向数控皮革裁剪的切向跟随控制研究[D];浙江工业大学;2009年
8 王继群;基于无动力排风扇叶片曲面的逆向设计及关键技术研究[D];北方工业大学;2009年
9 兰浩;NURBS曲线整体光顺逼近算法研究与应用[D];西安理工大学;2008年
10 吴广宽;自由曲面造型技术在水力机械研究中的应用[D];西安理工大学;2002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