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数控系统仿真与优化的技术研究

秦益  
【摘要】:数控(NC)技术是近代发展起来的一种自动控制技术,是用数字化的信息实现机床控制的一种方法,也是现代制造技术中最关键的环节。数控插补技术是数控系统的核心技术,其功能强弱直接影响着数控加工质量。数控仿真技术是数控加工系统不可或缺的关键技术,其对数控加工的有着不可忽视的影响。 长期以来,数控插补技术主要集中在直线、圆弧、抛物线等简单曲线的插补上,然而随着NURBS曲线曲面在CAD/CAM中的广泛应用,新的NURBS曲线直接插补技术被提出,并逐渐成为数控插补技术的核心之一。目前的NURBS曲线插补算法能在一定程度上满足数控加工的需要。基于等参数空间的插补算法能保证精度,却不能保证加工速度;而基于等轨迹空间的插补算法虽保证了加工速度,但却不能保证加工精度。 以插补算法为基础的数控图形仿真技术,也因插补算法的不同而不同。当插补算法的实时性很强的时候,可以采用基于实体造型技术的高真实度仿真技术;而当实时性不强的时候,只能采用低真实度的仿真技术,如线框仿真。 本文所做的工作:首先研究了基于PC开放式数控系统中的两个重要技术:插补技术和仿真技术。然后,着重研究NURBS曲线的直接插补算法,分析了当前插补算法的不足之处,给出一种新的改进算法。由于新的改进算法具有更大的计算复杂性,论文还从三个方面对改进算法进行了实时性优化,并用实验的方法比较了几个算法的优缺点。最后研究了数控系统的仿真,重点是研究了基于实体造型的NURBS扫掠体的生成算法。


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