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面向数控皮革裁剪的切向跟随控制研究

田先斌  
【摘要】: 目前国内皮革裁切方式大多采用冲裁,这种方式对工人的熟练程度要求高且工作环境恶劣。国外先进的数控皮革裁剪机采用剪裁方式进行加工,但价格昂贵且技术保密。为了研究具有自主知识产权的数控皮革裁剪机,本文主要研究其核心技术——切向跟随技术。 在分析数控皮革裁剪机的工作原理、工艺流程及其运动特点的基础上,提出了切向跟随运动的概念,并对控制系统的总体方案进行了设计。 研究了直线、圆弧以及椭圆的切向跟随插补算法,并对算法仿真。试验结果表明:算法能够有效实现切向跟随运动要求并且插补误差满足加工皮革精度要求。基于等步距角的圆弧切向跟随插补算法和基于等离心步距角的椭圆切向跟随插补算法能实现圆弧和椭圆的自动过象限裁剪。 提出了NURBS曲线自适应切向跟随插补算法,通过控制C轴转角增量和法向加速度实现对步长的自适应控制。对该算法进行了仿真,结果表明,采用了该算法能够实现NURBS曲线的切向跟随运动,并且能有效控制C轴转角及法向加速度,减小了裁剪中裁刀的变形。 根据裁刀的特殊形状,研究了裁刀裁切中的刀具半径补偿方法。针对内凹大曲率曲线处的裁剪过切问题,提出基于过切误差限制的内凹曲线裁剪策略,并给出了算法流程。 本文还对裁剪控制系统软件进行了研究。设计了DXF文件接口模块,使得裁剪软件能识别直线、圆弧、椭圆和NURBS曲线等DXF文件中常用的曲线,并在VC++平台上编程实现。


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