基于运动稳定性的轨迹规划技术研究
发布时间：2021-08-19 09:56
目前数控系统常采用连续小线段逼近曲线轨迹的方法来克服参数曲线加工过程中的困难。然而相邻线段连接处的切向不连续,进给系统需在这些拐角点处将速度降低到零,这种频繁的启动和停止会降低加工效率和表面加工质量。因此,本文提出了一种基于羊角曲线的局部光顺方法,能够实现加工轨迹的G2连续、轮廓误差可控和光顺速度不为零的运动效果。本文主要进行了以下研究:首先,根据羊角曲线弧长与曲率的线性关系,本文建立了弧长、曲率极值、最大轮廓误差与光顺长度之间的解析关系,并结合线段长度、直线夹角和预设的最大轮廓误差等几何约束,完成了连续线性指令的几何光顺。与此同时,获得了轨迹长度的解析表达式以及光顺曲线的曲率极值。其次,根据混合加工轨迹的几何特征和进给系统运动学约束,在Lookahead阶段采用双向看策略获得了速度敏感点速度允许值。速度规划阶段则采用S形七区间加减速速度规划,实现了连续稳定运动。最后,在精细插补阶段,本文对混合加工轨迹的线性段和曲线段采用了对应的插补算法,有效地对线性段与曲线段衔接处的位移合理分配,克服了跨段插补时可能存在的冲击。实验结果表明,本文提出的基于弧长解析的羊角光顺算法...
【文章来源】：西安工程大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高性能加工中心
业需求的不断增长，CNC 加工技术已经成为了加工制造业的灵魂，它是自动化控制、机械设备制造、电子信息、材料学、机械制造技术等多领域与先进技术的集成产物。CNC 加工技术除了服务于加工制造业外，还广泛应用于航空航天、汽车、船舶、IT、能源等多行业领域内[1]。CNC 加工技术渗透领域之广，更是让其成为衡量一个国家工业化级别及科技实力的重要标准。世界上第一台 CNC 加工系统是由麻省理工学院于 1952 年研制成功的，这是加工制造业跨时代的标志[2]。CNC 加工技术的产生使得加工制造效率得到了前所未有的提升，特别是对形状复杂的零件及结构，实现了产品的批量化生产。早期的 CNC 加工技术主要使用于自动化机床或者专用机床上，这类机床只能进行单一的工序，如单一的车削或单一的铣削，这使得制造加工企业只能进行单一零件的批量化生产。随着社会经济的快速增长，制造业需求与生产效率的矛盾日益增加。CNC 加工中心的出现使得加工过程更柔性化，加工中心具有多种刀具，可在不换机器的基础上，进行多工序加工，这无疑提升了制造加工效率，并且确保了加工精度。如图 1-1 为德玛吉(DMG)高性能车/铣复合加工中心 NTX 3000CNC，其左侧为刀具库。
NC 系统的稳定运动，运动的稳定性需要加工轨迹的轮廓件的结合才能达到精度的要求。因此，国内外学者目前对法程序的研究主要体现在加工轨迹的整体规划，其中包括的规划及插补控制，目的是为了获得高效率高精度而又稳的轮廓来看，随着制造业迅速发展，人们对加工制造的要在零件的几何形状越来越复杂，这使得加工轨迹变成了复的数控系统难以有效处理此类参数形式的加工轨迹，因此软件生成连续小线段(G01 命令)或圆弧(G02 命令)，逼近复在相邻小线段构成的拐角处切向不连续，CNC 加工系统执需要将速度降低到零。这种频繁的加减速会增加加工时间具运动不稳定，同时也降低了工件表面加工质量[5,6]。如图外形，在相邻小线段的连接处会出现条纹，这类条纹俗求较高的零件，可能会造成轮廓精度的丢失。因此线性加是热门研究内容。
【参考文献】：
期刊论文
[1]多项式加减速的NURBS插补控制方法[J]. 李英祺,王桂荣. 组合机床与自动化加工技术. 2018(05)
[2]等弦高误差约束下圆弧插补的梯形速度规划方法[J]. 江本赤,王建彬. 新余学院学报. 2018(01)
[3]五轴联动刀具路径非均匀有理B样条曲线插补技术[J]. 蔡安江,王杰,李丽霞,赵丹. 科学技术与工程. 2017(09)
[4]基于圆弧过渡的五段S型加减速算法[J]. 司慧晓,吴文江,李浩. 组合机床与自动化加工技术. 2017(03)
[5]减少冲击的五段S曲线加减速新算法研究[J]. 倪晓伟,刘建群,许东伟,高伟强. 机床与液压. 2016(17)
[6]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[7]三次PH曲线的曲率单调性及过渡曲线构造[J]. 郑志浩,汪国昭. 计算机辅助设计与图形学学报. 2014(08)
[8]NURBS插补中的速度规划与参数计算[J]. 王允森,杨东升,刘荫忠,孙一兰. 计算机集成制造系统. 2014(08)
[9]基于G2连续Bézier曲线的刀具轨迹压缩算法[J]. 赵晟,毕庆贞,王宇晗,石璟,刘钢. 上海交通大学学报. 2014(05)
[10]基于三次多项式加减速的NURBS插补前瞻控制算法[J]. 张力,杨东升,王允森,李海英. 组合机床与自动化加工技术. 2014(03)
博士论文
[1]面向五轴加工轨迹的曲率连续光顺及其插补方法研究[D]. 石璟.上海交通大学 2014
本文编号：3351195
【文章来源】：西安工程大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高性能加工中心
业需求的不断增长，CNC 加工技术已经成为了加工制造业的灵魂，它是自动化控制、机械设备制造、电子信息、材料学、机械制造技术等多领域与先进技术的集成产物。CNC 加工技术除了服务于加工制造业外，还广泛应用于航空航天、汽车、船舶、IT、能源等多行业领域内[1]。CNC 加工技术渗透领域之广，更是让其成为衡量一个国家工业化级别及科技实力的重要标准。世界上第一台 CNC 加工系统是由麻省理工学院于 1952 年研制成功的，这是加工制造业跨时代的标志[2]。CNC 加工技术的产生使得加工制造效率得到了前所未有的提升，特别是对形状复杂的零件及结构，实现了产品的批量化生产。早期的 CNC 加工技术主要使用于自动化机床或者专用机床上，这类机床只能进行单一的工序，如单一的车削或单一的铣削，这使得制造加工企业只能进行单一零件的批量化生产。随着社会经济的快速增长，制造业需求与生产效率的矛盾日益增加。CNC 加工中心的出现使得加工过程更柔性化，加工中心具有多种刀具，可在不换机器的基础上，进行多工序加工，这无疑提升了制造加工效率，并且确保了加工精度。如图 1-1 为德玛吉(DMG)高性能车/铣复合加工中心 NTX 3000CNC，其左侧为刀具库。
NC 系统的稳定运动，运动的稳定性需要加工轨迹的轮廓件的结合才能达到精度的要求。因此，国内外学者目前对法程序的研究主要体现在加工轨迹的整体规划，其中包括的规划及插补控制，目的是为了获得高效率高精度而又稳的轮廓来看，随着制造业迅速发展，人们对加工制造的要在零件的几何形状越来越复杂，这使得加工轨迹变成了复的数控系统难以有效处理此类参数形式的加工轨迹，因此软件生成连续小线段(G01 命令)或圆弧(G02 命令)，逼近复在相邻小线段构成的拐角处切向不连续，CNC 加工系统执需要将速度降低到零。这种频繁的加减速会增加加工时间具运动不稳定，同时也降低了工件表面加工质量[5,6]。如图外形，在相邻小线段的连接处会出现条纹，这类条纹俗求较高的零件，可能会造成轮廓精度的丢失。因此线性加是热门研究内容。
【参考文献】：
期刊论文
[1]多项式加减速的NURBS插补控制方法[J]. 李英祺,王桂荣. 组合机床与自动化加工技术. 2018(05)
[2]等弦高误差约束下圆弧插补的梯形速度规划方法[J]. 江本赤,王建彬. 新余学院学报. 2018(01)
[3]五轴联动刀具路径非均匀有理B样条曲线插补技术[J]. 蔡安江,王杰,李丽霞,赵丹. 科学技术与工程. 2017(09)
[4]基于圆弧过渡的五段S型加减速算法[J]. 司慧晓,吴文江,李浩. 组合机床与自动化加工技术. 2017(03)
[5]减少冲击的五段S曲线加减速新算法研究[J]. 倪晓伟,刘建群,许东伟,高伟强. 机床与液压. 2016(17)
[6]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[7]三次PH曲线的曲率单调性及过渡曲线构造[J]. 郑志浩,汪国昭. 计算机辅助设计与图形学学报. 2014(08)
[8]NURBS插补中的速度规划与参数计算[J]. 王允森,杨东升,刘荫忠,孙一兰. 计算机集成制造系统. 2014(08)
[9]基于G2连续Bézier曲线的刀具轨迹压缩算法[J]. 赵晟,毕庆贞,王宇晗,石璟,刘钢. 上海交通大学学报. 2014(05)
[10]基于三次多项式加减速的NURBS插补前瞻控制算法[J]. 张力,杨东升,王允森,李海英. 组合机床与自动化加工技术. 2014(03)
博士论文
[1]面向五轴加工轨迹的曲率连续光顺及其插补方法研究[D]. 石璟.上海交通大学 2014
本文编号：3351195
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