慢刀伺服车削关键技术研究
发布时间：2023-01-15 13:53
光学自由曲面是一类特殊的、具有不规则形貌的复杂表面。其应用于光学系统中可以改善性能,降低成本并减小系统尺寸,从而获取高质量的图像。近年来,在诸如光学,医学,光纤通信和生命科学等许多领域中越来越多地使用光学自由曲面。通过使用自由曲面这种非常紧凑的设计,可以实现更小的空间包络,使光学系统的重量更轻,可以减少光学系统中光学表面的数量,还可以减少集合像差。通过平衡和控制,更好的改善系统的光学性能,使其在国防、航空、电子仪器等领域中有着越来越广泛的应用。但是对其面型精度以及表面粗糙度的要求较高,需要达到微米甚至亚微米级别。因此,光学自由曲面的超精密加工变得越来越重要。慢刀伺服车削加工技术作为超精密数控制造技术的一种,为自由曲面器件光学表面的机械加工奠定了可靠的技术基础,是目前国际上的研究热点。本文主要针对慢刀伺服车削加工技术进行了研究,主要内容包括:（1）研究慢刀伺服车削过程中轨迹规划问题,分析慢刀伺服车削加工原理,分析常用的两种轨迹布点方法。提出基于预处理矩阵的求值方法,减少计算过程中求导的计算量,简化计算过程,并从插补点的稀疏情况与弓高误差两方面进行了仿真分析。（2）研究慢刀伺服车削过程中加...
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的背景和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状综述
1.2.1 慢刀伺服车削加工技术的国内外研究
1.2.2 轨迹规划的研究
1.2.3 加减速控制的研究
1.3 本文的主要研究内容
1.4 本章小结
第2章 慢刀伺服车削轨迹规划的研究
2.1 引言
2.2 慢刀伺服车削加工原理
2.3 坐标系转换
2.4 轨迹布点的生成
2.5 基于NURBS曲线的轨迹规划研究
2.5.1 NURBS曲线定义
2.5.2 NURBS曲线求值计算
2.5.3 NURBS曲线求导计算
2.5.4 反算NURBS曲线
2.5.5 NURBS曲线参数密化
2.6 弓高误差的计算
2.7 基于慢刀伺服车削轨迹规划的仿真
2.7.1 仿真参数
2.7.2 仿真结果及分析
2.8 章节小结
第3章 慢刀伺服车削的加减速控制方法的研究
3.1 引言
3.2 基于慢刀伺服车削加减速控制方法的研究
3.2.1 T型加减速控制方法
3.2.2 S型加减速控制方法
3.3 五段S型余弦加减速控制方法
3.3.1 五段S型余弦加减速控制方法
3.4 本章小结
第4章 慢刀伺服车削实验
4.1 引言
4.2 正弦网格表面加工实验
4.2.1 正弦网格表面的设计
4.2.2 正弦网格表面的加工与测量
4.3 微透镜阵列加工实验
4.4 本章小结
第5章 结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]S曲线加减速控制在数控机床研究中的应用进展[J]. 韩业鹏,王孝伟,陈从桂,沈腾,朱厚耀,贺香华. 机电工程技术. 2020(03)
[2]基于多项式的S曲线加减速运动控制算法构建[J]. 高伟强,江小成,刘汝发,高子谋,刘建群. 机床与液压. 2019(04)
[3]3片独立自由曲面式LED汽车近光灯光学设计[J]. 姚红兵,王单单,辛忠华,徐进,刘敏. 应用光学. 2016(03)
[4]反向插补的NURBS曲线前瞻插补算法[J]. 孙树杰,林浒,郑飂默. 计算机辅助设计与图形学学报. 2014(09)
[5]光学自由曲面超精密加工方法综述[J]. 徐兵,王翠,许蓬子. 现代制造工程. 2014(03)
[6]基于S型加减速的自适应前瞻NURBS曲线插补算法[J]. 罗钧,汪俊,刘学明,张平,陈建端. 计算机集成制造系统. 2013(01)
[7]基于NURBS曲线插补的五段S曲线加减速控制方法研究[J]. 周胜德,梁宏斌,乔宇. 组合机床与自动化加工技术. 2011(04)
[8]自由曲面光学元件的设计、加工及面形测量的集成制造技术[J]. 李荣彬,张志辉,杜雪,孔令豹,蒋金波. 机械工程学报. 2010(11)
[9]基于缩减控制顶点数和自适应遗传算法的船体水线NURBS拟合[J]. 陆丛红,林焰,纪卓尚. 大连理工大学学报. 2007(06)
[10]NURBS曲线高速插补中的前瞻控制[J]. 彭芳瑜,何莹,李斌. 计算机辅助设计与图形学学报. 2006(05)
博士论文
[1]复杂光学曲面慢刀伺服超精密车削技术研究[D]. 关朝亮.国防科学技术大学 2010
硕士论文
[1]高速加工数控系统NURBS曲线前瞻直接插补关键算法研究与实现[D]. 杨珖.浙江大学 2019
[2]自由光学曲面的慢刀伺服车削及仿真[D]. 马富荣.兰州理工大学 2018
[3]微特征光学曲面慢刀伺服单点金刚石车削理论与技术研究[D]. 孙昌瑞.吉林大学 2017
[4]NURBS曲线前瞻插补技术研究[D]. 彭俊泉.中国矿业大学 2017
[5]NURBS曲线插补算法及加减速控制方法研究[D]. 孙利克.燕山大学 2016
[6]基于复杂曲面的超精密金刚石切削技术研究[D]. 包琼琼.浙江理工大学 2013
[7]NURBS曲线插补实时前瞻控制方法的研究[D]. 李建伟.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2010
本文编号：3731126
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的背景和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状综述
1.2.1 慢刀伺服车削加工技术的国内外研究
1.2.2 轨迹规划的研究
1.2.3 加减速控制的研究
1.3 本文的主要研究内容
1.4 本章小结
第2章 慢刀伺服车削轨迹规划的研究
2.1 引言
2.2 慢刀伺服车削加工原理
2.3 坐标系转换
2.4 轨迹布点的生成
2.5 基于NURBS曲线的轨迹规划研究
2.5.1 NURBS曲线定义
2.5.2 NURBS曲线求值计算
2.5.3 NURBS曲线求导计算
2.5.4 反算NURBS曲线
2.5.5 NURBS曲线参数密化
2.6 弓高误差的计算
2.7 基于慢刀伺服车削轨迹规划的仿真
2.7.1 仿真参数
2.7.2 仿真结果及分析
2.8 章节小结
第3章 慢刀伺服车削的加减速控制方法的研究
3.1 引言
3.2 基于慢刀伺服车削加减速控制方法的研究
3.2.1 T型加减速控制方法
3.2.2 S型加减速控制方法
3.3 五段S型余弦加减速控制方法
3.3.1 五段S型余弦加减速控制方法
3.4 本章小结
第4章 慢刀伺服车削实验
4.1 引言
4.2 正弦网格表面加工实验
4.2.1 正弦网格表面的设计
4.2.2 正弦网格表面的加工与测量
4.3 微透镜阵列加工实验
4.4 本章小结
第5章 结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]S曲线加减速控制在数控机床研究中的应用进展[J]. 韩业鹏,王孝伟,陈从桂,沈腾,朱厚耀,贺香华. 机电工程技术. 2020(03)
[2]基于多项式的S曲线加减速运动控制算法构建[J]. 高伟强,江小成,刘汝发,高子谋,刘建群. 机床与液压. 2019(04)
[3]3片独立自由曲面式LED汽车近光灯光学设计[J]. 姚红兵,王单单,辛忠华,徐进,刘敏. 应用光学. 2016(03)
[4]反向插补的NURBS曲线前瞻插补算法[J]. 孙树杰,林浒,郑飂默. 计算机辅助设计与图形学学报. 2014(09)
[5]光学自由曲面超精密加工方法综述[J]. 徐兵,王翠,许蓬子. 现代制造工程. 2014(03)
[6]基于S型加减速的自适应前瞻NURBS曲线插补算法[J]. 罗钧,汪俊,刘学明,张平,陈建端. 计算机集成制造系统. 2013(01)
[7]基于NURBS曲线插补的五段S曲线加减速控制方法研究[J]. 周胜德,梁宏斌,乔宇. 组合机床与自动化加工技术. 2011(04)
[8]自由曲面光学元件的设计、加工及面形测量的集成制造技术[J]. 李荣彬,张志辉,杜雪,孔令豹,蒋金波. 机械工程学报. 2010(11)
[9]基于缩减控制顶点数和自适应遗传算法的船体水线NURBS拟合[J]. 陆丛红,林焰,纪卓尚. 大连理工大学学报. 2007(06)
[10]NURBS曲线高速插补中的前瞻控制[J]. 彭芳瑜,何莹,李斌. 计算机辅助设计与图形学学报. 2006(05)
博士论文
[1]复杂光学曲面慢刀伺服超精密车削技术研究[D]. 关朝亮.国防科学技术大学 2010
硕士论文
[1]高速加工数控系统NURBS曲线前瞻直接插补关键算法研究与实现[D]. 杨珖.浙江大学 2019
[2]自由光学曲面的慢刀伺服车削及仿真[D]. 马富荣.兰州理工大学 2018
[3]微特征光学曲面慢刀伺服单点金刚石车削理论与技术研究[D]. 孙昌瑞.吉林大学 2017
[4]NURBS曲线前瞻插补技术研究[D]. 彭俊泉.中国矿业大学 2017
[5]NURBS曲线插补算法及加减速控制方法研究[D]. 孙利克.燕山大学 2016
[6]基于复杂曲面的超精密金刚石切削技术研究[D]. 包琼琼.浙江理工大学 2013
[7]NURBS曲线插补实时前瞻控制方法的研究[D]. 李建伟.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2010
本文编号：3731126
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