基于复杂曲线插补的数控关键技术的研究与实现

发布时间：2017-03-18 04:04

  本文关键词：基于复杂曲线插补的数控关键技术的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：数控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。图形仿真及软PLC技术也是数控加工系统不可或缺的关键技术,对数控加工有着不可忽视的影响。本文结合ANC-45M加工中心数控系统的研制对基于复杂曲线插补的数控关键技术进行了研究。 本文首先在分析传统基准脉冲插补、数据采样插补算法的基础上,着重研究了NURBS曲线实时插补技术及其插补改进算法。现有的NURBS曲线直接插补算法有着弓高难以控制,加工安全等问题。提出的改进算法采用动态确定进给步长的方法来求取参数空间上的参数增量,进给步长受到数控系统最大进给步长、最大弓高误差以及最大法向加速度等因素的约束,从而能做到在不降低加工速度的情况下进行高精度的安全加工。 其次,数控图形仿真几何建模技术研究。介绍了线框模型、实体模型、曲面离散矢量等几何仿真模型,分析比较了它们的优缺点。接着引出了针对用线框图进行动态图形仿真的缺点,采用层次感技术来改善基于线框图的数控图形仿真的真实感问题。 然后,在对数控系统中传统硬PLC及软PLC技术分析和研究的基础上,给出了ANC-45M加工中心数控系统软PLC控制方案和组成结构。 最后结合ANC-45M加工中心数控系统的开发实例,具体设计与实现了数控系统NURBS插补器、图形仿真器和PLC编辑器。
【关键词】：数控系统 NURBS插补 图形仿真 软PLC 参数曲线 PLC编辑器
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景和现状11-16
• 1.1.1 数控系统技术的发展历程12-13
• 1.1.2 现代数控系统的技术特征13-14
• 1.1.3 我国数控技术的发展14-15
• 1.1.4 数控插补技术的研究进展15-16
• 1.2 课题的选题依据、目的和意义16-17
• 1.3 课题来源及论文的主要研究内容17-18
• 1.4 论文结构18-19
• 第2章 数控插补技术分析19-24
• 2.1 基本插补算法19-22
• 2.1.1 基准脉冲插补19-20
• 2.1.2 数据采样插补20-22
• 2.2 参数曲线的实时插补算法22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 NURBS 曲线及其插补改进算法24-35
• 3.1 NURBS 曲线基础理论24-26
• 3.1.1 B 样条曲线的定义25
• 3.1.2 NURBS 曲线的概念25-26
• 3.2 NURBS 参数曲线现有插补算法26-27
• 3.3 基于加工步长控制的实时插补改进算法27-34
• 3.3.1 轮廓误差分析与控制28-30
• 3.3.2 进给加速度分析与控制30-31
• 3.3.3 期望进给步长? Li 的计算31-32
• 3.3.4 NURBS 实时插补改进的实现32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 仿真几何建模技术研究35-43
• 4.1 仿真技术概述35-36
• 4.2 线框模型36-37
• 4.3 直接实体造型法37-39
• 4.3.1 构造的实体几何法37-38
• 4.3.2 八叉树表示法38-39
• 4.4 基于图像空间的方法39-40
• 4.5 基于离散矢量求交的方法40-41
• 4.6 基于三角网格的方法41-42
• 4.7 本章小结42-43
• 第5章 数控系统的软PLC 技术研究43-52
• 5.1 数控系统中的可编程控制器(PLC)43-47
• 5.1.1 PLC 系统的组成43-44
• 5.1.2 PLC 的工作机制44-46
• 5.1.3 PLC 的程序编制46
• 5.1.4 PLC 在数控系统中的应用46-47
• 5.2 数控系统软PLC 技术47-48
• 5.3 ANC-45M 数控系统软PLC 技术48-51
• 5.3.1 NC-PMC-机床本体三者之间的数据联系48-50
• 5.3.2 软PLC 系统组成结构50-51
• 5.4 本章小结51-52
• 第6章 加工中心数控系统的设计与实现52-78
• 6.1 ANC-45M 系统简介52-56
• 6.1.1 硬件系统结构52-53
• 6.1.2 MMC 软件系统结构53-56
• 6.2 NURBS 曲线实时插补器设计与实现56-62
• 6.2.1 求NURBS 曲线上某点的坐标57-58
• 6.2.2 求NURBS 曲线上某点处的导矢58-59
• 6.2.3 NURBS 曲线实时插补的速度控制59-62
• 6.2.4 插补器的实时性测试62
• 6.3 图形仿真器的设计与实现62-72
• 6.3.1 定义63
• 6.3.2 三维立体空间到三维平面空间的转换63-69
• 6.3.3 三维平面坐标到二维平面坐标的转换69-70
• 6.3.4 三维图形层次感的研究与实现70-71
• 6.3.5 ANC-45M 功能实现71-72
• 6.4 PLC 编辑器的研究与设计72-77
• 6.4.1 梯形图主要功能实现72-74
• 6.4.2 语句表主要功能设计与实现74-77
• 6.5 本章小结77-78
• 结论78-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果84-85
• 致谢85-86
• 作者简介86

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 叶丽;谢明红;;三次Bezier曲线的插补算法及误差分析[J];重庆工学院学报(自然科学版);2008年07期

2 裴兴林;;基于ISO14649的NURBS曲线插补技术的研究[J];机械与电子;2010年04期

3 裴兴林;;组合曲面的NURBS插补技术的研究[J];科学技术与工程;2010年01期

4 杨凡;董长双;;NURBS曲线实时插补方法的研究[J];机械工程与自动化;2009年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郑云华;基于SOPC的嵌入式数控系统控制算法的研究与实现[D];中南大学;2011年

2 霍亚光;插补方式对数控铣削加工质量的影响[D];长安大学;2011年

3 王海峰;精雕机的开放式数控系统研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

4 刘冰;离心泵叶轮数字化制造技术研究及应用[D];山东理工大学;2008年

5 肖永强;三自由度涂胶机器人及其控制系统研制[D];哈尔滨理工大学;2008年

6 汪振乾;基于小型机床的数控化改造研究[D];安徽农业大学;2008年

7 滕二;NURBS曲线插补及其应用研究[D];合肥工业大学;2009年

8 李晓芬;激光切割机高速数据传输及控制算法研究[D];天津理工大学;2009年

9 彭川;基于扩径头组合曲面的数控加工关键技术研究[D];兰州理工大学;2010年

10 方称生;基于实时以太网的开放式数控系统关键技术研究[D];广东工业大学;2012年

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本文编号：253885