高速雕刻机数控插补技术的研究

发布时间：2017-06-28 13:03

  本文关键词：高速雕刻机数控插补技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 数控系统是数控雕刻机的控制核心,其中轨迹插补及速度控制功能的强弱、性能优劣直接关系到雕刻机的运动控制性能,对数控雕刻机的加工质量与加工效率具有直接影响,对高速雕刻机尤为重要。 本文针对高速雕刻机经济型数控的需求和特点,对直线与圆弧插补中的平稳变速控制、NURBS曲线插补和刀具补偿等相关算法进行研究,主要工作和成果如下: (1)研究了直线与圆弧插补的S形平稳升降速控制算法,针对时间分割法插补由于脉冲化产生的位移、速度波动,提出了位移、速度与时间三者“绑定”的速度控制思想,有效改善了加工的平稳性。 (2)针对复杂型面的数控编程生成的大量微小直线段的连续加工问题,提出了圆弧过渡算法,能在满足给定加工精度的同时提高加工效率,为解决微小线段高速加工问题提供了一条有效的途径。 (3)提出一种简单而实用的NURBS曲线快速自适应插补算法,综合考虑机床的实际加工能力、加工过程中运动轨迹的局部特征和全局特征,实现加工速度的自适应柔性变化,使曲线加工更高效、更平稳。 (4)在综合分析现有刀具补偿技术的基础上,采用了C刀补圆弧过渡的思想进行衔接,在简化算法的同时提高了加工的平稳性。 上述算法已集成于自行开发的DSP数控平台上进行了验证。仿真和实验均证明了论文算法的有效性。本文算法对其它数控机床、机器人等高速高精度运动控制具有借鉴作用。
【关键词】：高速加工 速度平滑 S形曲线加减速 雕刻机 NURBS曲线插补
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 引言12
• 1.2 数控系统的发展及现状12-13
• 1.3 数控雕刻机发展现状及特点13-14
• 1.4 数控插补技术的发展及现状14-16
• 1.5 本文研究目的及内容16-17
• 1.5.1 研究目的16
• 1.5.2 主要内容16-17
• 第二章 数控插补原理17-22
• 2.1 引言17
• 2.2 逐点比较法插补17-20
• 2.2.1 逐点比较法直线插补17-18
• 2.2.2 逐点比较法圆弧插补18-20
• 2.3 时间分割法插补20-21
• 2.3.1 时间分割法直线插补20
• 2.3.2 时间分割法圆弧插补20-21
• 2.4 总结21-22
• 第三章 微段直线高速插补技术22-42
• 3.1 运动控制规律的选择22-27
• 3.1.1 梯形加减速规律22-24
• 3.1.2 S 形曲线加减速规律24-25
• 3.1.3 S 形曲线加减速规律的具体计算25-27
• 3.2 梯形加减速和S 形曲线加减速对比仿真验证27-31
• 3.3 加工段间的速度平滑控制31-37
• 3.3.1 圆弧段速度处理31-33
• 3.3.2 圆弧过渡法33-37
• 3.4 多加工段运动速度的预先处理37-38
• 3.5 S 形曲线加减速与绑定算法的结合38-41
• 3.6 总结41-42
• 第四章 NURBS 曲线插补算法及实现42-52
• 4.1 引言42-43
• 4.2 NURBS 曲线的表示、各种特征值计算43-45
• 4.3 NURBS 曲线的插补45-50
• 4.3.1 参数值的计算45-46
• 4.3.2 曲率半径的计算46-47
• 4.3.3 预插补点的计算47-48
• 4.3.4 进给速度的调整与规划48-50
• 4.4 仿真验证50-52
• 第五章 高速雕刻机数控系统中的刀具补偿处理52-63
• 5.1 刀具半径补偿分类52-53
• 5.2 刀补轨迹转接情况分析53-55
• 5.3 C 刀补转接矢量的计算55-59
• 5.3.1 运动方向单位矢量55
• 5.3.2 刀具半径矢量55-56
• 5.3.3 直线和圆弧的等距线方程56-57
• 5.3.4 缩短型转接矢量的计算57-59
• 5.3.5 伸长型与插入型刀具半径矢量计算与圆弧过渡59
• 5.4 C 刀补执行过程59-60
• 5.5 仿真验证60-62
• 5.6 结论62-63
• 第六章 高速插补算法在雕刻机数控系统中的实现63-74
• 6.1 引言63
• 6.2 高速雕刻机数控平台概述63-66
• 6.2.1 数控系统硬件结构63-65
• 6.2.2 数控系统软件结构65-66
• 6.3 简单曲线插补在DSP 中的实现66-70
• 6.3.1 简单曲线插补在DSP 中的实现的具体过程66-67
• 6.3.2 智能数学库（IQmath）的应用67-69
• 6.3.3 实验验证69-70
• 6.4 NURBS 曲线插补算法的具体实现70-74
• 6.4.1 NURBS 曲线插补算法实现的具体过程70-71
• 6.4.2 实验验证71-74
• 第七章 总结与展望74-75
• 7.1 全文总结74
• 7.2 研究展望74-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士期间发表的学术论文79

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杨帆;肖贝;廖知;程雯;;大“S”速度控制方法在数控雕刻系统中的应用[J];华中科技大学学报(自然科学版);2012年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 韩立洋;经济型五轴数控雕刻机关键技术的研究[D];苏州大学;2010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 张贺云;基于开放平台的嵌入式数控系统研发[D];广东工业大学;2012年

4 赵波;四自由度微车焊接机械手控制系统研究与设计[D];武汉理工大学;2012年

5 李绍琳;低成本数控雕刻机控制系统研究开发[D];山东大学;2012年

6 李维;基于ARM和FPGA的步进电机雕刻控制系统的研究与设计[D];中南大学;2012年

  本文关键词：高速雕刻机数控插补技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：493909