基于双NURBS曲线的叶轮叶片工业机器人GMAW增材制造

以双NURBS曲线获得的直纹面广泛存在于各行业复杂零件中,如何实现复杂直纹面的增材制造一直是增材制造领域中极为关心的问题。以双NURBS曲线描述叶片模型,进一步获得直纹面,采用优化工艺参数,以GMAW方法实现了叶轮叶片的增材制造,增材获得的叶片完整,成形良好,表明以GMAW工艺实现双NURBS曲线叶片增材制造是可行的。为叶片模型构建、复杂形状叶片的电弧增材制造提供了新方法,对复杂形状零件增材制造过程控制具有借鉴意义。

基于NURBS曲线拟合的渐开线圆柱齿轮齿形偏差计算

为了提高现有齿轮齿廓曲线的拟合精度,针对现有的齿形偏差计算方法,提出了一种基于非均匀有理B样条(NURBS)曲线拟合的渐开线圆柱齿轮齿形偏差计算方法。首先,建立渐开线圆柱齿轮齿形误差的理论数学模型,然后根据NURBS曲线拟合原理和三坐标测量机测量的齿廓坐标点,用Matlab编程实现了NURBS曲线对实际齿廓曲线的拟合,结合渐开线等效拟合法,计算出了齿轮的齿形偏差。拟合结果表明,与最小二乘法(LS)的拟合结果对比,NURBS曲线拟合齿廓曲线精度更高,误差小,具有良好的拟合效果。齿形偏差计算结果表明,采用的基于NURBS曲线拟合的齿形偏差与实测值一致,表明该方法准确、有效。

基于双Hamming的NURBS曲线插补算法

针对传统非均匀有理B样条(NURBS)曲线插补中,由于理想插补步长和实际插补步长误差较大引起速度波动的问题,提出一种基于双Hamming的NURBS曲线插补算法。推导差分和导数定义分别变换Hamming方法,得到插补参数的预估、校正公式,再判断校正公式所得插补参数值是否满足速度波动率要求,满足则可继续进行插补,否则利用密勒-牛顿迭代公式对插补参数值进行迭代校正。使用四阶Runge-Kutta方法对初始两插补参数进行求解,并推导插补数值方法关于插补周期的稳定性约束条件。最后对该算法进行仿真,仿真结果表明该算法相较于二阶Taylor、四阶R-K和Adams隐显预估校正算法,平均速度波动率减少30.54%~65.57%,迭代次数减少1.23%~13.12%,证明了该算法在保证较小迭代次数的同时减少了进给速度波动率。

全程S曲线加减速控制的自适应分段NURBS曲线插补算法

为满足现代数控加工的高速度、高精度要求,提出基于7段式S曲线加减速全程规划的NURBS曲线自适应分段插补算法。该算法根据NURBS曲线几何形状将其自适应分段,并计算曲线段各项参数值、对应S曲线加减速规划(速度规划为17种类型)中加减速类型和自适应调整速度曲线加减速时间。在固定插补周期下,与单独自适应算法、5段式S曲线加减速控制方法的仿真结果相比,在满足加速度与加加速度限制条件,且最大弦高误差不超过0.5μm时,该算法插补精度高于单独自适应算法,与5段式S曲线加减速控制方法近似,且其全程平均进给速度比5段式S曲线加减速控制方法平均进给速度提高21.7%,达到594mm/s。

基于de Boor算法的NURBS曲线插补和自适应速度控制研究

以NURBS曲线de Boor递推插补算法为基础,针对NURBS曲线速度处理的特殊性,建立了一种NURBS曲线自适应速度控制模型,该模型分为速度自适应控制和插补前加减速处理两部分。以de Boor算法为基础对整个插补周期的弓高误差以及切向和法向加速度进行实时监控,分析了误差产生的原因并进行了相应的速度控制;以插补前直线加减速为例引入NURBS反向插补的概念,解决了NURBS曲线减速区长度计算问题。实验结果表明,该模型满足实际的NURBS曲线插补的需要。

NURBS曲线高速高精度加工的插补控制

针对复杂零件高速精密加工的需求 ,提出了一种 NURBS曲线的实时插补算法 .它基于 NU RBS曲线的矩阵表示 ,通过适当的插补预处理、运用参数预估计与校正的插补策略以及合理的近似计算方法 ,简化了插补的实时计算 ,保证了算法的实时性 .特别是引入了插补误差和进给加速度的实时监控 ,使进给速度能随曲线曲率自适应调整 ,实现了

高速高精度数控加工中NURBS曲线插补的研究

针对复杂型面零件的高速高精度加工需要,深入研究了NURBS曲线直接插补方法。提出一种新的加减速控制方法,在提高轮廓精度的同时极大地减小了切削加工对机床造成的冲击;结合轮廓误差限、最大向心加速度的约束,自适应地控制进给速度的变化。对NURBS曲线插补算法进行了研究,并用C++Builder5编程实现。插补实例表明该算法能保证高速、高精度。

基于牛顿迭代法的NURBS曲线插补算法

通过分析数控机床加工中样条曲线插补原理,提出了一种基于牛顿迭代法的非均匀有理B样条(NURBS)曲线插补算法。该算法首先进行速度控制,保证了加工精度,然后利用牛顿迭代法来计算插补参数,避免了传统方法的大量求导运算。通过将二阶泰勒展开式化成简单的线性递推方程来预测插补参数的迭代初值,进一步减小了运算开销。仿真对比实验表明,该算法稳定性好,运算精度高,能够满足实时插补的要求,且能够将实时插补产生的速度波动限制到理想的水平。

一种完善的自适应NURBS曲线插补算法

在考虑速度、加速度稳定性和加工误差精度的基础上,设计了一个完善的自适应NURBS插补器。该插补器不仅能够根据曲线的形状,自适应地调整速度,而且通过加减速处理模块和速度再修正模块,使速度在变速过程中始终以恒定的加速度进行升降,从而不仅能够满足机床的加减速能力的要求,而且使得机床运行更加平稳,提高了加工精度。计算实例验证了所设计的离线自适应NURBS插补器的可行性。

NURBS曲线机床动力学特性自适应直接插补

提出了一种具有机床动力学自适应能力与曲线前瞻控制能力的NURBS曲线插补算法.算法通过分析加工曲线的几何特征与机床的动态特性,获取曲线插补的前瞻控制信息;并用于指导实时插补.整个插补分两个阶段,首先通过曲线性态与机床特性,运用遗传算法,获取曲线中特殊点的信息,作为曲线插补的前瞻控制信息;然后依据此信息,在实时插补中对插补速度进行校验调整,实现高速曲线插补.该算法较目前同类算法有三个优点:具有机床适应性,能在不同的机床上均可加工出高质量的工件;加工轮廓精度高,进给速度可随曲线曲率自适应调整,保证了插补的轮廓精度;速度波动小,既保证了加工件的表面质量,又避免对机床造成过量冲击.

基于权因子的NURBS曲线形状调整

利用NURBS曲线的齐次坐标表示 ,直观地证明了单个权因子变化时 ,曲线上的点朝向或背离控制点的方向运动 然后推导出两个权因子的变化对曲线形状的影响规律 ,即曲线上点的位置变化可表示成两种运动的组合 :一个是朝向或背离第一个控制点 ,另一个则朝向或背离第二个控制点 在此基础上 ,进一步讨论了同时修改三个权因子以实现单点位置和切向约束的问题

基于NURBS曲线的加减速控制方法研究

针对目前参数曲线加减速控制的不足,研究了基于NURBS曲线的插补前抛物线-直线-抛物线的S形加减速自适应控制方法,将高速加工中容易超限的弓高误差、机床所承受的加速度等参数均考虑在内,而且合理地解决了插补前加减速控制中的减速点预测困难的问题。采取优化、简化等快捷算法,实现了实时自适应的NURBS等参数曲线插补的加减速控制,并用实例进行了验证。

NURBS曲线高速插补中的前瞻控制

利用二次遗传算法对NURBS曲线进行预处理,找到曲线上的曲率极大值点集———刀具进给方向突变点集;建立机床动力学性能和曲线几何性能的混合约束条件,生成曲线插补的前瞻控制信息,包括进给方向突变点的安全进给速度与加速度,以及极大值降速点.在NURBS曲线的插补中,利用前瞻控制信息实时优化进给速度,以提高插补的精度、效率以及稳定性.

基于NURBS曲线的凸轮廓线表达方法的研究及应用

为了使不同的凸轮廓线具有统一的表达形式,并保证凸轮廓线的光顺性,采用NURBS曲线来逼近凸轮廓线,并结合最小二乘法构建了NURBS曲线的目标函数,建立了基于NURBS曲线的凸轮廓线表达模型。将该模型用于步行式插秧机共轭凸轮推秧装置中共轭凸轮廓线的表达,拟合得到的凸轮廓线曲率变化均匀。与传统的拟合方法对比发现,用NURBS曲线拟合后得到的凸轮廓线曲率变化均匀、误差小,需要的型值点少,从而表明采用NURBS曲线表达凸轮廓线具有明显的优势。

基于NURBS曲线的伺服压力机冲压过程建模与加工工艺轨迹规划

用NURBS曲线实现伺服压力机在冲压作业任务中的特征建模,对冲压工艺特性曲线进行轨迹规划,使冲头沿着理想加工的曲线工作.结果表明:NURBS曲线具有局部可调性,可以保证在冲压曲线通过加工工艺控制点的同时,通过调节权因子和节点矢量,使冲压能够缓慢平滑合模和瞬间低速脱模;NURBS曲线的多阶可导性和光顺性使得冲头的位移、速度和加速度曲线连续,从而降低冲压加工过程中的振动和噪声.

NURBS曲线泰勒展开插补法的平稳性与改进研究

泰勒1阶或2阶级数展开是NURBS曲线迭代插补的常用方法,这种方法会导致弦长误差,从而导致速度波动与运动冲击。为此,分析了泰勒展开插补法的3种误差来源,提出了在1阶泰勒展开法基础上通过界定搜索邻域并采用二分插值搜索方法来精确求取插补点参数的改进方法。该方法充分利用了泰勒展开法的初始精度和NURBS曲线的局部线性特征。试验表明,平均位移相对误差降低至6.46×10-11,且每个插补周期的搜索不多于3次,从而有效抑制了速度波动,实现了高速平稳加工。

基于NURBS曲线的STL模型截面轮廓平滑处理技术研究

由于STL文件格式的容易生成且不需要复杂的CAD系统支持,已经发展成为快速成型制造领域数据交换的准标准;但是STL模型的精度与其数据文件的尺寸之间存在严重的矛盾.为了在较小的STL文件下得到较高的轮廓精度,本文提出了一种基于三次NURBS曲线STL模型截面轮廓的重构技术,通过设置直线阈值和转角阈值的方法,分段拟合STL截面轮廓数据,使其截面轮廓具有更好的平滑度和更高的精度.

基于滤波技术的NURBS曲线插补算法研究

在考虑加工精度、机床加减速能力和加速度变化连续性的基础上,设计了一种基于滤波技术的NURBS曲线插补算法。该插补算法不仅能够根据曲线形状自适应地调整加工速度,而且通过引入滤波技术实现了整个插补过程中的加速度连续,从而减小了机床振动,提高了加工精度和加工效率。最后对所设计的插补算法进行了实例验证,验证结果表明该插补算法可以实现NURBS曲线的高速、高精和高效加工。

高速高精度加工中NURBS曲线混合插补算法

研究零件复杂表面高速高精度加工的NURBS曲线参数直接插补方法,结合FIR数字滤波器原理,提出了一种NURBS曲线混合插补算法。在保证零件加工精度的前提下,实现基于S型速度曲线的加减速控制,使运动速度准确平滑;同时,算法中不需要插补前瞻计算,显著缩短了NURBS曲线插补算法运算时间。

基于递归特征分析的NURBS曲线插补算法

在分析NURBS曲线公式中基函数递归特征的基础上,提出了一种新的NURBS曲线插补算法。该算法通过前一个参数增量值和前一段插补弦长来确定下一个参数增量值,进而实现对参数的密化。仿真实验结果表明,该算法在改善弦长误差和减小计算量方面优于Taylor展开插补算法。