面向微线段高速加工的拐角曲线过渡插补算法

针对微小线段高速加工的需求,在分析现有微小线段转接过渡算法不足的基础上,通过建立拐角曲线过渡矢量模型,探讨轮廓加工精度、相邻线段长度和夹角以及过渡曲线弧长和最大曲率之间的关系。并以此为基础,提出一种基于拐角曲线过渡的微小线段插补算法。该算法根据上述模型确定出相邻线段间既符合轮廓加工精度和微小线段自身长度,又满足转接处曲率连续的拐角过渡曲线,以此来提高相邻线段间的转接速度;计算出受弦高误差和机床机械特性限制的加工速度极小值点以及该点所允许的最大加工速度;通过对相邻速度极小值点间的加工速度进行自适应调整,以提高微小线段的整体加工速度。研究结果表明,该算法可有效地提高相邻微小线段间的转接速度,并大大缩短整体加工时间。该算法已成功地应用于高速雕铣机数控系统中。

面向高速加工的微小线段平滑过渡算法研究

为满足微小线段高速加工的需求,在分析现有微小线段过渡算法不足的基础上,建立了圆弧过渡矢量夹角数学模型,并给出一种基于过渡圆弧的微小线段平滑过渡算法.该算法能够根据加工精度和微小线段长度确定出微小线段的转角点和过渡圆弧的大小,并可通过机床机械特性来限制过渡圆弧的最大进给速度,从而能够在保证加工精度和满足机床机械特性的条件下,最大限度的提高微小线段加工速度.最后对所提出的过渡算法进行了实际加工验证,验证结果表明该算法具有过渡平稳、误差易控、转角速度高的特点,可实现微小线段的高速和高精加工.

面向硬实时系统零星任务低调度算法

实时系统中零星任务,相比周期任务最显著的特点是任务到达时间是随机的,系统无法提前获得任务信息.因此目前对周期任务的调度算法已不再适应零星任务.本文提出利用空闲时间动态调节零星任务算法(DVSSTSTA).该算法根据零星任务随机到达时间的特点,将处理器速度调节推迟到任务到达那一刻,在任务执行完成后利用任务提前完成剩下的空余时间调节后续任务执行速度.并且考虑处理器通用的模型,既考虑处理器的动态功耗,又考虑了处理器的静态功耗.实验结果表明:DVSSTSTA算法比DVSST(Dynamic Reclaiming Algorithm)和CC-DVSST(Dynamic Slack Reclamation w ith Dynamic Procrastination)算法相比节能效果更好,可以分别节约40.04%和30.09%的功耗.

面向数控系统的数据流反馈调度框架

提出一个数据流反馈调度框架(Feedback scheduling framework for data flow,FSF-DF),该调度框架可以预防因数据流中断而导致全软件数控系统加工时间延长与加工质量降低的现象。FSF-DF在数据流上的缓存中设置溢出警戒线,并实时地监测缓存中的数据量是否超出溢出警戒线,以此判断数据流是否有发生数据中断的危险。在数据流将要中断时,调整相关任务的执行频率和优先级,以维持数控系统的稳定性。利用马尔可夫链等统计方法降低执行频率的调整次数,使得FSF-DF具有较低的系统开销。通过建立包括监视器、控制器与基本调度器在内的动态反馈调度框架,使得任务执行频率与优先级的调整规则能够有效地集成在实时操作系统中。在实时操作系统RTAI中实现了FSF-DF,并验证它的有效性。试验结果表明,数据流反馈调度框架可以有效地预防数控系统中的数据流中断现象,能够提高数控系统的整体性能与加工速度。

高性能数控系统解释技术的研究与实现

针对高性能数控系统中解释器面临的要求,通过深入分析现有数控系统中解释器及与之交互的任务控制器的主要功能及实现方法,指出其在高速高精加工时存在的不足,在此基础上设计并实现了一种高效的NC代码解释机制;然后,对现有数控系统进行了基于STEP-NC的改造,提出了面向网络化制造STEP-NC数控系统的基本框架,并重点介绍了基于XML的STEP-NC程序解释器的设计与实现.

用氯含氢分析仪在线监测氯气总管中的含氢量

阐述了氯含氢分析仪的工作原理,指出了在线监测氯气总管中氯气纯度、氢气含量必须解决的3个问题。根据安装调试中出现的排水不畅、氢气读数偏低以及干燥器堵塞等问题,完善了氯含氢分析仪配套辅助设施,使之更符合安全生产的需要。

智能化数控系统轨迹规划方法的研究与应用

随着科学技术的发展和生产工艺的进步,智能化数控系统是必然的发展趋势.智能化数控系统的软硬件平台是算法运行的基础.因此,从系统的整体效能出发,阐述数控系统智能化软硬件平台、软件架构、轨迹规划方法.同时测试软件模块在智能化数控系统架构中的主要功能,并分析试验测试结果.本文提出了一种智能化轨迹规划方法,包括算法的智能选取、智能前瞻、动态规划等模块.根据加工路径信息,自适应地选取合适的算法进行轨迹规划,提高表面质量或加工效率.智能前瞻模块自动调整线段两端的速度可达性,对拐角速度有一个下压的过程.动态轨迹规划根据外界信号和当前的加工状况,按原有的加减速规律实时地调整速度曲线,在单段内响应或者跨段响应.在中科数控系统的智能化软硬件平台上进行验证,试验结果表明,所提出的方法能够在实时响应外界环境变化的同时,缩短加工时间.

三次多项式位移增量微段前瞻插补算法研究

针对采用传统的S曲线加减速控制方式对微小线段进行加工时会产生频繁启停且加工效率低,而现有直线加减速控制方式会产生加速度突变造成机床振动强烈等问题,提出一种基于三次多项式位移增量加减速控制的微段前瞻插补算法。该算法分为程序段预处理和实时插补两个阶段:在程序段预处理阶段,通过对程序段进行链接,将对程序段的规划转变为对程序链的规划,并给出程序链的相应信息;在实时插补阶段读取相应的程序链信息完成插补计算。通过对一自由曲面模型进行实际测试加工,证明了算法的有效性。

面向复合加工的多方式组多通道控制技术的研究

针对日益增长的对复合加工的需求,要求能在一台数控装置中,在符合加工工艺的要求下,将传统的串行工艺并行化来实现多任务的并发执行,这也就意味着需要多通道多轴之间的协调控制,同时多任务的并发执行,要求任务与任务之间互相独立,互不影响,这也需要多方式组多通道控制技术。在研究了多方式组多通道控制技术在数控系统上的应用的基础上,提出了一种多通道间的协调同步策略和多通道控制下的多轴交换策略,从而解决了单一产品加工生产周期慢,产品精度低的问题,达到了缩短数控产品的生产周期与创新周期,提高产品的质量及精度的目的。

面向高质量加工的圆弧平滑压缩插补算法

为实现离散小线段形式下圆弧的高速高精加工,在分析现有样条插补方法不足的基础上,提出一种圆弧平滑压缩插补算法。该算法根据双弓高误差限制,从由离散小线段构成的加工路径中识别出非连续微小线段加工区域和连续微小线段加工区域。对于非连续微小线段加工区域,直接在离散小线段上进行插补计算,以保证加工精度。对于连续微小线段加工区域,根据离散指令点的曲率值对曲率极值点和拐点进行拟合,将折线加工路径转化为平滑的二次有理Bézier曲线加工路径;然后,利用二次有理Bézier曲线特征识别出圆弧并转换为几何形式;最后,将相邻圆弧段合并后进行插补计算。实验结果表明,在离散小线段形式下,该算法可以有效降低速度的频繁波动,实现圆弧的高质量加工。

基于自适应前瞻和预测校正的实时柔性加减速控制算法

为了提高离散小线段的加工效率和质量,提出一种实时柔性加减速控制算法。该算法由三部分组成:前瞻处理部分利用加减速可行性判断条件,保证加减速可达和实时前瞻;速度规划部分在保证速度和加速度连续变化的条件下,实时计算下一插补周期的进给速度;动态修调部分对当前速度规划结果进行调整,及时响应加工中机床参数的改变。实验结果表明,该算法能够实现数控系统的实时柔性加减速控制,支持动态修调,满足实际加工的要求。

氯含氢分析仪取样系统的设计

分析了氯含氢分析仪的取样系统的特性,提出了6个设计要点:负压取样、样气干燥、设备及管路避光、管径设计、材质设计、尾气处理。设计的取样系统应用到实际生产中,运行平稳可靠,满足了安全生产的要求。

适用于高速高精加工的椭圆弧平滑压缩插补算法

为了实现离散小线段形式下椭圆弧的高速高精加工,提出了一种椭圆弧平滑压缩插补算法.该算法根据双弓高误差限制,从由离散小线段构成的加工路径中识别出连续微小线段加工区域.在连续加工区域中,根据离散指令点的曲率值,对曲率极值点和拐点进行拟合,将折线加工路径转化为平滑的二次有理Bézier曲线;然后,利用曲线特征识别出椭圆弧,并转换为几何形式;最后,将相邻椭圆弧段合并后,进行插补计算.试验结果表明,该算法降低了速度的频繁波动,实现椭圆弧的高速高精加工.

面向航空领域RTCP功能的研究与应用

针对于航空领域对五轴数控机床精度的要求,对RTCP技术进行深入研究.精度达标贯穿始终,是机械、插补和控制等一系列环节准确执行的结果.因此,从系统的整体效能出发,阐述数控系统软硬件平台、高性能设计、算法研究这三级逻辑结构.为实现高精度、高效率的RTCP算法,综合考虑运动队列的设计、补偿向量的计算、插补算法的选取、速度控制的方法,构建完整的算法功能模块.设计检测方案,选取源自航空领域的"S"形检测试件进行模块功能的检测,分析加工工艺及程序执行流程,采用GJ-400数控系统进行实验验证,实际加工效果表明算法的可靠性.

不同方法检测氯含氢分析数据的差异显著性检验

介绍了检验两个正态母体平均数差异显著性的方法:采用F检验来确定两个正态母体方差是否相等;如果方差相等,用t检验来确定两个正态母体平均数是否相等。并对2组氯含氢分析数据(氯含氢分析仪读数与爆炸法分析数据)进行了差异显著性检验,结果认为当α=0.05时,这2组数据平均数无显著性差异。

基于公差带的二次连续贝塞尔曲线刀具轨迹平滑算法

为提高加工路径的光滑性和精度,在分析现有样条拟合方法不足的基础上,提出了一种基于公差带的G2连续Bézier刀具轨迹平滑算法。该算法根据双弓高误差限制,从由离散小线段构成的加工路径中识别出连续微小线段加工区域。对于连续微小线段加工区域,首先,对离散的指令点进行局部插值,将折线加工路径转化为G1连续的二次有理Bézier曲线;然后,调整相邻两条二次有理Bézier曲线的权值和连接点处的切线方向,使加工路径达到G2连续性;最后,通过建立公差带将不满足精度要求的二次有理Bézier曲线进行重构。实验结果表明:该算法实时性好,生成的加工轨迹满足G2连续性和精度要求,实现了在线轨迹平滑处理,有效提高了加工效率。