五轴数控机床空间圆弧插补

介绍了空间圆弧进给指令格式 ,在深入分析插补预处理的基础上 ,给出了插补控制算法 .使用具有空间圆弧插补能力的数控系统进行空间圆弧加工时 ,不仅简化了输入的数据量 ,同时能够使刀具从一点平稳地运动到另一点 .根据该算法编制的数控系统软件已成功应用于五轴数控机床 。

基于四元数的空间圆弧插补算法

针对数控加工中高效简洁的进行空间圆弧插补的要求,基于四元数理论,给出了一种实现空间圆弧插补的规划算法。通过解析空间圆弧的几何特性,采用四元数旋转插值理论进行轨迹规划,并将速度相关参数转化为角度相关量,采用S曲线加减速规划方式规划加工速度。该算法实现了空间圆弧的直接插补,而且避免了矩阵坐标变换存在的万向节锁死、计算量大等问题。经过仿真分析,该算法计算效率高,加减速冲击小,可以满足高性能数控系统的应用要求。

空间圆弧插补的三轴联动EE插补原理与算法

本文提出了任意空间圆弧插补的新算法,即三轴联动EE插补法,及其在特殊情况下的一种简化方法——LE插补法。该方法是二维椭圆插补方法在三维任意空间圆弧插补中的推广,插补过程中不需要作乘除运算,只作加、减和左移位操作。方法简便,运算速度快,可以满足在三轴微机数控铣床上加工空间曲面的软件插补要求,有很大的实用价值。

基于矢量的DDA空间圆弧插补算法

介绍了三点确定空间圆弧的方法,分析了本算法的基本原理,详细描述了确定被积函数、确定累加器容量、进给方向判断、终点判断等部分,突出了基于矢量的概念和计算方法,给出了具体实现流程。

基于FPGA的空间圆弧插补控制器的设计与实现

设计并实现了一个基于FPGA的空间圆弧插补控制器,通过MATLAB仿真算法确保设计的可行性之后,利用Altera公司的Quartus II13.0进行完整的设计,整个过程使用的编程语言为Verilog HDL硬件描述语言,该设计在Model Sim-Altera 10.1d仿真器中进行功能和时序仿真,最后根据电路原理设计出了PCB板,通过调试和进一步实物测试,该插补控制系统达到0.001mm的插补精度,在精加工机器手和机器人机械臂中有很好的实用价值。

五轴加工路径空间圆弧插补新型算法研究

针对五轴联动机床切削空间中某固定半径的圆弧的复杂性,提出了一个高效率的五轴空间圆弧插补加工方式,只需要一个单节的NC指令,就可完成该固定半径的圆弧切削加工,可省去许多短直线(G01)的指令,既提高了五轴空间圆弧加工的精度,又实现了程序更精简的目标。最后,通过实体切削软件(VERICUT)进行运动仿真验证及指令代码格式分析,其结果证明了该算法及后置处理程序开发的有效性。

刀具姿态实时控制的空间圆弧插补研究

基于坐标变换原理,平面圆弧插补算法可以扩展到由空间任意三点确定的空间圆弧插补。在此基础上,笔者对传统的固定轴空间圆弧加工进行扩展,给出空间圆弧加工时刀具姿态的实时控制方法和G代码指令格式,以满足机械加工工艺和CNC系统实时控制的要求。在深入分析五轴联动机床的RTCP(旋转刀具中心点)功能建立的基础上,对该类圆弧插补进行实时的非线性误差补偿,得到准确的插补轨迹,方便用户根据零件轮廓和期望的刀具角度进行编程。仿真结果验证了算法的有效性。

五轴联动圆弧非线性插补算法及其软件实现

以具有A、C旋转轴的刀具双摆动五轴机床为例,提出五轴联动数控机床的空间圆弧非线性时间分割插补算法。详细研究五轴联动中的平动和旋转运动的联动原理,利用齐次变换矩阵求取圆弧插补点的空间坐标。通过插补点的空间坐标,逆求出刀轴的旋转量,进而求取转角补偿位移,并将其叠加至平动位移上,在每一个插补步骤中进行补偿,从而实现空间圆弧的时间分割插补算法。最后利用VisualC++6.0编写该算法的仿真软件,验证该插补算法的正确性。五轴联动圆弧非线性插补算法适用于五轴联动数控机床中任意空间圆弧的插补。该算法计算简单,结果精确,刀具移动平稳。

四元数五轴联动插补算法的研究

在深入分析五轴数控系统的运动机构配置的基础上,针对传统的基于矩阵或欧拉角的插补算法在旋转空间难以解决线性插值和加工要求等问题,设计一种基于四元数五轴联动的插补算法,不仅简化了插补计算量,同时能够使刀具从一点平稳的运动到另一点,而且插补的轨迹更光滑连续.文章引入四元数理论,重点研究了四元数在构造数学模型和运动变换中的应用,并在Matlab中成功的进行了仿真.实验结果表明了该算法的可行性和可靠性.

五坐标并联加工机床插补算法研究

直线和圆弧插补功能是数控系统普遍具有的基本功能。对于需要加工复杂型面与曲线的机床，可能会有样条曲线等复杂空间曲线的插补功能。本文以五坐标加工机床在零件加工过程中要实现刀具的位置与姿态改变，以空间直线和任意圆弧为研究对象，阐述了在欧拉空间与姿态空间中机床插补的传统算法。

连续短线段空间圆弧转接与插补

针对连续短线段高速加工控制需求,研究了利用空间圆弧转接实现高速插补的方法。建立了圆弧转接数学模型,研究了转接的几何约束和运动约束、转接参数计算、空间圆弧插补等相关理论与算法,并详细分析了算法的使用范围、效率制约因素和计算量等工程实现相关问题。仿真和加工实验表明:该转接算法能显著提高加工效率,减小振动,改善工件表面质量。作为空间圆弧转接算法基础的空间圆弧插补算法对空间任意平面内圆弧插补具有实用价值。本文所有算法已经在自主研发的数控平台上进行了验证,应用效果良好。

四旋翼无人机三维航迹规划及跟踪控制

无人机航迹规划是指根据地形和威胁分布,规划出满足任务要求的合理航迹.为了满足三维空间快速规划的需求,提出了一种基于人工势场的三维航迹规划方法.首先,定义了目标和威胁物的虚拟力函数,推导出了三维空间参数约束方程,并采用联合威胁概念解决三维空间局部极小和振动问题;其次,引入空间圆弧插补技术生成光滑航迹;此外,为方便跟踪控制,提出了航迹时域化方法;最后,利用动态系统全局渐近稳定定理,设计具有全局Lipschitz的闭环系统,实现了具有内外环严格稳定性的双环轨迹跟踪控制.仿真结果验证了航迹规划和跟踪算法的有效性.