面向EtherCAT总线的伺服系统误差及插补算法误差辨识方法

目前,工业运动控制中多采用EtherCAT总线进行主站和从站之间的通信,在EtherCAT总线上传输着大量的运动数据信息。基于此,提出一种面向EtherCAT总线的伺服系统误差及插补算法误差辨识方法。此方法通过ET2000和Wire-Shark抓获运动过程中EtherCAT总线上的数据,筛选有效数据生成pcapng文件,再对此文件和运动控制系统的ENI xml文件进行解析获得目标位置和实际位置信息,最后对得到的位置信息进行误差分析。针对各类误差设计了相应的运动轨迹,在机床上对单轴点位运动、两轴插补运动及两轴前瞻插补运动进行了多组运动控制实验,完成了伺服响应滞后、伺服动态性能不匹配、跟随误差、位置到位抖动以及插补算法误差等的辨识,通过此方法可获得单轴的运动控制精度以及多轴运动之间相互配合的能力。

基于插补算法的多轴数控机床刀具加工轮廓误差控制方法

多轴数控机床刀具在高速加工时容易出现振动和弯曲等现象,导致加工轮廓误差增大。为此提出一种基于插补算法的多轴数控机床刀具加工轮廓误差控制方法。首先构建刀具加工轮廓误差计算模型,运用实时采样周期中刀具实际位置与上一周期刀具位置的差值,计算刀具在坐标轴上的轮廓误差分量,获取轮廓误差。然后采用插补算法,建立刀具加工轮廓插补控制器,根据设定的缩放因子对比修正轮廓误差,实现误差控制。实验结果表明:该方法控制精准度高,对刀具加工轮廓误差改善效果好,且轮廓误差控制在0.025 mm以内,刀具加工轮廓运行同步性强。

直角坐标机器人轨迹自适应NURBS曲线插补算法

为了提升直角坐标机器人轨迹的分段精度,提出了一种直角坐标机器人轨迹自适应分段NURBS曲线插补算法。基于NURBSS曲线自适应速度调整原理,通过加减速区域分析和分段预处理,找出曲线上的曲率极大值,分辨这些点是否为速度敏感点,并通过前瞻处理,逆向插补每个速度敏感点,规划敏感区的进给速度,使各个轴的加减速限制与弓高误差可同时得到满足,并确定减速点位置,实时插补处理根据进给速度与当前插补点的位置,计算下一插补点的位置,实现实时插补。实验表明:该算法具有较高的分段精度与分段效率;可满足分段加减速的要求;速度波动率最低且始终在给定的速度范围内,能够良好地控制进给速度;前瞻处理后插补速度减速效果较好;插补计算耗时仅为0.6/ms。

基于插补算法的曲面螺旋槽数控加工速度前瞻控制方法

为了对曲面螺旋的数控加工速度进行有效控制,提出一种基于插补算法的曲面螺旋槽数控加工速度控制方法。首先,以基函数理论中的NURBS方法定义加工标准,在保证曲面螺旋加工构造的基础上,选择曲面螺旋加工控制点位置;然后,设定曲线权值因子,建立高精度方程,求取拟合矩阵,基于插补算法对控制节点矢量与位置的关系进行拟合;最后,根据加减速与位移的关系,采用向上取整的方式进行修正插补,从而实现对曲面螺旋槽数控加工的速度控制。以曲面螺旋槽数控加工的轴向加速度控制为测试对象进行实验,结果表明,采用此方法能够消除连接点的速度冲突,减少机床对曲面螺旋加工的冲击。

五维空间样条插补算法及其应用

对多自由度运动轨迹进行仿真时存在轨迹不平滑,曲面重合度低等问题。因此提出了一种以五维空间样条曲线为理论基础的插补算法。算法以五自由度运动为研究基础,可以将离散的五坐标数据统一到五维空间样条曲线上,建立对应的数学模型,直观地对其进行分析处理,输出平滑的轨迹曲线曲面,最终在计算机上实现运动轨迹仿真。还提出一种基于Hausdorff距离求解法的拟合曲线和原始曲线进行重合度比较的算法,可以直观地输出曲线间距变化折线图并算出两条曲线的重合度,并以这种比较算法对本文插补算法与常用的双样条插补算法进行比较。综合实验得出的重合度比较结果和运动角度变化曲线,结果本文算法输出的运动轨迹更为平滑,与原始设计运动轨迹重合度更高。

数控加工中的平滑压缩插补算法研究

为实现自由曲面的高速和高表面质量加工,在分析现有插补方法不足的基础上,提出一种指令点平滑压缩插补算法。该算法可根据相邻线段间的长度和夹角将数控加工程序划分为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,在相邻指令点构成的直线段上进行插补计算,以确保加工中的精度。对于连续微小线段加工区域,确定加工路径弯曲方向改变处的特征指令点;在满足加工精度的条件下,通过拟合特征指令点来将折线加工路径转化成平滑曲线加工路径,以达到压缩程序段数目和平滑加工路径的目的;在拟合而成的平滑曲线上进行插补计算,以实现高速而又高表面质量的加工。试验结果表明,该算法可有效地提高自由曲面的加工效率和表面加工质量。

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。

参数曲线的自适应插补算法

参数曲线插补是高性能 CNC系统实现复杂轨迹控制功能的重要技术基础。文中提出了一种 CNC系统参数曲线的实时插补算法 ,基于参数预估、误差控制及参数校正的策略 ,实现了参数曲线的高精度快速插补。理论分析与仿真表明 ,该算法与现有的插补算法相比 ,不仅速度误差小、实时性好 ,而且插补速度能随曲线曲率的变化自适应调整 ,确保加工精度达到给定要求。此外 ,本算法具有良好的实现通用性 。

基于冗余误差控制的非均匀有理B样条曲线插补算法研究

提出了一种能有效控制冗余误差的非均匀有理B样条曲线插补算法。该算法综合了等弓高误差插补算法和恒定进给速度插补算法的优点,小曲率情形时在保证加工精度的前提下,通过引入进给倍率因子,增大进给速度以改善误差过度冗余;同时在大曲率情形下,可控制弓高误差在限定的误差范围以保证轮廓精度。这样既可保证轮廓精度,又可提高加工效率。仿真实例证实了该插补算法的有效性和可行性。

重型压力容器马鞍形焊缝自动焊机插补算法与仿真

根据重型压力容器接管马鞍形窄坡口焊缝的焊接工艺要求,介绍了马鞍形自动焊机的总体结构和工作原理,给出了马鞍形焊道轨迹的数学模型和简化插补算法.该插补算法采用两轴协调拟合形成空间马鞍形焊道,将三维曲线插补转换成二维问题进行插补运算,并进行了计算机仿真.结果证明,两轴协作拟合算法能够很好地满足自动焊机的使用要求.

基于三角Bézier曲面局部逼近的3D点插补算法

针对逆向工程中三角曲面片逼近过程遇到的曲面片内部点不足问题 ,提出了一种基于局部三角 Bézier曲面片逼近的点插补算法。其思想是先在缺点的三角网格局部构造一个具有足够内部点的扩大三角形 ,然后以扩大三角形为基础构造一张三角 Bézier曲面片 ,最后通过曲面片上取点的策略补出三角网格中所缺的点。实验表明 ,用该算法插补所得的点 ,不仅精度比较高 ,而且分布也比较均匀 。

面向刀尖点速度平滑的五轴联动插补算法

针对五轴联动传统插补方法中存在的速度波动问题,提出了面向刀尖点速度平滑的五轴联动插补算法.综合考虑了机床动力学约束和刀具路径的几何约束,对各程序段段内进给速度、加速度和段间衔接速度进行优化,同时,采用工件坐标系下平均速度的方法对刀尖点速度进行平滑处理,导出了程序段起点速度的运动学约束条件,并给出了相应的进给速度调整方法.结果表明,所提出的算法进给速度平滑,加工时间比传统的插补算法缩短了62.7%.

一种优化的NURBS曲线插补算法

为弥补目前非均匀有理B样条插补算法的不足,提出一种优化的非均匀有理B样条曲线插补算法。算法采用插补前S曲线加减速方法,不仅优化了前瞻过程,而且在回溯过程中考虑了短样条的情况。算法对长样条和短样条非均匀有理B样条曲线能用统一的方法进行插补,通过引入环形缓冲区和预插补(非离线),提高了加工效率,同时合理地安排插补任务增强了系统的实时性。通过MATLAB仿真,验证了算法的有效性。

参数方程曲线的直接插补算法研究

插补技术是数控系统的核心技术 ,插补算法的优劣直接影响数控系统的加工效率 .通常渐开线、螺旋线等非圆复杂曲线在数控系统中用小段圆弧或直线来逼近 ,这使得数控代码的数据量极大 ,且逼近误差较大 ,计算机辅助编程也很复杂 .为此 ,本文提出一种非圆复杂曲线的插补算法 ,该算法表达精确、运算速度快 ;此外 ,还分析了该插补算法的理论误差 ,并给出了通用的刀具半径补偿方法 .

面向五轴加工的双NURBS曲线插补算法

采用双NURBS曲线进行五轴联动直接插补来基本消除非线性误差的方法,给出以双NURBS曲线模型进行恒定进给速度插补的算法.将该算法与传统的线性插补方法产生的非线性误差进行了仿真分析,结果表明,该算法能有效控制非线性误差,使五轴数控系统具有高速复杂轨迹运动控制能力.

Pascal蜗线型齿轮滚切插补算法对比

根据Pascal蜗线型齿轮滚切加工模型推导出Pascal蜗线型齿轮滚切插补算法,探讨了不同插补算法中程序段弧长和机床运动轴的变化规律.同时,为了对比程序段弧长的均匀性,提出了程序段弧长均匀度的概念.实例结果表明,在最小曲率半径处,工件等极角插补程序段弧长最长,工件等转角插补程序段弧长变换较为平稳,工件等弧长插补程序段弧长相等;3种插补算法程序段的弧长均匀度由小到大依次为工件等弧长插补、工件等转角插补和工件等极角插补;采用工件等极角插补算法时机床运动轴无一恒定,不便于控制,采用工件等转角插补算法的滚刀控制复杂,而工件等弧长插补算法较为实用.

五轴联动激光切割机数控系统空间直线和圆弧插补算法的研究

在示教生成零件加工程序的基础上，讨论了空间直线和圆弧的插补算法以及空间绝对坐标到机床运动坐标的变换，并对插补算法的误差进行了分析．这种插补算法通过控制五个联动的运动轴，可实现空间任意直线和圆弧的插补，从而在理论上使激光切割机能完成对空间曲面的切割加工．

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。

五轴五联动数控系统快速递推插补算法的研究

在Ｈｅｒｍｉｔｅ样条和Ｂ样条的基础上提出了一种新基样条，并在此基础上推导出“快速递推插补算法”．该算法满足二阶连续，并具有实时性及无累积误差的特性．作为数控系统的核心，该算法已成功地应用于西安交通大学自行开发的五轴五联动数控系统。

珩磨机运动控制卡的三次B样条曲线插补算法

数控珩磨机在加工复杂曲线曲面时,控制系统通常以TMS320F2812芯片为核心,设计DSP运动控制卡的定时器控制中断控制伺服电动机来完成插补。介绍了一种利用DSP运动控制卡进行三次B样条曲线的插补方法,该方法不仅可以缩短插补时间,也可以通过控制运动控制卡定时器中断来调整插补轨迹。最后实例表明,该插补算法不仅满足运动控制的要求,而且也满足了高速高精度插补的要求。