基于四阶S曲线加减速的NURBS曲线插补算法

为提高NURBS曲线插补的运动平滑性,提出一种基于四阶S曲线加减速的NURBS曲线插补算法。该算法通过使用四阶S曲线加减速求解NURBS曲线节点上的速度,首先分析最大速度、最大加速度和最大加加速度的可达性,同时考虑非对称四阶S曲线加减速模型,并对较短弧长的采用二分法寻找实际最大速度,规划出31种速度曲线类型,然后根据NURBS曲线参数和约束条件生成对应的速度曲线。仿真结果表明,与三阶S曲线加减速控制的NURBS曲线插补算法相比,所提算法的插补精度更高,加速度曲线光滑且加加速度曲线连续无突变,降低其运动过程中的柔性冲击。

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。

多轴联动线性插补及其“S加减速”规划算法

文章将速度的S曲线加减速规划算法用于多轴联动线性插补的前加减速处理 ,推导了插补迭代公式 ,并给出了实现算法。将该规划算法用于多坐标联动纤维缠绕机的数控系统中 ,效果很好。

基于NURBS曲线轨迹规划与速度规划的研究

提出了一种基于非均匀有理B样条曲线(NURBS)的运动轨迹规划插补算法,与传统插补方法相比,该插补器能够保持高速度和高精度加工性能,而且能够抑制在插补过程当中产生的轮廓误差和速度波动。在插补过程中由于限制轮廓误差的需要而产生了一些速度尖点,在这些尖点处的加速度和加加速度往往都非常大,这些对机床的伺服马达产生很大的冲击力,提出的插补算法能够根据允许的最大轮廓误差、最大加速度、最大加加速度来对插补速度进行自适应调整,使其满足插补要求。通过一个NURBS曲线插补的MATLAB仿真的例子,说明了该曲线插补算法能够满足高速、高精度加工的要求。

NURBS插补中的速度规划与参数计算

为满足数控机床高速度、高质量加工的需求,提出一种新的非均匀有理B样条曲线插补算法。该算法包括速度规划和参数计算两部分。速度规划部分采用五段S曲线加减速控制方法,能够保证高速运行过程中加速度的连续,使机床运行平稳,避免产生激烈的震颤;参数计算部分应用抛物线插值结合牛顿迭代的方法计算插补参数,将实时插补时产生的进给速度波动控制到理想水平,从而进一步减小机床震颤。仿真实验表明,该算法能够减小机床振动,实现高质量加工。

连续时间周期化的NURBS曲线插补及其速度规划

根据机床动力学性能,提前预测NURBS曲线插补时的速度极小值点,以这些点为基准将曲线分段,同时估算每条子曲线的长度.利用捷度阶跃式7段S型加减速规律对每条子曲线进行连续时间域下的速度规划,以插补总时间周期化为原则对连续时间域下的加减速各阶段运行时间做周期化离散处理.为了减小子曲线间衔接速度的波动,提出连续时间域运行时间重新规划的方法.为了减小NURBS曲线实时插补时的速度波动率,提出利用反向二次插补法进行实时插补计算,该方法不需要迭代计算且计算精度较高.仿真实验结果表明,连续时间域重新规划和周期化离散处理方法能够实现捷度满足机床性能要求的S型加减速速度规划,且实时插补阶段的速度波动率能够达到10-6级.

基于S曲线加减速的NURBS插补控制方法研究

对于复杂零件的数控加工,如何实现刀具轨迹的平滑插补控制具有重要意义。提出了一种基于S曲线加减速的平滑NURBS插补控制方法;采用复合辛普森求积公式计算NURBS刀轨曲线长度,并以最大轮廓误差、最大向心加速度为约束条件,对刀轨曲线进给速度进行规划。在此基础上,用二阶泰勒展开式进行NURBS插补计算,并对插补过程中的加速度、加加速度进行限制。仿真加工实例说明该方法可以实现平滑运动控制,并能够满足加工精度要求。

自适应加加速度NURBS曲线前瞻插补算法研究

针对现有NURBS曲线直接插补算法在曲率变化较大的拐角处容易出现弓高误差超限现象,导致加工精度降低等问题。提出一种自适应加加速度NURBS曲线前瞻插补算法。该算法首先用弓高误差和法向加速度作为约束条件限制曲线各插补点的进给速度,并在曲率极大值处进行分段处理;然后,基于前瞻控制与非对称S型曲线加减速控制对分段点进给速度优化处理,并自适应修正加速与减速运动阶段的加加速度;最后,以调整后的参数进行加减速控制并进行插补输出。实验测试结果表明,该算法即使在曲率较大区域的弓高误差、加速度和加加速度也不会超出CNC系统的限制,并实现平滑运动和高精度的加工。

NURBS曲线S型加减速反向修正插补算法研究

为了克服传统算法中减速点难以确定,轮廓误差较大的缺点,提出了反向修正插补算法。将分段后的曲线逐段取出,利用S型加减速算法进行速度规划,并对速度敏感点进行校正,在速度校验点处反向提取存储值进行正向插补,并根据速度波动率构造插补函数,基于Newton-Leibniz公式计算插补参数。仿真实验表明该方法在速度敏感点处速度、加速度、加加速度不超限,使插补误差保持在规定的范围之内,保证了加工质量。

基于NURBS插补算法的汽轮机叶片数控加工

为了提高汽轮机叶片的加工精度,文章通过分析汽轮机叶片的结构特点,采用一种NURBS曲线插补算法对其进行插补仿真。文章所采用算法由两部分组成:速度规划和参数计算。首先速度规划采用简化的五段S曲线加减速控制方法,保证了叶片在高速加工过程中加速度的连续,使机床运行平稳,然后利用牛顿迭代法来计算插补参数,得到更精确的插补参数,进一步提高了叶片的加工精度和加工速度。汽轮机叶片的插补仿真表明,该算法有高的稳定性和运算精度,并且使机床振动减小,速度波动小,保证了叶片的高质量加工。

NURBS曲线新S型加减速反向寻优插补算法研究

NURBS曲线的弧长与参数之间无精确的解析关系,导致基于S型加减速进行插补时,曲线长度计算和减速点的预测十分困难,为此提出了新S型反向寻优插补算法。首先建立新S型加减速模型,将分段后的曲线逐段取出,利用新S型算法进行速度规划。接着对速度敏感点进行校正,并反向插补寻找减速点。通过插补实例证明,该算法适应性、实时性较好,能够满足高速高精度数控加工的要求。

三次NURBS曲线的插值与应用

N URBS方法已经被广泛地使用在 CA D中。本文将通过三次 NU RBS曲线的矩阵表示给出三次NU RBS曲线插值方法 ,即反求三次 N URBS曲线控制顶点的算法 ,并给出数字算例和三次

基于STM32的点对点运动控制器设计

提出一种基于STM32的运动控制器,采用S形加减速控制脉冲频率变化,减小系统振动及提高定位精度,采用数据采样插补方法进行轨迹规划,实时迭代算法计算运行速度控制输出脉冲的频率,有效提高了脉冲输出效率;分析了该方法产生的误差,提出误差实时计算补偿策略;实验表明,控制器在点对点的运动中重复定位精度高,稳定性好;该控制器已经成功应用到两轴点对点的运动控制系统中。

NURBS曲线插补的运动规划与自适应速度插补

文章整合了以基于曲率速度插补算法与自适应速度插补规划算法,分析了NURBS曲线的特点和NURBS曲线插补的参数值的求取方法;构建了基于曲线几何特性与动力学特征插补器,几何模块提出如何决定NURBS曲线的速度尖点,并根据速度尖点信息将NURBS曲线划分为曲线段,依据弓高误差及曲线曲率规划进给速度;机床动力学模块依据每段曲线长度对加加速度控制,对于每段曲线采取相应的加减速控制规划,实现了基于S形速度曲线的加速度平滑处理,与传统插补方法相比,该插补器能够保持高速度和高精度加工性能,而且能够抑制在插补过程当中产生的轮廓误差和速度波动。

一种改进的NURBS曲线直接插补算法

为解决传统NURBS曲线插补算法带来的速度波动问题,基于S型曲线加减速策略,提出了一种改进的NURBS曲线直接插补算法,能够在满足精度要求和实时性要求的前提下,综合考虑电机性能,使加工步长平缓连续变化,减小了加工过程中的速度波动,提高了零件的表面质量。

基于带约束S型速度曲线的机械手笛卡尔空间轨迹规划

针对机械手在笛卡尔空间中轨迹规划问题,设计基于S型速度曲线的空间直线和空间圆弧插补算法。增加路径长度约束,将S型速度规划分为七段式、六段式、五段式和四段式4种类型;建立基于四元数的直线与圆弧运动的位姿模型,并采用弧长增量法插补技术实现轨迹规划。在六自由度机械手实时控制平台上进行了实验验证。结果表明:该算法可实现在路径长度约束下速度和加速度的自动调整;该算法可保证机械手末端加速度连续,有效减少冲击。

面向打磨轨迹的速度规划算法研究

使用机器人进行车身打磨时,打磨轨迹通常来源于人工示教或车身数模提取。为了使打磨轨迹具备连续平滑的速度以及加速度,基于15段S形曲线速度规划算法以及四元数姿态球面线性插值算法,提出位姿解耦的轨迹速度规划预处理方法与流程。并针对实际获取的客车车身构件打磨轨迹进行了验证。

笛卡尔空间轨迹平滑过渡的前瞻插补算法

为了解决由于六轴串联工业机器人由于笛卡尔空间运动轨迹不平滑导致频繁启停的问题,提出了基于三次准均匀B样条曲线的前瞻插补算法实现轨迹平滑过渡和提高运行效率。该算法采用三次准均匀B样条曲线作为笛卡尔空间中相邻轨迹的过渡曲线,根据过渡曲线的曲率求出过渡曲线的速度约束,利用速度前瞻根据各轨迹段长度规划出合适的衔接速度,对各轨迹段分别采用非对称S曲线加减速控制,通过等时插补获得实际插补点。在六轴串联工业机器人的控制平台上进行实验验证,结果表明,相较于传统算法,该算法可以使六轴串联工业机器人在笛卡尔空间的运动轨迹更加连续与平滑,运行效率得到了有效提升。

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。

一种改进的Gardner定时同步算法

针对定时同步算法捕获时间长、稳定性差和误码率高等问题,提出一种改进的Gardner定时同步算法。分析不同插值滤波器对定时同步的影响,并选用分段抛物线插值滤波器。对QPSK调制信号进行开环和闭环分析。仿真结果表明,与现有算法相比,改进的定时同步算法捕获时间缩短0.005 s,进入同步后的均方误差减小,当信噪比大于8 dB时,误码率明显降低。