开放数控参数化样条曲线插补指令开发

摘要

数控技术是现代先进制造技术的基础和核心，当今世界各国通过发展数控技术促使制造业跨入了一个崭新的时代，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各国加速经济发展、提高综合国力的重要途径。相对于传统数控技术的一系列缺陷，开放式数控系统以它特有的模块化、可重构、可扩充等优点越来越受到人们的重视，成为数控技术发展的主流趋势。
　　插补技术作为数控技术的核心技术，它对数控系统的性能起着决定性的作用。目前，随着科学技术的不断进步和人们需求的不断提高，具有复杂曲面形状的产品越来越多，针对它们的轮廓精度要求也越来越高。而传统的直线、圆弧插补显然已经不能够满足加工要求，因此人们开始寻求并研究新的插补技术。参数样条曲线中的NURBS曲线因为集中了贝齐尔和B样条方法的强大功能，并能够精确的表示除抛物线外的其他二次曲线曲面，而成为了研究的热点。本文在深入分析NURBS曲线的性质特点及其权因子对曲线的影响的基础上，研究了NURBS曲线的正反算算法；在实时插补算法中，以Taylor展开法为基础，应用了精度更高的Runge-Kutta法，并通过仿真验证了其正确性，同时分析了曲线插补时自适应速度调整带来的对弓高误差的限制。
　　以VC++软件为平台开发了针对上述所有算法的软件仿真系统，结合MATLAB软件验证并分析了算法的合理性和正确性。最后定义了一种NURBS插补指令格式并生成 NC程序代码，以开放式五轴数控机床为实验平台，选取一典型曲面，通过曲面插补实验加工验证了算法的有效性和正确性。

目录

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第1章 绪论

1.1 数控技术概述

1.2 复杂曲线实时插补技术

1.3 开放式数控系统

1.4 课题研究的意义及本论文的主要研究内容

第2章 NURBS曲线及其相关参数研究

2.1 引言

2.2 NURBS曲线的定义及性质

2.3 NURBS逼近曲线

2.4 NURBS插值曲线

2.5 权因子对NURBS曲线的影响

2.6 本章小结

第3章 NURBS曲线实时插补算法

3.1 引言

3.2 样条曲线插补的实现原理

3.3 NURBS曲线实时插补算法

3.4 本章小结

第4章 开放数控加工实验

4.1 引言

4.2 开放式数控实验平台

4.3 软件仿真系统

4.4 加工实验及结果分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

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