探析nurbs插补算法的研究与开放式数控系统开发

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1、分类号UDC密级1931201学位论文NURBS插补算法的研究与开放式数控系统开发作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：侯金枝·王建辉教授徐林博士东北大学信息科学与工程学院自动化研究所硕士学科类别：工学。控制理论与控制工程2008年1月20日论文答辩日期：2008年2月29日答懒厶捕：高宪文教授顾树生教授李彦平教授东北大学2008年1月AThesisfortheDegreeofMasterinControlTheoryandControlEngineeringResearchofNURBSCurveInterpo

2、lationandDevelopmentofOpen·architectureCNCSystembyHouJinzhiSupervisor：ProfessorWangJianhuiVice-Supervisor：DoctorXuLinNortheasternUniversityJanuary20080●■■—■■I■【■r}f}}■■●●IL■，．独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所

3、做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。学位论文作者签名：侯坌投签字日期：2∞6．1．／学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。(如作者和导师同意网上交流，请在下方签名：否则视为不同意)学位论文作者签名：侵金扳导师签名：螅坪签字El期：20D莎．3．／签字日期：7Dp莎、-；．／东北大学硕士学位论文摘要NURBS插补算法的研究与开放式数

4、控系统开发摘要数控技术是近代发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信息实现机床控制的一种方法，也是现代制造技术中最关键的环节。插补模块是整个数控系统控制软件的核心，插补算法的选择直接影响到数控系统的加工精度和速度。自由曲线插补可使整条曲线的加工速度均匀，提高工件表面加工质量，并可提高加工速度，适于高速加工，因此开发具有曲线插补功能的数控系统具有重要意义。NURBS(非均匀有理B样条，Non．UniformRationalB．Spilne)为现有的曲线提供了统一的表示方法，NURBS插补已经成为当今数控领域研究的热点之一，并成为数控系统中插补技术发展的必然趋势

5、。根据开放式数控系统的要求，本文选择美国罗克韦尔自动化公司的网络及硬件设备，构建了网络化的开放式数控系统。在系统的硬件平台上，结合Matlab，RSLogix5000和RSView32等专用软件进行插补预处理和优化，开发运动控制程序并设计数控系统的监控界面，实现了NURBS插补功能。本文在简要介绍传统基准脉冲插补、数据采样插补算法之后，着重研究了NURBS曲线插补算法。针对现有的NURBS曲线插补算法普遍存在递推误差，且弓高误差、速度难以控制的问题，依据NURBS曲线的矩阵定义式提出了改进的插补算法，采用改变插补周期T的控制方式，根据最大弓高误差动态调节参数

6、以确定进给步长，从而消除了递推误差，对弓高误差也进行了合理控制，最终实现了在速度均匀的情况下进行高精度的加工。目前，人们越来越多地使用NURBS曲线设计工件外形。由于手工编制曲线工件的数控程序工作量大，加工时间长，难以编制出理想程序，因此本文参考STEP．NC标准，选取了AutoCAD软件内嵌的LISP编辑器对系统进行二次开发，最终设计并实现了直接面向加工对象的数控系统，即实现了设计、制造(CAD／CNC)一体化。该系统具有加工速度快、周期短、质量高、使用方便等优点，减轻编程人员的工作量，具有很高的工程价值。关键词：网络环境；开放式数控系统；NURBS插补；

7、G∞／CNC的一体化一II—东北大学硕士学位论文AbstractResearchofNURBSCurveInterpolationandDevelopmentofOpen—architectureCNCSystemAbstractThetechnologyofnumericalcontrolisakindofmodemautomaticcontroltechnology,anditisakindofmethodofthecontrolsofmachinetoolswhichhavebeenrealizedbyusingthedigitalinformatio

8、n，isalsothemostcruciallink