NURBS插补中的速度规划与参数计算

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1、第2O卷第8期计算机集成制造系统V01．20No．82014年8月ComputerIntegratedManufacturingSystemsAug．2014DOI：10．13196／j．cims．2014．08．wangyunsen．1896．7．20140812NURBS插补中的速度规划与参数计算王允森h，杨东升，刘荫忠，孙一兰(1．中国科学院沈阳计算技术研究所，辽宁沈阳110168；2．中国科学院大学，北京100049)摘要：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

2、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。关键词：数控；非均匀有理B样条插补；五段S曲线加减速控制；抛物线插值；牛顿迭代法中图分类号：TP273；TP391文献标识码：AVelocityplanningand

3、parametercalculatinginNURBsinterpolationWANGYun-sen～，YANGDong-sheng，LIUYin-zhong，SUNYi—lan(1．ShenyangInstituteofComputingTechnology，ChineseAcademyofScience，Shenyang110168，China；2．UniversityofChineseAcademyofScience，Beijing100049，China)Abstract：Tosatisfyt

4、herequirementsofComputerNumericalControl(CNC)machine’Shigh-speedandhigh-qualityprocessing，anovelNon-UnifonnRationalB-Spline(NURBS)interpolationalgorithmwasproposed，whichincludedtwopartsofvelocityplanningandparametercalculating．FivephasedS-curveaccelerati

5、onanddecelerationcontrolmethodwasadoptedinvelocityplanningmodule，whichensuredtheCNCmachinetorunsmoothlyandavoidedin—tensevibrationinhighspeedCNCmachining．TheparabolainterpolationcombinedwithNewtoniterationmethodwasusedinparametercalculatingmoduletocalcul

6、atetheinterpolationparameters，whichcoulddominatethefee—dratefluctuationinidealevelandfurtherreducethemachinetremor．SimulationexperimentalresultsshowedthatthenewNIBSinterpolationalgorithmcouldreducemachinevibrationandimplementhigh-qualityCNCprocess—ing．Ke

7、ywords：computernumericalcontro1)non-uniformrationalB-splineinterpolate；fivephasedS-curveaccelerationanddecelerationcontrol；parabolainterpolation；Newtoniterationmethod辅助制造(ComputerAidedManufacturing，CAM)0引言和计算机数控系统(ComputerNumericalControl，对于复杂曲面、曲线的加工，传统

8、数控系统采用CNC)之间的通信负担，影响了插补的实时性口]。离散化的微小直线段或圆弧段逼近曲线。这种方法非均匀有理B样条(Non-UniformRational13-容易造成进给速度轮廓的不连续和波动，破坏工件Spline，NURBS)曲线是国际标准化组织规定的表面的光滑性，而且产生的大量程序增加了计算机CAD／CAM数据交换标准，在CAD系统中应用广辅助设计(ComputerAidedDesign，CAD)／计算机泛，但是在CNC系统中的