速度敏感点分段nurbs曲线的s型加减速控制插补算法
【专利摘要】本发明公开了一种速度敏感点分段NURBS曲线的S型加减速控制插补算法，该算法首先对需加工的NURBS曲线进行预处理，利用矩阵形式表达NURBS曲线以简化计算量并基于弦高误差对NURBS曲线进行预插补，然后在曲线速度敏感点处将NURBS曲线分段，再采用S型加减速控制对分段后的NURBS曲线段进行速度规划，最后得到各插补点的进给速度及对应的坐标值。采用本发明大大简化实时插补过程，在插补运动过程特别是速度敏感点处速度平稳，过度平滑，无冲击，从而促进了高速高精度数控系统的发展。
【专利说明】速度敏感点分段NURBS曲线的S型加减速控制插补算法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控领域，尤其涉及一种速度敏感点分段NURBS曲线的S型加减速控制插补算法。
【背景技术】
[0002]随着零件自由曲面、曲线造型技术的发展，参数曲线曲面造型技术被引入到零件造型中，其中由于NURBS参数曲线曲面建模方法不仅能够描述自由型曲线曲面，又能够精确表示二次曲线弧与二次曲面，被国际标准化组织定为描述自由型曲线曲面的标准。NURBS曲线插补在高速高精度加工中的优点主要有程序指令大大简化、提高了加工精度、改善了加工时间和加工过程的平稳性。
[0003]NURBS曲线插补技术应用的数控系统不多，多集中在FANUC、SIEMNS、三菱等高档数控系统中。且现行的NURBS曲线插补技术还存在不少问题，如:加工路径中遇到曲率急剧变化的点不能够进行有效的加减速控制，算法复杂，实时性不高，减速点预测困难等等。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对上述技术方案的不足，提供一种能对曲率急剧变化点进行有效S型加减速控制的NURBS曲线插补算法。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为:一种速度敏感点分段NURBS曲线的S型加减速控制插补算法，包括如下步骤:
[0006]对NURBS曲线表达式进行处理；
[0007]对NURBS曲线进行预插补；
[0008]在曲线速度敏感点处对NURBS曲线分段处理；
[0009]采用S型加减速控制方法对各分段曲线进行速度规划。
[0010]上述对NURBS曲线表达式进行处理的步骤为:将三次NURBS曲线采用矩阵形式表达，并根据NURBS曲线的特征参数计算系数，具体地，
[0011]三次NURBS曲线第i段的矩阵表达式为:
[0012]
【权利要求】
1.一种速度敏感点分段NURBS曲线的S型加减速控制插补算法，其特征在于，包括如下步骤: 对NURBS曲线表达式进行处理； 对NURBS曲线进行预插补； 在曲线速度敏感点处对NURBS曲线分段处理； 采用S型加减速控制方法对各分段曲线进行速度规划。
2.如权利要求1所述的速度敏感点分段NURBS曲线的S型加减速控制插补算法，其特征在于，对NURBS曲线表达式进行处理的步骤为:将三次NURBS曲线采用矩阵形式表达，并根据NURBS曲线的特征参数计算系数，具体地， 三次NURBS曲线第i段的矩阵表达式为:
3.如权利要求1或权利要求2所述的速度敏感点分段NURBS曲线的S型加减速控制插补算法，其特征在于，对NURBS曲线进行预插补的步骤为: (3-1)采用下述二阶泰勒插补计算公式计算插补点参数u值:
4.如权利要求1所述的速度敏感点分段NURBS曲线的S型加减速控制插补算法，其特征在于，在曲线速度敏感点处对NURBS曲线分段处理的步骤为: (4-1)获取整个NURBS曲线上任意一 APi曲率值，找出曲率值的极大值点对应参数u的集合U1; (4-2)在极大值点集合U1中，选择对应向量P1:,:与Pi Pl h l间夹角Θ大于90度的点作为曲线速度敏感点的集合U2; (4-3)以曲线速度敏感点的集合U2为分段点对NURBS曲线进行分段； (4-4)根据权利要求3预插补步骤的计算结果，计算各分段曲线的轨迹长度Lseg。
5.如权利要求1所述的速度敏感点分段NURBS曲线的S型加减速控制插补算法，其特征在于，采用S型加减速控制方法对各分段曲线进行速度规划的步骤为: (5-1) S型加减速控制方法位移公式为:
【文档编号】G05B19/4105GK104020719SQ201410177337
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】董伯麟, 董仲玲 申请人:深圳华南数控系统有限公司