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数控技术是现代制造技术中关键的环节之一,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。NURBS(Non-UniformRational B-Spline)曲线是在实际中得到广泛应用的一种参数化曲线,NURBS插补技术可以改善零件的加工精度,表面光滑性和生产效率,提高数控系统的轨迹功能。所以对NURBS插补算法进行了研究具有十分重要的意义。本文详细地介绍了NURBS曲线的数学模型、性质及其相关参数计算方法,利用B样条基函数快速求值算法来加快NURBS曲线的求值。分析了S曲线加减速控制,综合考虑轮廓误差控制和进给加加速度限制控制,实现了具有前瞻性的实时NURBS插补方法,并对NURBS插补算法进行了仿真验证。本文的主要工作和成果如下:1.介绍了NURBS曲线的数学模型、性质及相关参数计算方法。利用B样条基函数快速求值算法来加快NURBS曲线的求值。该算法用于数控实时插补中B样曲线求值求导运算时,可获得比de Boor算法更高的计算效率。2.在NURBS插补加减速控制方面,分析了插补前抛物线-抛物线S型加减速控制方法。S型加减速控制方法具有位置精度高、速度无突变、过渡平滑等优点。3.设计了一种具有前瞻性的实时NURBS插补算法。给出了该算法的流程并做了详细的分析,将该算法划分成尖角检测模块、速度规划模块、实时插补模块等部分。在算法中综合考虑了基于最大弓高误差限定的自适应速度控制、基于曲率信息的速度控制、基于加加速度限定的插补前S型加减速控制方法来规划每一段曲线的进给速度。通过预插补与实时插补的配合,完成整个曲线插补。4.对给定几个曲线利用MATLAB软件进行插补算法的计算机仿真分析,包括进给速度对尖角点确认的影响、进给速度形态分析、弓高误差、加工时间的数据分析,并进行了曲线的加工仿真。验证了本文的插补算法的正确性、合理性及优越性。开展对本课题的研究,对提高数控系统的性能具有重要的理论价值,同时也具有重要的实际应用价值。