基于速度前瞻的NURBS曲线插补算法的研究设计

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sandy323199000
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数控技术和设备是现代工业制造现代化的重要基础,而数控技术的一个主要发展方向就是高速高精度加工。在数控技术的发展中,插补算法和速度控制都是直接影响加工速度和精度的主要因素,其中非均匀有理B样条(Non-UniformRationalB-Splines,简称NURBS)曲线插补技术已然成为高端数控系统的必备能力。为了实现插补阶段末端执行器可以平稳通过所有加工点,本文提出了一种基于速度前瞻的NURBS曲线插补算法。  该算法在进行NURBS插补的同时,通过速度前瞻控制,使其具有分析路径、发现并快速处理速度突变点的能力,大大提高了加工速度与精度。首先分析NURBS曲线的快速计算方法,并通过改进的预估校正方法补偿误差。针对在插补过程中所需要的加减速控制,本文采用了当前常用的S型加减速控制方法。然后分析速度前瞻控制,设计一种计算简便符合控制对象机械性能的前瞻算法。并且在综合考虑各种相关限制条件下,通过对插补数据点的预处理和基于速度前瞻的改进的S型加减速控制算法完成速度规划。最后选取特殊轨迹的曲线作为加工路径,在MATLAB中对插补算法进行仿真验证,重点研究插补点处的进给速度、加工精度和速度前瞻的效果以及线段衔接处的平滑过渡。本文采用应用广泛的SCARA工业机器人作为控制对象,通过RoboticToolbox工具箱搭建SCARA机器人的模型,对整体插补算法进行仿真验证,分析各个关节的角速度。最终验证算法的有效性。
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