插补是数控系统最重要的核心技术,插补算法的优劣直接影响到产品加工的质量和效率。伴随着制造业的发展,加工型面日趋复杂,传统的加工技术在满足现代社会的加工要求时显得愈发吃力。由于传统的数控系统只具备直线、圆弧等简单的插补功能,因此在加工复杂曲线时,不得不将其离散为小线段,然后再对小线段插补。这种加工方式不可避免地会造成加工路径的一阶导数不连续,且存在加减速频繁、加工文件过大等问题。而NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines,非均匀有理B样条)曲线插补在保留了曲线光顺性的同时,还因其路径连续而容易获得较高的加工速度和精度,因此研究NURBS插补算法对提高数控系统的性能具有重要意义。本文通过对现有成果研究,发现NURBS插补中有两个较难解决的问题：一个是理论步长与实际弧长之间的差异,另一个是曲线弧长、插补长度和加减速距离之间的协调问题。针对这些问题本文提出了一种新型的NURBS插补算法,主要思路是先对曲线自后向前进行逆向插补预处理,确定曲线的减速点及对应的速度信息,之后进行实时插补确定每个周期的插补点位置并进行信息输出。根据此,本文主要研究了以下内容：针对现有的小线段加工代码,设计了拟合为NURBS曲线的算法。将现有的小线段按精度分段拟合,并按CAD模型确定了边界条件,反求出控制顶点。设计了GM代码解释器,验证了该算法的可行性。在插补算法中,提出了更为简洁的参数点密化、插补点坐标值和导矢值求解的方案。重点研究了NURBS插补中的速度控制问题：分析了NURBS曲线插补中的速度约束条件,设计了减速点的预测算法,并对路径段之间的衔接部分做了相应处理。使插补的速度在满足弓高误差和加速度等约束要求下,能自适应于曲线曲率的变化。最后在EtherMAC工业以太网运动控制平台上搭建了实验环境,编写了插补算法控制X-Y工作台的运动,解析下发数据包,提取其中的实时插补数据并做分析,验证了本文提出的算法的正确性和有效性。