论文摘要
高度发展的制造业对工业设计提出了越来越高的要求。特别是在汽车、船舶与潜艇的外观设计上,自由曲线/曲面设计已经是不可避免的问题。绝大部分的CAD系统都支持自由曲线曲面的设计,在数控加工自由曲线的过程中,一般使用小段直线和圆弧逼近的方法进行加工,造成加工的NC文件庞大,同时频繁加减速影响加工设备的机械性能。自由曲线插补算法是目前数控领域的前沿技术,能有效提高曲线曲面的加工质量,并能使加工速度均匀,适用于高速加工,因此开发具有自由曲线插补技术的数控系统具有重大实用价值。非均匀有理B样条（NURBS）曲线是自由曲线的统一定义形式,具有良好的数学特性。1991年国际标准组织（ISO）颁布的产品模型数据交换标准（STEP）中将NURBS作为自由曲线曲面的唯一表示形式。本文结合开放式数控系统EMC2,研究EMC2系统架构中G代码解释器的原理,提出基于NURBS曲线的G代码解释器的设计;并从NURBS曲线的数学表达式归纳NURBS曲线的导数的一般特性,研究其对NURBS曲线的影响。目前取得的研究成果如下:1)在EMC2开放式数控系统中增加支持NURBS插补的G代码解释器。以G5.2和G5.3作为G代码关键字定义NURBS曲线,解释器完成G代码的翻译工作,在EMC2系统中实现自由曲线的设计,并在预览界面中显示曲线的效果。2)通过研究NURBS曲线的导数性质,并将其导数信息转化为NURBS曲线的控制点信息,从而改良曲线在首末端点附近的曲线走向。最后使用VC++6.0和Matlab进行新型算法的开发,仿真的结果表明,加入导数信息的NURBS算法得到的曲线总体上更加协调,可以更容易把握曲线的设计。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 课题研究背景及意义1.1.1 开放式数控系统的必要性1.1.2 插补算法的发展1.2 开放式数控系统的国内外现状1.2.1 国外数控研究状况1.2.2 国内数控研究状况1.3 本文完成的工作1.4 章节安排1.5 本章小结第二章 Linux和EMC22.1 实时内核—RT Linux2.1.1 RT-Linux的原理2.2 开放式数控系统EMC22.2.1 EMC2 控制原理2.2.2 EMC2 安装与配置2.2.3 EMC2 系统架构2.2.4 RS274 语言2.2.5 模态G代码2.3 本章小结第三章 NURBS曲线及程序设计3.1 曲线基础3.1.1 显式表示3.1.2 隐式表示3.1.3 参数表示3.2 贝塞尔曲线算法实现3.2.1 贝塞尔曲线的定义和性质3.2.2 贝塞尔曲线程序设计3.3 B样条曲线概述3.3.1 B样条曲线定义3.3.2 B样条曲线的性质3.4 NURBS曲线算法实现3.4.1 NURBS曲线定义3.4.2 基函数一般特性3.4.3 NURBS曲线程序设计3.5 本章小结第四章 NURBS解释器设计4.1 EMC2 解释器概述4.2 解释器工作原理4.2.1 工作过程4.2.2 使用模式4.2.3 解释器模块设计4.3 NURBS曲线解释器设计4.3.1 NURBS解释器的提出4.3.2 NURBS解释器原理与设计4.3.3 patch方式修改源代码4.3.4 实验结果4.4 本章小结第五章 NURBS曲线反算及其导数5.1 反算技术的背景5.2 NURBS曲线/曲面重构5.3 NURBS曲线反算5.3.1 根据型值点反算控制向量5.3.2 NURBS导数推导5.3.3 指定一阶导数的全局插补5.4 VC++ 6.0 与Matlab混合编程技术5.4.1 Matlab引擎简介5.4.2 配置编译器5.4.3 引擎API详解5.5 NURBS导数改良曲线程序设计5.5.1 设计流程5.5.2 程序设计5.6 实验结果5.7 本章小结结论与展望工作总结后续工作展望参考文献附录 VC++与Matlab混合编程主源程序攻读硕士学位期间取得的研究成果致谢
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标签：自由曲线插补论文; 非均匀有理样条曲线论文;
