基于FPGA的高性能硬件NURBS曲線插補(bǔ)算法的研究和實(shí)現(xiàn).pdf

1、數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志，插補(bǔ)技術(shù)作為數(shù)控技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，決定著零件的加工效率和加工精度。NURBS插補(bǔ)技術(shù)改善了傳統(tǒng)插補(bǔ)技術(shù)中以微小直線段代替自由曲線帶來的效率低和精度差的缺點(diǎn)，因此，NURBS插補(bǔ)技術(shù)的研究對(duì)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展具有極其重要的意義。
　　本文在研究NURBS曲線及其性質(zhì)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了NURBS曲線上點(diǎn)和導(dǎo)矢的求值方法。采用NURBS曲線的矩陣表達(dá)式對(duì)曲線進(jìn)行預(yù)處理，計(jì)算相關(guān)系數(shù)以便實(shí)時(shí)插補(bǔ)過程中的調(diào)用。在

2、分析對(duì)比了阿當(dāng)姆斯微分法、牛頓迭代法和泰勒展開法的基礎(chǔ)上，選擇了泰勒展開法為研究的插補(bǔ)算法的參數(shù)求值方法，通過對(duì)NURBS曲線上速度敏感點(diǎn)的判別，將NURBS曲線分段處理。采用局部圓弧逼近法，實(shí)現(xiàn)NURBS插補(bǔ)過程中的速度自適應(yīng)調(diào)整，滿足了加工精度的要求，提高了加工的質(zhì)量。在加減速控制方面，采用了S型加減速的控制方法，為解決減速點(diǎn)預(yù)測不準(zhǔn)的問題，提出了一種基于級(jí)聯(lián)濾波器的S型加減速控制方法，該方法采用級(jí)聯(lián)濾波器對(duì)進(jìn)給速度濾波控制，使速度

3、過渡平穩(wěn)，避免了加工過程中的沖擊。
　　在實(shí)驗(yàn)仿真中，對(duì)插補(bǔ)算法模塊化處理，在VS2005編程環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了插補(bǔ)算法，并利用MATLAB對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的插補(bǔ)算法的可行性。
　　在NURBS插補(bǔ)算法的硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)中，首先分析了插補(bǔ)系統(tǒng)的架構(gòu)，在SOPC開發(fā)流程的基礎(chǔ)上，定制了NURBS插補(bǔ)算法的軟核處理器，并將軟件代碼移植到NiosⅡ的軟件環(huán)境當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了插補(bǔ)算法，利用軌跡加工對(duì)NURBS插補(bǔ)算法進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證，結(jié)