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(模仿用梯形加减速曲线)‘s’型加减速曲线在机器人轨迹插补算法中的应用研究,机器人减速器,机器人用减速机,国产机器人减速机,机器人用rv减速器,工业机器人减速器,机器人关节减速机,机器人专用减速机,机器人减速器上市公司,机器人轨迹规划
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(模仿用梯形加减速曲线)‘s’型加减速曲线在机器人轨迹插补算法中的应用研究
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基于单轴加速度受限的NURBS曲线实时自适应插补算法
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基于单轴加速度受限的NURBS曲线实时自适应插补算法
[硕士论文]论文目录&摘要第1-5页 Abstract第5-7页 目录第7-9页 Content第9-11页 第一章 绪论第11-23页 　　· 课题研究的背景和意义第11-16页 　　　　· NURBS插补的研究背景第11-15页 　　　　· NURBS插补现状第15-16页 　　· NURBS插补文献综述第16-21页 　　· 论文研究内容和框架第21-23页 第二章 NURBS曲线理论基础第23-36页 　　· NURBS曲线表达式和性质第23-27页 　　· NURBS曲线插补计算第27-35页 　　　　· 参数密化第27-30页 　　　　· 插补点计算第30-34页 　　　　· 导矢计算第34-35页 　　· 本章小结第35-36页 第三章 单轴加速度受限的NURBS曲线插补算法第36-54页 　　· 自适应速度规划分析第36-42页 　　　　· 速度自适应算法的原理第36-38页 　　　　· 速度自适应算法的不足第38-42页 　　· 限制合成加速度法分析第42-47页 　　　　· 限制合成加速度算法的原理第42-43页 　　　　· 限制合成加速度算法的不足第43-47页 　　· 算法改进第47-48页 　　· 预处理模块第48-51页 　　　　· 曲率极值点第48-49页 　　　　· 判断速度敏感点第49-50页 　　　　· 曲线分段第50-51页 　　· 前瞻模块第51-52页 　　　　· 速度敏感点进给速度第51页 　　　　· 确定减速点第51-52页 　　· 实时插补模块第52-53页 　　· 本章小结第53-54页 第四章 插补算法仿真与分析第54-64页 　　· 插补算法仿真第54-55页 　　· 插补算法分析第55-59页 　　　　· 弓高误差分析第55-56页 　　　　· 进给速度和加速度分析第56-59页 　　　　· 加工时间分析第59页 　　· 仿真曲线2第59-61页 　　· 仿真曲线3第61-63页 　　· 本章小结第63-64页 总结与展望第64-66页 参考文献第66-69页 攻读学位期间发表的论文第69-71页 致谢第71页
本篇论文共71页，
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Copyright(C) All Rights Reserved复杂轮廓曲线的轨迹插补与速度控制方法研究--《上海交通大学》2009年硕士论文
复杂轮廓曲线的轨迹插补与速度控制方法研究
【摘要】：
运动控制技术是数控技术中的关键技术,决定了数控技术的加工效率、精度和质量等,数控系统具备的基本运动控制方式为空间直线运动和平面圆弧运动,采用直线加减速实现程序段内的速度升降。对于越来越多的复杂轮廓曲线数控加工需求,一般由CAM软件预处理成密集加工点列,由数控系统通过直线或圆弧插补形成刀具的运动轨迹,并通过直线加减速方式实现线段内的梯形速度控制。由于复杂轮廓曲线的几何特征,直线或圆弧插补的加工精度低,且由于线段间的过渡速度需要降为零,导致伺服系统启停频繁影响加工效率。
在上海市科委重点科技攻关项目支持下,论文研究了样条曲线、空间圆弧和螺旋线等复杂轮廓曲线的直接插补方法,建立了线段间的速度平滑衔接算法,最终开发出具有自主知识产权的高性能运动控制系统。具体研究内容包括:
针对现有B样条曲线插补方法需要预处理、计算效率低、实时性差的不足,提出了一种基于三次B样条曲线,通过预判加工速度,设定段间连接点切矢量的新方法,建立以时间为参数的样条曲线方程,可同步完成插补轨迹和速度规划新算法。由于无需预先遍历所有点列,该算法计算效率和实时性高。
将四元数引入空间曲线插补算法中,简化了常用的矩阵变换计算方法。通过对加工圆弧分析得到起点以及旋转角度,采用四元数旋转插值理论实现圆弧轨迹插补,并通过添加偏移矢量形成了螺旋线插补算法。通过将线性加工速度参数转化为角速度,建立了旋转运动下的S曲线加减速速度规划模型。该算法实现了空间圆弧、螺旋线等空间曲线的直接插补,而且避免了矩阵坐标变换存在的万向节锁死、计算量大等问题。
对小线段速度前瞻算法进行了分析,然后提出了一种基于刀具路径廓特征的速度前瞻算法,通过分析待加工轨迹上的拐点特征,采用动力学约束方程计算出最大允许衔接速度,并通过速度迭代算法实时修正直线或正弦曲线加速度。该算法实现了小线段间的速度平滑衔接,提高了运动柔顺性,可以提高加工效率和质量,并减少机床冲击。
构建了基于ARM芯片的嵌入式运动控制器的软硬件系统,介绍了运动控制器的功能和性能,分析了硬件模块构成以及相应功能,阐述软件架构与工作流程。搭建了多轴运动测试系统,通过实验对论文所提出的算法进行了验证。
最后,对全文工作进行了总结,提出了创新点和有待进一步研究之处。
【关键词】：
【学位授予单位】：上海交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【分类号】：TG659【目录】：
ABSTRACT5-11
第一章 绪论11-25
1.1 课题背景及来源11
1.2 数控技术发展趋势11-13
1.3 运动控制技术的发展趋势13-18
1.3.1 运动控制技术的基本特征13
1.3.2 运动控制系统的实现方式13-15
1.3.3 数控系统先进运动控制功能要求15-16
1.3.4 运动控制系统的技术发展趋势16-18
1.4 运动控制算法研究现状18-22
1.4.1 样条曲线加工技术18-20
1.4.2 空间轨迹曲线加工技术20-21
1.4.3 连续小线段加工技术21-22
1.5 论文主要内容22-25
第二章 基于样条曲线理论的复杂轮廓曲线运动控制算法25-37
2.1 数控加工中的样条曲线25-26
2.1.1 样条曲线在数控加工中的应用25-26
2.1.2 目前样条加工算法分析和不足26
2.2 基于时间参数的B 样条曲线加工方法26-31
2.2.1 离散点列的样条曲线建模与插补方法26-30
2.2.2 样条曲线插补的速度规划30-31
2.3 样条曲线加工算法的仿真31-36
2.3.1 插补轨迹仿真32-33
2.3.2 插补速度仿真33-36
2.4 本章小结36-37
第三章 基于四元数的空间圆弧及螺旋线运动控制算法37-49
3.1 四元数与空间曲线加工37-38
3.1.1 空间曲线加工37
3.1.2 适合描述刚体转动的工具——四元数应用37-38
3.2 空间圆弧插补算法38-42
3.2.1 插补算法的轨迹规划38-40
3.2.2 插补算法的速度规划40-42
3.3 空间螺旋线插补算法42-44
3.3.1 插补算法的轨迹规划42-43
3.3.2 插补算法的速度规划43-44
3.4 插补算法的仿真分析44-48
3.4.1 圆弧插补仿真44-46
3.4.2 螺旋线插补仿真46-48
3.5 本章小结48-49
第四章 小线段速度前瞻算法49-60
4.1 小线段加工的方法49
4.2 基于拐点的小线段速度前瞻算法49-56
4.2.1 小线段速度运动模型分析49-51
4.2.2 基于拐点的速度控制方法51-53
4.2.3 速度控制迭代算法53-56
4.3 小线段速度前瞻算法仿真分析56-59
4.4 本章小结59-60
第五章 运动控制器软硬件设计及实验60-74
5.1 运动控制器系统功能60-61
5.2 硬件系统总体结构设计61-66
5.2.1 硬件设计整体方案61-62
5.2.2 硬件系统各模块功能62-66
5.3 软件系统总体结构设计66-68
5.4 系统调试与测试平台68-69
5.5 运动控制实验69-73
5.5.1 样条曲线加工实验69-70
5.5.2 螺旋线加工实验70-71
5.5.3 小线段速度前瞻算法实验71-73
5.6 本章小结73-74
第六章 总结与展望74-76
6.1 全文工作总结74
6.2 论文主要贡献及创新点74-75
6.3 展望75-76
参考文献76-80
攻读硕士学位期间发表的论文与获得的荣誉81-83
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