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研究生:曾聖戎
研究生(外文):Sheng-Jung Tzeng
論文名稱:CNC控制器之Nurbs曲線插補技術發展
論文名稱(外文):NURBS interpolation algorithm for CNC controller
指導教授:賴景義賴景義引用關係
指導教授(外文):Jiing-Yih Lai
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:Nurbs曲線進給速度控制曲線插補
外文關鍵詞:Nurbs interpolatorfeedrate control
相關次數:
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隨著CNC工具機設備的進步,傳統以線段插補的路徑規劃方式已不能滿足高速度、高精度的要求,取而代之的是以Nurbs曲線做為路徑規劃,進行切削。本研究的目的,是以可變進給速率的方式,在對Nurbs曲線進行插補的過程中,依照曲率變化的狀況,規劃出能滿足要求的速度、加速度、急衝度限制,且為高精度的加工路徑。

由於工具機進行加工時必須考慮機器的性能,又需避免因急衝度過大使機器產生震動,因此在各位置點之速度決定上,必須以急衝度、加速度控制及精度作為速度規劃的主要考量。本文先依照曲線的曲率變化,在滿足弦長誤差的限制下,對整條曲線之路徑點進行估算,並使最大加速度與最大急衝度在允許限制內;接著由輸出結果中找出有速度變化趨勢的點作為斷點,此處「有速度變化趨勢」是指加速度等於零之段落的起點或終點,將該點視為斷點;接著再以斷點為指標,進行第二階段的即時插補。由於以斷點作為速度的指標,因此即時插補所要考量的條件相當簡單,計算上花費的時間很短,可以滿足加工即時性。

CNC加工路徑多半具有相當的複雜度,不能以單一條Nurbs曲線表示,因此加工路徑必須劃分為多條曲線組成。本研究針對多條曲線情況考量加工路徑規劃,包含預視線數的計算、曲線間不同連續性的處理、加工道次終點、以及短曲線的規劃,透過另外的處理動作使多曲線規劃路徑的速度仍能保持一定連續性。

本研究在以上限制的條件下進行NC路徑點與速度規劃,並進行電腦模擬,模擬結果顯示,輸出路徑的弦長誤差、速度、加速度和急衝度,均能夠滿足預設的規格與限制條件。本文也將顯示多種曲線之運動軌跡,說明本曲線插補方法的特性,並驗證其可行性。
The control of the maximum acceleration and jerk in the trajectory planning of the CNC controller is very important because it affects the smoothness of the machined surface substantially. We proposed a parametric interpolator composed of a look-ahead stage and a real-time sampling stage for jerk-limited acceleration planning. A pre-sampling process was implemented in the look-ahead stage to identify the segment points, where the acceleration changed across zero. A check of the acceleration and jerk was implemented and the feedrate was modified accordingly. In addition, a backtracking process was carried out during the deceleration stage to ensure that the modified feedrate was satisfied. In the real-time sampling stage, an acceleration profile based on constant jerk was implemented for each region between two segment points. With this algorithm, we ensured that both the chord error and the maximum acceleration and jerk were within the allowable limits. Also, it kept the similarity of the speed profiles for adjacent cutting paths in zigzag machining.

In addition, we discussed the problem for the NC paths of multiple curves and provided solutions for each of them. Several computer simulations were also presented to demonstrate the feasibility of the proposed approach.
第一章 緒論………………………………………………………1
1.1 前言………………………………………………………1
1.2 文獻回顧………………………………………………………2
1.3 研究動機與現況………………………………………………………5
1.4 研究目的與方法………………………………………………………6
1.5 論文組織與架構………………………………………………………8

第二章 曲線插補………………………………………………………10
2.1 前言………………………………………………………10
2.2 參數增量計算方式………………………………………………………10
2.3 進給速率計算………………………………………………………11
2.4 預視斷點決………………………………………………………28
2.5 即時插補………………………………………………………35

第三章 多曲線插補………………………………………………………40
3.1 前言………………………………………………………40
3.2 預視線數判斷………………………………………………………40
3.3 斜率不連續線處理………………………………………………………45
3.4 曲率不連續處速度規劃………………………………………………………51
3.5 短節點區間處理………………………………………………………51
3.6 道次終點規劃………………………………………………………54

第四章 範例討論………………………………………………………57
4.1 前言………………………………………………………57
4.2 單一曲線插補………………………………………………………57
4.3 斜率不連續線插補………………………………………………………67
4.4 多曲線插補………………………………………………………71

第五章 結論………………………………………………………80

參考文獻………………………………………………………82
[1]S. Bedi, I. Ali, N. Quan. “Advanced interpolation techniques for CNC machines”, ASME Journal Engineering Industry, 115, pp. 329-336, 1993.
[2]M. Shpitalni, Y. Koren, CC. Lo. “Real-time curve interpolators”, Computer-Aided Design, 26(11), pp. 832-838, 1994.
[3]DCH. Yang, T. Kong. “Parametric interpolator versus linear interpolator for precision NC machining”, Computer-Aided Design, 26(3), pp. 225-233, 1994.
[4]黃志宏, CNC工具機之進给速度控制, 中央大學機械工程研究所碩士論文, 2002.
[5]張維仁, 具急衝度限制之多軸運動加減速規劃, 中央大學機械工程研究所碩士論文, 2002.
[6]MC. Tsai, CW. Cheng, MY. Cheng. “A real-time NURBS surface interpolator for presion three axis CNC machining”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 42, pp. 1217-1227, 2003.
[7]王人傑, CNC工具機加工路徑補間之研究, 成功大學造船暨船舶機械工程研究所碩士論文, 2002.
[8]SS. Yen, PL. Hsu. “The speed controlled interpolator for machining parametric curves”, Computer-Aided Design, 31, pp. 349-357, 1999.
[9]SS. Yen, PL. Hsu. “Adaptive feed rate interpolation for parametric curve motion interpolator”, Computer-Aided Design, 34, pp. 229-237, 2002.
[10]蔡英哲, 以幾何模型為基礎之高精度插補器設計, 中正大學機械工程研究所碩士論文, 2003.
[11]廖家賢, NURBS 補插器在PC-BASE CNC之設計與實現, 中央大學機械工程研究所碩士論文, 2002.
[12]HY. Xu, HY. Tam, Z. Zhou, PW. Tse. “Variable feedrate CNC interpolation for planar implicit curves”, International Journal of Advanced Manufacture Technology, 18, pp. 794-800, 2001.
[13]X. Zhimming, C. Jincheng, F. Zhengjin. “Performance evaluation of a real-time interpolation algorithm for NURBS curves”, International Journal of Advanced Manufacture Technology, 20, pp. 270-276, 2002.
[14]陳文棋, CNC工具機運動控制插補器之研究, 中正大學機電光整合工程研究所碩士論文, 2004.
[15]A. Liu, M. Yamazaki. “Adaptive interpolation scheme for NURBS curves with the integration of machine dynamics”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 45, pp. 433-444, 2005.
[16]T. Young, R. Narayanaswami. “A parametric interpolator with confined chord errors, acceleration and deceleration for NC machining”, Computer-Aided Design, 35, 1249-1259, 2003.
[17]SH. Nam, MY. Yang. “A study on generalized parametric interpolator with real-time jerk-limited acceleration”, Computer-Aided Design, 36, pp. 27-36, 2004.
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