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简述体系结构基于STEPNCNURBS曲面刀具轨迹规划

收藏本文 2024-01-30 点赞:31901 浏览:145215 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:传统的数控系统是以G、M代码为基础,将曲线\曲面离散为小直线段\圆弧段,因为其程序段数多、程序长、频繁的加减速处理,引起机床震动,导致加工效率低下、刀具以及机床寿命降低。采取这种传统的加工方式已经不能适应高速高精度的要求,也不能满足集成化、智能化和网络化进展的需要。以STEP-NC为基础的新一代数控系统被提出并成为必定。这种数控系统在论述上探讨较多,离在实践中真正的运用尚有较长的距离。具体体现在:标准的制订仍不够改善;不同运用协议之间的协调;STEP-NC解释器与制约器方面还有待进一步研发;基于STEP-NC数控系统的网络化以及智能化加工。为此,本论文针对基于STEP-NC的新一代数控智能化加工及其最优轨迹规划这一难题展开探讨。首先对STEP-NC的数据模型及全球三大开放式数控系统的系统结构进行了了解浅析比较,绘出了STEP-NC数控系统的总体功能需求图,确定了为实现“智能数控加工”必须解决的关键难题以及系统应具备的各个功能模块。本论文重点针对其中的两大关键技术进行了探讨并实现。第一、设计基于STEP-NC文件信息提取和存储的数据结构模型。这是STEP-NC数控系统的关键技术之一,是数控系统进行智能加工的基础与前提。本论文根据NURBS曲线曲面在STEP-NC标准中的数据模型,通过KMP匹配算法将曲面的几何与拓扑信息进行提取,并建立统一的核心数据结构对信息进行存储。并利用OPENGL技术对所提取的信息进行重现,验证所提取信息的正确性。第二、设计了智能化加工轨迹的算法。最优刀具轨迹规划一直都是数控系统加工的永恒话题,轨迹生成的合理与否联系到加工的质量与效率。利用前面提取的曲面信息通过等参数线法确定合理的加工行距对曲面进行刀具轨迹生成并优化。本论文通过对STEP-NC数控系统的两大关键技术进行探讨,在基于VC++6.0平台上开发了三大模块:NURBS曲面信息提取模块、曲面重现模块以及刀具轨迹生成模块。所开发的模块经过实验验证,所提取的信息、走刀轨迹的正确性。通过实例验证,本论文所设计的算法正确和可信。本论文所设计的信息提取以及刀具轨迹生成策略对实现数控的智能化加工进行了有益的探讨。关键词:STEP-NC论文数控系统论文系统结构论文NURBS论文信息提取论文刀具轨迹规划论文

    摘要4-5

    Abstract5-7

    目录7-10

    CONTENTS10-13

    第一章 绪论13-23

    1.1 不足的提出13-15

    1.1.1 传统数控编程接口的不足13-14

    1.1.2 STEP-NC的提出14

    1.1.3 STEP-NC产生的深远影响14-15

    1.2 STEP-NC国内外探讨近况15-20

    1.2.1 STEP-NC技术的国内外探讨近况15-18

    1.2.1.1 STEP-NC技术的国外探讨近况15-17

    1.2.1.2 STEP-NC技术的国内探讨近况17-18

    1.2.2 STEP-NC程序信息提取技术的探讨18-20

    1.2.3 曲面加工刀具轨迹的探讨近况20

    1.3 本论文的工作20-22

    1.4 本章小结22-23

    第二章 新一代数控系统的输入标准STEP-NC23-40

    2.1 STEP标准介绍23-24

    2.2 STEP标准描述语言——EXPRESS24-26

    2.3 新型数控编程接口——STEP-NC26-38

    2.3.1 STEP-NC文件格式27

    2.3.2 STEP-NC数据模型27-28

    2.3.3 STEP-NC执行流模型结构28-29

    2.3.4 STEP-NC加工操作模型结构29-30

    2.3.5 STEP-NC信息模型30-38

    2.4 STEP-NC简例38-39

    2.5 本章小结39-40

    第三章 基于STEP-NC的新一代数控系统系统结构浅析40-50

    3.1 开放式数控系统40-43

    3.1.1 欧洲的OSACA项目40-41

    3.1.2 美国的OMAC项目41-42

    3.1.3 日本的OSEC项目42-43

    3.2 STEP-NC数控系统系统结构43-49

    3.2.1 STEP-NC数控系统总体功能需求浅析44-45

    3.2.2 基于STEP-NC数控系统的功能结构模型45-48

    3.2.3 STEP-NC数控系统工作流程48-49

    3.3 本章小结49-50

    第四章 基于STEP-NC的NURBS曲面信息提取系统50-62

    4.1 NURBS曲线曲面50-52

    4.2 信息提取历程52-54

    4.3 字符串匹配算法54-58

    4.3.1 BF算法54-56

    4.3.2 KMP匹配算法56-58

    4.4 曲面重现验证系统58-61

    4.5 本章小结61-62

    第五章NURBS曲面刀具轨迹生成算法与实现62-71

    5.1 现有的曲面刀具轨迹生成算法62-65

    5.1.1 等参数法63-64

    5.1.2 等截面线法64

    5.1.3 等残留高度法64-65

    5.2 NURBS曲面刀具轨迹生成算法65-70

    5.2.1 相邻刀触点间距的确定66-67

    5.2.2 下一刀触点路径轨迹计算67-70

    5.3 本章小结70-71

    第六章 实例验证71-78

    6.1 系统各功能模块设计71-72

    6.2 曲面信息提取系统72-76

    6.3 曲面重现系统76-77

    6.4 刀具轨迹规划系统77

    6.5 本章小结77-78

    结论与展望78-80

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