Блог

Jul 06, 2023

Эффективный и точный метод интерполяции для параметрической обработки кривых.

Scientific Reports, том 12, номер статьи: 16000 (2022) Цитировать эту статью 1219 Доступов 2 Цитирования 1 Альтметрические сведения о метрике Метод интерполяции подразделов, основанный на кривизне кривой

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 16000 (2022) Цитировать эту статью

1219 Доступов

2 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Предлагается метод интерполяции подразделов, основанный на пороге кривизны кривой, для решения несовместимой проблемы точности обработки и эффективности обработки при параметрической обработке кривой. На этапе предварительной интерполяции порог кривизны кривой рассчитывается на основе геометрических и кинематических ограничений. Ключевые точки интерполяции подразделов и их номинальные скорости затем определяются на основе пороговых точек кривизны, а также начальной и конечной точек кривой, а длина дуги каждого подсегмента может быть рассчитана на основе адаптивного метода Симпсона. В результате алгоритм планирования скорости S-типа и алгоритм двунаправленного сканирования скорости используются для обновления и реализации глобальной кривой скорости для уменьшения колебаний скорости. На этапе интерполяции в реальном времени параметры интерполяции кривой рассчитываются с использованием параметрического модифицированного метода Рунге-Кутты второго порядка, который может значительно повысить точность интерполяции, а также сократить время интерполяции. Наконец, с помощью численных примеров обнаружено, что предлагаемый метод может сгладить общую скорость интерполяции, эффективно уменьшить колебания скорости и улучшить производительность интерполяции в реальном времени.

Неоднородный рациональный B-сплайн (NURBS) обладает хорошими возможностями локального управления и выражения формы и широко используется при построении свободных кривых и поверхностей1. Технология интерполяции на основе NURBS позволяет напрямую интерполировать параметрические кривые, не разделяя кривые на большое количество прямых и дуг, что позволяет избежать частых ускорений и замедлений в процессе обработки. Это значительно повысит точность и эффективность обработки. С ростом спроса на обработку деталей со сложной поверхностью технология сложного моделирования и обработки поверхностей на основе технологии NURBS стала ключевой технологией для достижения высокоэффективной точной обработки и привлекла все больше и больше внимания ученых. Вэй и др.2 изучили интегральное моделирование рабочего колеса и планирование траектории инструмента на основе кривой и поверхности NURBS, а также реализовали проектирование и обработку сложных поверхностей на основе унифицированных параметров NURBS, но процесс обработки зависел от высококачественных станков с ЧПУ с Функция интерполяции NURBS.

В настоящее время исследования NURBS-интерполяции в стране и за рубежом в основном сосредоточены на двух аспектах: алгоритме планирования скорости и расчете параметров сплайн-интерполяции в реальном времени. При обработке с числовым программным управлением (NC) инструмент движется по заданному пути кривой параметров, и из-за кинематических и геометрических ограничений метод планирования заданной скорости может обеспечить плавное соединение нескольких кривых скорости. Ван и др.3,4,5 использовали постоянную скорость подачи для интерполяции кривой параметра, метод способствует стабильности процесса обработки для кривой с небольшим изменением кривизны, но для кривой параметра с переменной кривизной обработка точность и эффективность обработки не могут быть рассмотрены. Нам и др.6,7,8,9 предложили алгоритм, который осуществляет самоадаптирующееся планирование ускорения/замедления S-типа для удовлетворения кинематических ограничений станка, чтобы реализовать плавный переход скорости подачи, поэтому этот метод является одним из наиболее широко используемые алгоритмы планирования скорости в области обработки с ЧПУ10,11,12,13,14. Ли и др.15 и Ван и др.16 предложили метод планирования скорости на основе тригонометрической функции для реализации плавного изменения ускорения и рывка, но процесс его обработки достигает экстремального значения параметров движения только в отдельные моменты времени и не может обеспечить полную использование станков, а эффективность движения низкая. Лю и др.17 добавили положительные и отрицательные точки проверки скорости в модуль опережающей интерполяции на основе планирования ускорения и замедления S-типа и определили, следует ли вызывать интерполяцию точки проверки обратной интерполяции в соответствии с условиями оценки скорости в реальных условиях. этап временной интерполяции. Этот метод может эффективно повысить эффективность интерполяции. Чжан и др.18 использовали пять кривых B-образца для создания траектории инструмента с плавной кривизной на основе теоретических ограничений скорости подачи, ограниченных ускорением оси и ударом. Чен и др.19 предложили пятиполиномиальный алгоритм управления ускорением/замедлением, который позволяет обеспечить гибкое управление ускорением. LI и др.20 использовали профиль скорости подачи сигмовидной функции, который более краток по сравнению с полиномиальным профилем и более эффективен по сравнению с тригонометрическим профилем.