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非均匀有理B样条曲线(NURBS)插补是当代高性能数控系统(CNC)的标志性功能之一,也是实现高进给高精度加工的重要方法。本文在充分了解当前国内外研究现状的基础上,面向单片机提出了一种新的基于全局控制信息的NURBS曲线实时插补算法。该算法主要思想是:依据临界曲率对NURBS曲率曲线进行区间划分,然后采用移动平均加减速控制算法对各区间进行加减速处理,使速度平滑过渡,在实时插补过程中不产生冲击和振动。将其作为曲线实时插补前预处理信息,获得NURBS曲线全局控制信息,从而很好地在单片机中实现NURBS曲线实时插补。由上述分析可知,本课题的主要研究内容如下:1)由NURBS曲线定义推导出了3次NURBS曲线的简化形式,并分析了NURBS曲线几何特性对进给速度和插补步长的影响。针对NURBS曲率函数的多峰特性,提出了以临界曲率进行区间划分的方法。通过求取各区间曲率极大值,然后采用移动平均加减速控制算法对各区间进行加减速预处理,保证各区间连接处速度的平滑过渡,避免实时插补过程中产生冲击和振动,从而获取了NURBS曲线全局控制信息;2)将NURBS曲线的整个插补过程分解为插补预处理和实时插补两部分。在插补预处理中主要完成耗时较多但可将其处理结果直接应用于实时插补的模块,确保插补算法满足NURBS曲线在单片机中插补的实时性要求;3)规划NURBS曲线在单片机中实时插补流程,根据全局控制信息,求取当前插补点满足插补精度和向心加速度的进给速度和插补步长,再采用二阶泰勒展开式预估计校验方法求解该点的参数,从而实现面向单片机的NURBS曲线实时插补;4)为验证NURBS曲线在单片机中进行实时插补的可行性以及为后续多轴系统的开发打下基础,本文建立了主从式控制硬件平台,各卡之间通过并口通讯保证数据快速、准确的传输,为曲线插补在单片机中实现提供有利硬件支持。在上述理论研究的基础上,初步完成了NURBS曲线插补程序,搭建了硬件平台,并进行了相关的实验验证,表明该插补算法的可行性。