基于三次样条的平滑插补

• 作 者: 周磊
• 机 构: 哈尔滨工业大学
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 三次样条 平滑插补器 机床加工 插值方法

由于传统的CNC机床只能提供直线插补器和圆弧插补器，无法直接对曲线进行插补，因此，需要通过CAM将由曲线表示的刀具路径以小直线段和圆弧段逼近。这种逼近方法带来了数据量过大，速度加速度不连续，机台振动等问题。因此，这些传统的方法已不能满足现今高速高精度的加工要求。　　平滑插补器可以弥补传统加工方法的缺陷。本文就是在参考国内外相关研究的基础上提出一种实用化的在线平滑插补器。该完善的平滑插补算法不仅能够将原本的加工路径在允许误差范围内用三次样条做平滑处理，而且根据样条形状自适应地调整速度以限制弦高误差在规定范围内，同时使运动速度始终以恒定的加减速进行变化，从而满足机床的加减速承受能力要求，最终得出完整插补轨迹规划。首先，采用三次样条插值可以在误差限度内平滑加工路径。本文采用了一种可以在线实现的插值方法。由于这种方法会引起大的波动，从而使得误差超限，所以为了防止这些情况出现，就对加工代码做了预处理。预处理包括两个模块：数据清洁和代码分域。数据清洁用来剔除代码中没有特征的点。代码分域则是分辨出可以做样条插值并能满足误差要求的代码域。接下来，采用速度前瞻的方法做速度规划。本文中提出了三次样条的速度前瞻方法。通过速度前瞻，求出了每段的最大终点速度。然后，根据终点速度就可以对每段进行插补了。最后，试验部分在一台三轴铣床上来实现，证明了平滑插补相对传统直线插补的优越性。