NURBS曲线插补的实时运动平滑处理与加减速策略

"NURBS曲线插补过程中运动平滑处理一一一姬俊锋 周来水 张得礼" NURBS（Non-Uniform Rational B-Spline）曲线是一种在计算机图形学和CAD/CAM系统中广泛使用的数学模型，它能够精确地表示各种复杂的几何形状。在数控加工过程中，NURBS曲线的插补是一项关键任务，因为它决定了刀具路径的精度和效率。然而，NURBS曲线的长度计算复杂，不易通过积分快速求解，这给实时控制加工过程中的速度和加速度带来了挑战。 针对这一问题，姬俊锋、周来水和张得礼提出了一种实时计算减速距离的方法。他们考虑到在数控加工中，需要在接近曲线终点时适时开始减速，以确保加工精度和设备安全。由于直接计算NURBS曲线长度耗时，他们开发了一种基于插补的实时策略，可以快速估算出何时开始减速，从而确定减速段的起始点。 在运动平滑处理方面，研究者实现了两种不同的策略：一是基于梯形速度曲线的平滑处理，这种方法通过将速度变化分解为一系列等宽的梯形，逐步调整速度，从而实现速度的平稳过渡；二是基于S形速度曲线的加速度平滑处理，S形曲线通常用于车辆或电梯等系统的加速和减速，它的特点是加速度变化平缓，能够避免突然的冲击。这两种平滑处理方法在保证插补精度的同时，也确保了加速度的平滑过渡，减少了机械系统的冲击和振动，有利于提高设备寿命和加工质量。 通过模拟实验，他们的方法在NURBS曲线实时插补过程中得到了验证。结果显示，即使存在一定的误差容限，这种方法也能满足插补周期的需求，同时有效地控制了加减速过程，实现了速度和加速度的平滑变化。这种方法对数控加工领域的运动控制提供了新的解决方案，有助于提升整个系统的性能和效率。 关键词涉及NURBS曲线的插补技术、速度曲线的平滑处理以及加速度平滑处理，这些都是数控加工和工业自动化领域的重要研究方向。论文的分类号TG659对应于机械制造工艺，而TP391则对应于自动化技术，这表明该研究结合了机械工程与自动化的理论和技术，为实际应用提供了有价值的理论基础和实践指导。文章编号1004--132X(2006)21--2225--04则标识了该论文的出版信息，便于后续引用和检索。