高档数控系统的螺旋线插补算法设计

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1、南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）题目：高档数控系统的螺旋线插补算法设计专业：自动化（数控技术）班级：K数控101学号：240101222学生姓名：茆宇星指导教师：孟书云起迄日期：2014.2～2014.6设计地点：工程实践中心GraduationDesign(Thesis)DesignofHelicalInterpolationAlgorithmforHigh-LevelCNCSystemByMAOYuxingSupervisedbyProf.MENGShuyunSchoolofAutomationNanjing

2、InstituteofTechnologyJune,2014南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文）摘要本课题主要是研究基于数据采样法进行螺旋曲线的插补研究，要求能够更加精确的进行插补。本课题采用vc环境下的OpenGL软件的调试，并实现。主要的工作如下：1）理解数控机床螺旋曲线插补的原理以及实现的方法2）通过vc下OpenGL软件实现上述的算法3）完成螺旋曲线以及螺旋曲线的插补的仿真以及测试关键词：vc;OpenGL;螺旋曲线;插补II南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文）ABSTRACTThemaintopicist

3、hestudyofspiralcurveinterpolationstudiesbasedondatasamplingmethod,requirestheabilitytobemoreaccurateinterpolation.ThispaperusesOpenGLvcenvironmentsoftwaredebuggingandimplementation.Themainworkisasfollows:1.UnderstandtheprinciplesofCNCmachinetoolsandaspiralcurveint

4、erpolationmethodimplementation2.AchievetheabovealgorithmvcOpenGLsoftwareunder3.CompletionofthehelicalspiralcurveandthecurveinterpolationsimulationandtestingKeywords:vc;OpenGL；Spiralcurve；chabII南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文）目录第一章绪论11.1引言11.2数据采样插补算法21.3本文的结构3第二章数据采样法插补原理分析42

5、.1数据采样法工作原理42.2插补周期与位置控制周期42.3插补周期与精度，速度之间的关系5第三章基于数据采样法螺旋线插补原理分析83.1数据采样法螺旋线插补原理83.1.1直接函数法——内接弦线法（螺旋线X,Y轴算法）93.1.2螺旋线Z轴插补算法103.2本设计采用的算法11第四章仿真软件的设计134.1开发工具的选择134.1.1OpenGL简介134.1.2OpenGL特点134.1.3OpenGL功能144.2VC环境下添加OpenGL的编程步骤154.3插补仿真功能的实现16第五章结论195.1论文总结195.

6、2感悟19致谢20参考文献21附录22II南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文）第一章绪论1.1引言根据零件图编写出数控加工程序后，通过输入设备将其传送到数控装置的内部，然后经过数控系统控制软件的译码和预处理，就开始针对刀具补偿计算后的刀具中心轨迹进行插补运算处理。插补是整个数控软件系统中极其重要的功能模块之一，其算法的选择将直接影响到系统的加工精度、加工速度和加工能力等。在数控机床的加工过程中，刀具只能以折线的方式去逼近将要加工的轮廓曲线，所以它运动轨迹并不是光滑的曲线。在实现轮廓控制，就必须以实时计算出零件所满足的形

7、状和进给速度要求，介于起点与终点之间的N个中间点的坐标，这些都可以通过插补的算法来获取。所谓插补，就是根据零件的轮廓尺寸大小，结合精度、工艺的等方面的要求，在已知刀具中心的轨迹线中的转接点之间插入N个中间点的过程。换句话来说，就是“数据点的密化过程”，其对应的算法算法称为插补算法。中间点的获得是根据相应的算法由数控软件系统或者硬件的自动完成，并以此来协调控制各个坐标轴的运动，从而获得要求的运动轨迹路线。在早期的硬件数控系统中，插补过程是由专门的数字逻辑电路完成的。而在计算机数控系统（CNC）中，既可全部由软件实现，也可由软

8、件、硬件结合实现。显然，硬件插补的速度快，但电路复杂，并且调整和修改都相当困难，缺乏柔性；而软件插补的速度虽然慢一些，但调整很方便，特别是目前计算机处理速度的不断提高，为缓和速度矛盾创造了有利条件。常见零件轮廓的形状有直线、圆弧、抛物线、自由曲线等。但其中直线和圆弧是构成被加工零件轮廓的基本线行，所以绝