[發明專利]一種非均勻有理B樣條曲線插補與位置跟蹤方法無效

申請號：	200710029515.4	申請日：	2007-08-01
公開（公告）號：	CN101109948A	公開（公告）日：	2008-01-23
發明（設計）人：	柳寧;王思華;王高	申請（專利權）人：	暨南大學
主分類號：	G05B19/41	分類號：	G05B19/41
代理公司：	廣州粵高專利代理有限公司	代理人：	何淑珍
地址：	51063***	國省代碼：	廣東;44
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種均勻有理曲線位置跟蹤方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及計算機控制領域，特別是數控技術領域的一種非均勻有理B樣條曲線插補與位置跟蹤方法。

背景技術

目前，NURBS參數曲線是廣為認可的CAD/CAM(Computer?Aided?Design?andComputer?aided?Manufacture，計算機輔助設計與計算機輔助制造)系統的產品形狀表達曲線，NURBS插補功能一方面可以減小復雜曲線的程序代碼量，另一方面可以保證加工表面光滑，但是，市面上現有的數控系統中具有NURBS曲線插補功能的數控系統產品不多，現行公開的NURBS插補方法多為理論計算方法，缺乏實用性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有實用性的非均勻有理B樣條曲線(NURBS)插補與位置跟蹤方法，應用到數控系統中，其控制器可以采用嵌入式系統，也可以采用PC(Personal?Computer，個人計算機)或IPC(Industrial?Personal?Computer，工業個人計算機)，本發明方法均允許在上述硬件系統上實現。

本發明的NURBS曲線插補與位置跟蹤方案包括三個部分，一階預估迭代插補方法；插補、位置跟蹤、系統通信與監控多任務調度方案；緩沖PID位置跟蹤方法。

本發明采用一階預估迭代方法計算曲線上的坐標點進行NURBS曲線插補；

采用緩沖比例-積分-微分(Proportional-Integral-Derivative，簡稱PID)位置跟蹤方法消除上述插補算法的計算時延不均勻性，并跟蹤指令位置。

將NURBS插補計算任務放在后臺程序中執行，在控制器中開設緩沖區隊列，NURBS插補計算的結果暫存于緩沖區中隊列中；

位置跟蹤PID算法放在前臺程序中，它從緩沖區中讀取插補結果，用于跟蹤指令位置；

緩沖區隊列用于平衡NURBS插補計算的時延不均勻。

技術原理：

(1)一階預估插補方法

NURBS參數曲線的計算十分復雜，公認的計算方法為為德布爾方法，已知參數u_i來計算NURBS曲線上的坐標點。但u_i的計算方法有兩類，一類是直接計算方法，如一階泰勒方法、二階泰勒方法、ADAMS方法等，上述算法計算耗時、特殊情況下不能求解，計算穩定性差。另一類是預估與迭代方法。它先用預估公式計算u_i，然后再用德布爾方法進行坐標點驗算，不滿足設定的速度精度條件時，修改u_i的值，再進行坐標點驗算，直到滿足條件為止；其計算流程如附圖1所示。現行的預估公式為二階預估公式：

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