导读:本文包含了刀具路径规划论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:刀具,曲面,路径,算法,高度计,速度,加工。
刀具路径规划论文文献综述
谢凡,程志清[1]（2019）在《曲面刀具路径规划及算法》一文中研究指出本文为解决同一曲面加工后表面质量差异大的问题。通过等残留高度刀具轨迹规划算法,已知起始轨迹是一条边界曲线(或任意给定一条曲线),然后对其进行离散。根据局部曲面情况来计算CC点,尽量使每一点取得最大值,根据曲面状况动态的调整行距的大小,提高表面质量和效率。此方法效率高、节省加工时间,且使得刀具加工路径数量最少。(本文来源于《信息记录材料》期刊2019年07期）
黄杰[2]（2018）在《五轴加工实时刀具路径光顺与进给速度规划方法研究》一文中研究指出高端五轴数控系统是加工国防和运输等行业中复杂曲面类零件的关键装备,直接影响着加工精度和加工效率。为实现高精高效加工,数控系统的首要任务是实时生成光滑高效的刀具运动。目前,商业数控系统中广泛采用的仍是线性格式的刀具路径,使用的进给速度却越来越高。线性路径在转角处切向不连续,为减小速度波动和保证加工精度,数控系统通常以远低于指令值的进给速度通过转角。这会导致机床各轴频繁的加减速运动,因而严重制约了高速加工的效率和质量。为提高加工精度和效率,需从刀具路径光顺和进给速度规划等方面研究如何生成光滑高效的运动。已有研究主要集中于叁轴加工,且存在以下不足:路径光顺方面,刀轴方向误差无法直接控制,刀尖点和刀轴方向路径的参数难以解析同步;进给速度规划方面,常用的低阶速度曲线在高速运动中会对机床结构造成冲击,前瞻进给速度规划算法需低效地序列扫描规划单元,尚缺同时考虑刀尖点平动和刀轴转动约束的五轴进给速度实时规划方法。针对上述问题,按照从叁轴到五轴、从路径光顺到速度规划的思路,本文从参数曲线轨迹生成、前瞻速度规划、五轴路径转接光顺和五轴速度实时规划四个方面开展了深入研究。提出了一种高阶时间律,使进给速度在参数曲线各路径单元内部高阶连续;提出了一种修正的前瞻规划算法和一种并行扫描算法,保证了进给速度在多条路径单元的跨段处连续;提出了一种五轴路径解析转接光顺方法,可得到G~2连续的参数曲线路径;提出了一种五轴速度实时规划算法,可满足刀尖点和刀轴的运动学约束。本文的主要研究内容和成果归纳如下:1.提出了一种使用正弦级数表达跃度函数的时间律形式。通过取级数系数为等比数列,该时间律的速度、加速度和跃度函数均可由单条解析表达式描述,比分段多项式形式的时间律表达便捷;通过优化等比数列的公比,该时间律规划后的运动效率相比于叁角函数时间律有10.9%以上提升,且达到了多项式时间律的95.4%以上。同时,提出一种参数曲线的整体插补方法。通过在速度、加速度和跃度函数上整体采样,所提插补方法避免了各路径单元内部的弧长误差补偿。使用整体插补后,根据参考位置差分得到的各轴速度和各轴加速度连续。曲线跟踪实验表明,所提时间律可在保证轮廓误差相当的条件下显着提高运动效率。2.揭示了加速过程中时间律的两条性质:(1)当运动学约束对称时,加速位移为加速时间和始末速度均值的积;(2)若存在一条加速时间律,当末端速度减小时,一定存在另一条时间律。在此基础上,提出了一种可使用高阶时间律的修正前瞻速度规划方法和一种并行双向扫描算法。由于加速过程中位移并非一定关于始端速度单调递减,传统的前瞻速度规划方法在使用高阶时间律时,得到的速度曲线可能存在跳变;使用所提修正算法后,无论前瞻段数的大小如何,进给速度均全局连续。前瞻速度规划需使用双向扫描算法序列地扫描规划单元,扫描效率低;对规划单元分组后,并行扫描算法可同时扫描各组内的单元,在四核CPU上可提高扫描效率3.7倍。3.提出了一种解析的五轴转接光顺算法。该方法可在工件坐标系直接控制刀轴方向的光顺误差,并可解析同步刀尖点和刀轴方向路径的曲线参数。通过先在刀轴方向的转角插入叁次B样条,后将光顺曲线投影到单位球面S~2,实现了对刀轴方向误差的准确控制。通过将余留线段转变为叁次B样条,实现了刀尖点和刀轴方向路径参数的解析同步。相比于在机床坐标系下的光顺方法,所提方法在光顺中,无需运动学变换,计算效率提高了34.0%,可准确地控制刀轴方向误差。自主搭建的五轴平台上的实验表明,使用所提光顺方法后,在运动时间不变的情况下,各轴加速度最多可减小28.0%。4.提出了一种刀尖点平动和刀轴转动的实时同步规划方法。该方法可满足工件坐标系下的刀尖点和刀轴的速度、加速度和跃度等约束;通过在局部将各轴约束映射至工件坐标系,也可以考虑各轴的运动学约束。对于一条含16个刀位点的五轴刀具路径,所提方法可在0.5ms完成速度规划,满足数控系统的实时性要求。该方法包括两步:首先分别规划刀尖点和刀轴的运动,然后同步刀尖点和刀轴的运动时间。相比于使用参数同步的五轴进给速度规划方法,所提方法可保证各轴速度、加速度在给定约束附近,且可减小路径光顺后转接曲线部分的各轴加速度达97.2%。使用所提路径光顺和速度同步规划算法后,相比线性刀具路径,两个算例的运动效率分别提高了38.4%和84.2%。最后,集成各章算法,形成了一套五轴光滑高效轨迹实时生成的算法系统。在自主搭建的五轴平台上开展实验,结果表明该算法系统在开放式数控系统中可实时规划进给速度;在商业数控系统上的加工实验表明,该算法系统可根据各轴性能离线优化进给速度。(本文来源于《上海交通大学》期刊2018-11-01）
杨军,康敏[3]（2018）在《基于叁弯矩法的环曲面金刚石切削刀具路径规划及其仿真分析》一文中研究指出为解决环曲面加工困难的问题,对环曲面金刚石切削方法进行研究。在刀具路径规划中,使用了刀触点综合离散方法,该方法结合了等角度离散与等弧长离散的优点;提出了通过控制相邻刀触点间Z向距离以减小刀具的Z向移动从而提高离散精度的方法。根据加工时刀位点插补的特点,应用叁弯矩法计算插补入口参数,实现插值函数的二阶导数连续。仿真分析表明,综合离散方法能够减小离散误差,使用叁弯矩法进行插补计算可将最大插值误差由Hermite插值的0.35μm减小至0.001 2μm,效果明显。加工试验结果表明,该路径规划方法可用于环曲面的加工,且能改善工件的加工质量。(本文来源于《中国机械工程》期刊2018年13期）
毕洋强[4]（2018）在《基于OpenCL的刀具路径规划算法并行化原理及其实现》一文中研究指出随着科技的进步,数控技术得到长足发展的同时也伴随着新的挑战。新型智能数控系统要求刀具路径能够实现在线生成和编辑,并且刀具路径的任务计算要具备准实时或实时性。同时,现有的开放式数控系统搭建于各种不同类型异构硬件平台上,造成了不同平台之间互不兼容,使得某些硬件资源无法充分利用,因此这对目前数控系统在性能上提出了更高的要求。论文对新型智能数控系统与软件架构的研究现状进行了全面分析后,针对异构硬件平台上的不兼容与传统串行刀具路径规划算法效率低下等问题,提出一种基于Open CL异构系统并行化的刀具路径实现方法,论文主要工作如下:1.根据新型智能数控系统兼容性与开放性的基本要求,提出把异构系统通用并行计算技术引入数控领域的思路,最后在Open CL异构环境下实现通用并行计算。2.对待加工曲面进行刀具路径规划算法并行化方案的详细设计。待加工曲面选定为NURBS曲面,依据等参数线法对不同采样密度的刀具路径进行并行化重构。3.在Microsoft Visual Studio 2010开发环境下,采用C++与Open CL编程语言来实现对NURBS曲面的并行刀具路径规划算法,同时采用.NET Framework4.0框架完成GPGPU异构平台软件系统的搭建,两者通过动态链接库安全融合。4.最后,通过对GPGPU异构平台软件系统进行功能测试,接着对并行刀具路径规划算法与传统串行刀具路径规划算法进行对比实验,并结合Open GL进行刀具路径规划的应用仿真实验,结果表明并行算法效率较传统串行算法提高1.9~15.6倍。(本文来源于《杭州电子科技大学》期刊2018-03-01）
俞武嘉,毕洋强,周绍生[5]（2018）在《基于CPU-GPU的NURBS曲面并行刀具路径规划方法》一文中研究指出针对传统串行刀具路径规划算法效率低下和在异构硬件平台的不兼容问题,提出一种基于CPU-GPU异构并行计算的刀具路径规划方法。针对NURBS曲面,依据OpenCL规范和等参数线刀具路径规划方法的原理设计并行算法,在CPU的逻辑控制下,采用数据并行的编程模型在GPU的多个工作项上并行执行内核,将串行执行的等参数线法进行并行化重构。仿真实验结果表明:在不同的计算规模下,CPU-GPU异构平台上采用并行刀具路径规划算法的执行效能相比于传统算法均有2~14倍的提升。(本文来源于《杭州电子科技大学学报(自然科学版)》期刊2018年01期）
李建生[6]（2018）在《收割机搅龙五轴数控加工刀具路径规划——基于UG仿真和曲线插补》一文中研究指出搅龙是收割机较为复杂的零部件,其加工质量影响到收割机进给系统的作业效率和作业质量。为了提高搅龙叶片的加工质量,降低加工误差,提出了一种基于UG仿真和曲线插补算法的五轴数控加工刀具优化算法。在UG仿真软件中建立了工件和刀具的基本模型,根据模型的特点选择了合适的加工环境和加工参数,采用NURBS插补算法,最后自动生成了刀具路径轨迹,并根据刀具路径轨迹进行了走刀仿真模拟,进一步对刀具路径进了优化。仿真实验结果表明:采用UG软件对五轴数控加工刀具路径进行优化后,其加工误差要明显的低于优化前的加工误差,从而验证了刀具路径优化算法的可靠性。(本文来源于《农机化研究》期刊2018年07期）
牛恒泰,康敏,何成奎,杨军[7]（2018）在《离散曲面慢刀伺服车削刀具路径规划》一文中研究指出为解决离散曲面加工的难题,进行了离散曲面慢刀伺服车削刀具路径规划,研究了离散曲面的刀触点生成算法和刀位点生成算法,对比了两种刀位点速度插补算法。提出了基于Zernike多项式局部数据点拟合的刀触点生成方法和Z向刀具形状补偿方法。使用MATLAB软件以环曲面为例进行仿真,验证了该方法的正确性。通过对环曲面和渐进多焦点曲面进行刀具路径规划和加工实验,表明该刀具路径规划方法能够在避免对整个曲面进行拟合的基础上实现离散曲面的高精度加工。(本文来源于《机械科学与技术》期刊2018年05期）
黎振东,俞武嘉,周亚军[8]（2017）在《基于CPU-GPU的B样条曲面并行刀具路径规划方法》一文中研究指出针对传统串行刀具路径规划算法效率低下和在异构硬件平台上的不兼容问题,提出一种基于CPUGPU异构并行计算的刀具路径规划方法。方法针对双叁次均匀B样条曲面,依据等参数线刀具路径规划方法的原理和Open CL规范设计并行算法,在CPU的逻辑控制下,采用数据并行的编程模型在GPU的多个工作项上并行执行内核,将传统串行执行的等参数线法进行了并行化重构。仿真实验结果表明,该算法在CPU-GPU异构平台上生成刀具路径的时间较传统串行算法缩短1.5~11.9倍,对实现刀具路径的实时或准实时生成具有重大意义。(本文来源于《计算机应用与软件》期刊2017年07期）
刘禹峰[9]（2017）在《蜂窝芯复杂曲面六轴超声切削刀具路径规划研究》一文中研究指出蜂窝芯复合材料是一种具有极高的比强度和比刚度、优异的耐疲劳性能、抗声疲劳和抗颤振能力的新型复合材料,且越来越广泛的应用于航空航天等领域。由于采用传统的高速切削方式已不能满足蜂窝芯复合材料的加工要求,数控超声切削技术在蜂窝芯结构件加工中具有的优势被认为是解决蜂窝芯材料高质高效加工的一项重要技术。而对采用蜂窝芯材料的复杂曲面进行超声切削加工路径规划的优劣程度将直接影响加工质量和加工效率。本文根据蜂窝芯复合材料特性及超声切削加工方式,以典型蜂窝芯结构件形成的复杂曲面——翼型直纹曲面为研究对象,建立翼型直纹面的曲面数学模型,并得到参数化曲面方程,保证了曲面曲率函数的连续性和可导性。参照曲面路径规划的传统工艺,采用行切法对其进行路径规划,保证了合理的走刀路线。超声切削加工蜂窝芯复合材料时常采用直刃尖刀和圆片刀两种刀具,分别用于前道加工和后道加工阶段。由路径的统一性,根据各自的加工路径和刀具位姿,采用横切法和纵切法两种走刀路径规划方法,通过超声振动参数、刀具参数与曲面特性参数计算相结合的方法,分别规划各加工路径的自适应走刀参数、建立加工误差的数学模型,通过适当增加直刃尖刀的摆角值和刀倾角值提加其加工效率;分析超声振动的运动特性,得到影响超声振动误差的因素为振幅值,从而影响其加工质量;根据不同的加工工艺和走刀形式,建立空间坐标系求解到控制刀具位置姿态的刀轴矢量,并检验刀具是否存在干涉碰撞和并提出相应的措施。基于上述路径规划的理论值,通过软件平台编程实现直刃尖刀和圆盘刀的路径规划,检验刀位文件的正确性以确定刀位规划的合理性。以表面精度、加工效率等为约束因素,由理论计算和实例分析验证两种途径,根据翼型曲面的曲面特性参数,通过对比最大加工误差与刀具路径总长度等参量范围值,选择最优的刀具加工路径。在加工误差允许的情况下,由计算和实例可得纵切法的路径长度为横切法的83%,故优先选择纵向行切法作为理想刀具路径。(本文来源于《大连交通大学》期刊2017-06-15）
黎振东[10]（2017）在《基于CPU-GPU异构并行计算的刀具路径规划方法研究》一文中研究指出21世纪以来,数控技术取得飞速进步的同时新挑战也随之出现。新型智能数控系统需要在线生成或编辑修改刀具路径,实时或准实时的进行刀具路径的计算任务,因此对软硬件系统提出了很高的性能要求。同时,开放式数控系统搭建于不同架构处理器和控制器组成的异构硬件平台上,由于不同架构的处理器和控制器互不兼容,造成这些硬件资源得不到充分利用。论文在全面分析了新型智能数控系统和软件架构的研究现状之后,针对传统串行刀具路径规划算法效率低下和在异构硬件平台上的不兼容问题,提出一种基于CPU-GPU异构系统对于刀具路径并行化实现的方法。论文主要工作如下:1.根据新型智能数控系统的开放性和兼容性基本要求,提出将异构系统通用并行计算技术引入数控领域的新思路,最后在CPU-GPU异构环境下实现通用并行计算;2.通过在数控系统中应用OpenCL技术,针对数控系统中CPU与GPU不同体系架构的处理器,按照软件设计方案和OpenCL编程规范,提出并实现一种基于CPU-GPU异构系统并行刀具路径规划算法的详细设计方案;3.针对CPU-GPU异构系统搭建计算平台和OpenCL实现的环境,然后依据等参数线法对不同采样密度的刀具路径进行并行化重构;4.在Microsoft Visual Studio 2010开发环境下,使用C++和OpenCL编程语言分别对B样条曲面和NURBS曲面的并行刀具路径规划算法进行了实现,最后完成了新的并行刀具路径规划算法与传统串行刀具路径规划算法对比实验,并结合Matlab进行了刀具路径规划的仿真应用实验,结果显示新的并行算法效率较传统串行算法有1.5~16倍的大幅提升。(本文来源于《杭州电子科技大学》期刊2017-03-01）
刀具路径规划论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
高端五轴数控系统是加工国防和运输等行业中复杂曲面类零件的关键装备,直接影响着加工精度和加工效率。为实现高精高效加工,数控系统的首要任务是实时生成光滑高效的刀具运动。目前,商业数控系统中广泛采用的仍是线性格式的刀具路径,使用的进给速度却越来越高。线性路径在转角处切向不连续,为减小速度波动和保证加工精度,数控系统通常以远低于指令值的进给速度通过转角。这会导致机床各轴频繁的加减速运动,因而严重制约了高速加工的效率和质量。为提高加工精度和效率,需从刀具路径光顺和进给速度规划等方面研究如何生成光滑高效的运动。已有研究主要集中于叁轴加工,且存在以下不足:路径光顺方面,刀轴方向误差无法直接控制,刀尖点和刀轴方向路径的参数难以解析同步;进给速度规划方面,常用的低阶速度曲线在高速运动中会对机床结构造成冲击,前瞻进给速度规划算法需低效地序列扫描规划单元,尚缺同时考虑刀尖点平动和刀轴转动约束的五轴进给速度实时规划方法。针对上述问题,按照从叁轴到五轴、从路径光顺到速度规划的思路,本文从参数曲线轨迹生成、前瞻速度规划、五轴路径转接光顺和五轴速度实时规划四个方面开展了深入研究。提出了一种高阶时间律,使进给速度在参数曲线各路径单元内部高阶连续;提出了一种修正的前瞻规划算法和一种并行扫描算法,保证了进给速度在多条路径单元的跨段处连续;提出了一种五轴路径解析转接光顺方法,可得到G~2连续的参数曲线路径;提出了一种五轴速度实时规划算法,可满足刀尖点和刀轴的运动学约束。本文的主要研究内容和成果归纳如下:1.提出了一种使用正弦级数表达跃度函数的时间律形式。通过取级数系数为等比数列,该时间律的速度、加速度和跃度函数均可由单条解析表达式描述,比分段多项式形式的时间律表达便捷;通过优化等比数列的公比,该时间律规划后的运动效率相比于叁角函数时间律有10.9%以上提升,且达到了多项式时间律的95.4%以上。同时,提出一种参数曲线的整体插补方法。通过在速度、加速度和跃度函数上整体采样,所提插补方法避免了各路径单元内部的弧长误差补偿。使用整体插补后,根据参考位置差分得到的各轴速度和各轴加速度连续。曲线跟踪实验表明,所提时间律可在保证轮廓误差相当的条件下显着提高运动效率。2.揭示了加速过程中时间律的两条性质:(1)当运动学约束对称时,加速位移为加速时间和始末速度均值的积;(2)若存在一条加速时间律,当末端速度减小时,一定存在另一条时间律。在此基础上,提出了一种可使用高阶时间律的修正前瞻速度规划方法和一种并行双向扫描算法。由于加速过程中位移并非一定关于始端速度单调递减,传统的前瞻速度规划方法在使用高阶时间律时,得到的速度曲线可能存在跳变;使用所提修正算法后,无论前瞻段数的大小如何,进给速度均全局连续。前瞻速度规划需使用双向扫描算法序列地扫描规划单元,扫描效率低;对规划单元分组后,并行扫描算法可同时扫描各组内的单元,在四核CPU上可提高扫描效率3.7倍。3.提出了一种解析的五轴转接光顺算法。该方法可在工件坐标系直接控制刀轴方向的光顺误差,并可解析同步刀尖点和刀轴方向路径的曲线参数。通过先在刀轴方向的转角插入叁次B样条,后将光顺曲线投影到单位球面S~2,实现了对刀轴方向误差的准确控制。通过将余留线段转变为叁次B样条,实现了刀尖点和刀轴方向路径参数的解析同步。相比于在机床坐标系下的光顺方法,所提方法在光顺中,无需运动学变换,计算效率提高了34.0%,可准确地控制刀轴方向误差。自主搭建的五轴平台上的实验表明,使用所提光顺方法后,在运动时间不变的情况下,各轴加速度最多可减小28.0%。4.提出了一种刀尖点平动和刀轴转动的实时同步规划方法。该方法可满足工件坐标系下的刀尖点和刀轴的速度、加速度和跃度等约束;通过在局部将各轴约束映射至工件坐标系,也可以考虑各轴的运动学约束。对于一条含16个刀位点的五轴刀具路径,所提方法可在0.5ms完成速度规划,满足数控系统的实时性要求。该方法包括两步:首先分别规划刀尖点和刀轴的运动,然后同步刀尖点和刀轴的运动时间。相比于使用参数同步的五轴进给速度规划方法,所提方法可保证各轴速度、加速度在给定约束附近,且可减小路径光顺后转接曲线部分的各轴加速度达97.2%。使用所提路径光顺和速度同步规划算法后,相比线性刀具路径,两个算例的运动效率分别提高了38.4%和84.2%。最后,集成各章算法,形成了一套五轴光滑高效轨迹实时生成的算法系统。在自主搭建的五轴平台上开展实验,结果表明该算法系统在开放式数控系统中可实时规划进给速度;在商业数控系统上的加工实验表明,该算法系统可根据各轴性能离线优化进给速度。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
刀具路径规划论文参考文献
[1].谢凡,程志清.曲面刀具路径规划及算法[J].信息记录材料.2019
[2].黄杰.五轴加工实时刀具路径光顺与进给速度规划方法研究[D].上海交通大学.2018
[3].杨军,康敏.基于叁弯矩法的环曲面金刚石切削刀具路径规划及其仿真分析[J].中国机械工程.2018
[4].毕洋强.基于OpenCL的刀具路径规划算法并行化原理及其实现[D].杭州电子科技大学.2018
[5].俞武嘉,毕洋强,周绍生.基于CPU-GPU的NURBS曲面并行刀具路径规划方法[J].杭州电子科技大学学报(自然科学版).2018
[6].李建生.收割机搅龙五轴数控加工刀具路径规划——基于UG仿真和曲线插补[J].农机化研究.2018
[7].牛恒泰,康敏,何成奎,杨军.离散曲面慢刀伺服车削刀具路径规划[J].机械科学与技术.2018
[8].黎振东,俞武嘉,周亚军.基于CPU-GPU的B样条曲面并行刀具路径规划方法[J].计算机应用与软件.2017
[9].刘禹峰.蜂窝芯复杂曲面六轴超声切削刀具路径规划研究[D].大连交通大学.2017
[10].黎振东.基于CPU-GPU异构并行计算的刀具路径规划方法研究[D].杭州电子科技大学.2017
论文知识图
