[发明专利]一种基于NURBS曲面插补的插补系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于NURBS曲面插补的插补系统及方法，具体地说，涉及一种具有远程设计与仿真功能的基于NURBS曲面插补的插补系统及方法。

背景技术

制造业的发展离不开数控系统。数控系统的水平实际上代表了一个国家制造业的水平。在数控系统中，控制系统是其核心部件，它类似人的大脑，控制着刀具按照要求行进，加工出符合人们要求的形状。传统的控制器采用封闭的结构，其核心技术由几大数控公司控制。控制器封闭的结构造成其价格昂贵、难以改进，难以将其它的先进技术以及数控系统使用者的想法融入到控制器中。这种机制使得数控系统生产商和制造者严重依赖这些大型的垄断公司。在给他们带来高额利润的同时，也使购买这些控制器的公司付出高昂的成本，同时也限制了数控系统的发展。随着数控技术的不断发展，这种专用的、封闭式的体系结构，已不能适应当今制造业市场的变化与竞争，也不能满足现代制造业向信息化、敏捷制造模式发展的需要。这就要求数控系统必须设法摆脱其传统的封闭模式，向开放式方向发展。

开放化的数控系统可以整合各种先进的、成熟技术资源，开发出多样、满足不同需求的数控系统，可以绕开大型数控公司的技术壁垒，可以使数控系统更容易配置、调整、方便进行二次开发以满足市场对产品日益灵活多变的需求。数控系统向并行化发展，是因为人们要求数控系统有更高的加工精度、更快的加工速度和更复杂加工计算的能力。而这些是单一的控制器或者计算机难以满足的，或者可以满足而代价又太高。因此促使人们采用并行计算的方法来解决复杂的、实时的计算问题。同时，又存在大量没有得到充分利用的、闲置的计算资源，这些条件为数控系统的并行化提供了一定的推动力。现在的社会是一个动态多变的社会，是一个全球制造的社会、是一个能够整合全球资源的社会。数控系统也必然要适应这一变化。数控系统的网络化就是基于此而产生的。网络化的数控系统，可以实现远程设计、远程监控、远程故障诊断。这些整合各种资源的行动也促进了所谓集成制造的发展。

在数控系统开放方面，人们也进行了很多的研究，但仅限于结构的开放，而在功能上、插补算法上以及功能多样性上的研究有所欠缺。这造成了开放式的数控系统很难和传统的数控系统抗衡。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种基于NURBS曲面插补的插补系统及方法，不仅具有开放的结构、先进的曲面插补算法，还在系统并行化和网络化方面进行了探索，使其具有更丰富的功能。其具体技术方案为：

一种基于NURBS曲面插补的插补系统，主要包括PC机或工控机、ARM微处理器和控制单元；

所述PC机或工控机上运行WindowsXP/WindowsServer2003/Windows7系统，PC机或工控机与ARM微处理器处于同一个以太网乃至同时接入Internet网络，控制单元根据ARM微处理器计算出的刀位坐标控制刀具行进，每一个控制单元控制一个坐标方向，所述控制单元的数量为5个；

PC机或工控机和ARM微处理器采用网线和RJ45口进行连接，采用TCP/IP协议进行数据传输。

一种基于NURBS曲面插补的插补方法，包括以下步骤：

1)在PC机或工控机上使用加工形状设计软件对要加工的自由曲线或曲面的形状使用NURBS技术进行设计，并可以随时调整，直到设计的形状达到满意，保存设计好的加工参数：控制点、权因子、节点向量、曲线或曲面次幂；

2)使用加工过程仿真软件将设计好的加工参数通过网络传输给ARM微处理器；

3)ARM微处理器进行插补运算，计算出每个插补点的刀位坐标；

4)同时将这些坐标回传至PC机或工控机，其上的仿真软件接收数据进行数据分析，并以三维图形的方式动态的仿真出刀具行走的状况。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、采用通用PC机(或工控机)和通用微处理器芯片构建开放式数控系统，结构更加开放。

2、采用NURBS曲面插补算法，在处理自由曲面时更具有数据传输要求少、加工速度快、更平顺等优势。

3、可以实现远程设计与仿真。设计人员的设计结果可以及时的传输给加工系统进行加工。设计人员可以根据加工过程仿真随时观察和监控加工过程。

4、充分利用各种人力、计算资源。

附图说明

图1是本发明基于NURBS曲面插补的插补系统的系统框图；

图2是加工形状设计软件流程图；

图3是远程仿真软件流程图。

具体实施方式