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目前市场上大部分CAD系统都支持自由曲线曲面的建模功能,对于模型中的自由曲线曲面,在数控加工过程中,一般采用微段直线逼近曲线的方式进行加工,这就造成了加工文件庞大,且因加减速变化频繁影响表面加工质量。自由曲线插补可使整条曲线的加工速度较均匀,因而可提高表面加工质量,并可提高加工速度,适于高速加工。因此开发具有曲线插补插补功能的数控系统具有重要的意义。NURBS为现有的曲线提供了统一的表示方法,NURBS插补已经成为当今数控领域研究的热点之一,并成为数控系统中插补技术发展的必然趋势。本文结合某企业开发具有NURBS插补功能的新型数控系统的实际需求,对NURBS曲线实时插补技术进行研究,并将实现的NURBS插补算法集成到自行研制的数控运动控制卡中。同时,为了解决当前CAD/CAM系统生成的曲线曲面加工代码中大量微段直线指令影响加工质量的问题,研究了连续微段直线加工指令向NURBS加工指令的转换。主要研究内容和成果如下:(1)针对当前CAD/CAM系统生成的曲线曲面加工代码中存在大量微段直线指令的情况,设计了微段直线刀位点的提取算法;为了适于后续刀位点集拟合B样条曲线,利用基于长度和基于角度的分段方法对提取出的刀位点集进行了合理分段。(2)以分段后的刀位点集为数据源,基于B样条曲线拟合理论,利用基于节点插入和基于节点消去的逼近算法对刀位点进行了满足精度要求的B样条曲线逼近,并实现了连续多段微段直线插补指令向NURBS插补指令的转换。(3)基于NURBS曲线可控弓高误差插补理论,结合加工中进给速度的控制,设计了具有前瞻功能的NUBRS曲线实时插补算法。(4)为了适应运动控制卡中DSP芯片的运算速度,采取多种提高速度的措施对上述NURBS曲线实时插补算法进行改进后集成到自行研制的基于DSP的运动控制卡中,并用实验验证了算法的正确性。