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专利号: 2019100261606
申请人: 天津理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于四阶龙格‑库塔算法的NURBS曲线插补方法,其特征在于,步骤如下:S1、根据已知样条曲线的几何信息,确定轨迹计算公式中NURBS曲线的节点矢量U=[u0,u1,u2,…,ui,…uj,…,un]、控制顶点d=[d0,d1,d2,…,di,…dj,…,dn]及其权因子w=[w0,w1,w2,…,wi,…wj,…,wn];

S2、将节点矢量ui带入基于四阶龙格‑库塔算法的节点矢量增量Δu的计算公式:中,得到节点矢量增量Δu,进而代入至公式:ui+1=ui+Δui中,求得其下一个节点矢量ui+1;

S3、将步骤S2得到的下一个节点矢量ui+1带入至三次NURBS曲线方程:中,得到下一个插补

点的坐标:pi+1=p(ui+1)或其中,在三次NURBS曲线方程中,di表示第i个控制顶点,wi表示控制顶点di的权值,Ni,3表示3次B样条基函数,B0、B1、B2和B3分别为分子系数;b0、b1、b2、b3分别为分母系数;

S4、重复上述步骤S2~S3,直至完成步骤S1中全部矢量节点U的插补计算,进而通过所有有效插补点坐标得到NURBS曲线的插补轨迹。

在步骤S3中,对相邻两个插补点的位置Pi和Pi+1之间的空间距离,即实际插补步长ΔL进行核验,判断ΔL是否满足条件:ΔL≤min(ΔLi,ΔLi1,ΔLi2);其中,ΔLi为在弓高误差h的允许下的进给步长, 式中,ρ为插补段的曲线曲率;

其中,ui为已知插补点节点矢量,ui+1为下一插补点节点矢量,P(ui)为ui的插补点坐标,P(ui+1)为ui+1的插补点坐标;ΔLi1为在最大弓高误差hmax的允许下的最大约束步长, ΔLi2为在最大进给加速度amax的允许下的最大约束步长,

若ΔL满足条件:ΔL≤min(ΔLi,ΔLi1,ΔLi2),则确定该相邻两个插补点的坐标Pi和Pi+1的计算符合误差要求;若ΔL不满足上述条件,则选取ΔLi、ΔLi1和ΔLi2中的最小值作为实际插补步长ΔL的修正值,进而计算新的插补点坐标Pi+1替代原插补点坐标Pi+1;

在对实际插补步长ΔL进行核验后,计算步长相对偏差δ并判断其是否在允许的偏差范围内,以确定插补点是否为有效插补点;其中,步长相对偏差δ的计算公式为:式中: 为参数值预估步长,

当δ值落入允许的约束范围,则相应的插补点为有效插补点,插补点坐标Pi+1确认为下一个插补点坐标;

当δ值超出允许的约束范围,则相应的插补点为无效插补点,进而将经过计算过程确定的已知插补点节点矢量ui、下一插补点的节点矢量ui+1,曲线插补步长的ΔL、以及参数值预估步长 带入至公式: 中,计算得到修正后的新的节点矢量 进而计算得到对应的插补点坐标Pi+1。