Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Một phương pháp lập kế hoạch tốc độ cấp liệu lặp lại với các ràng buộc bậc cao giới hạn trong nội suy tham số
Tóm tắt
Lập kế hoạch tốc độ cấp liệu cho các công cụ phức tạp là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất gia công bằng cách khai thác tối đa hiệu suất động học của máy công cụ trong gia công CNC. Để khắc phục sự phức tạp và hiệu suất thấp của thuật toán lập kế hoạch tốc độ cấp liệu thông thường trong tính toán, một phương pháp tối ưu hóa tốc độ cấp liệu lặp lại được đề xuất. Trong công trình này, các ràng buộc có thể đạt tới đạo hàm bậc ba của chuyển động trong quỹ đạo và hệ thống điều khiển được thiết lập theo sự vận hành vi phân của đường đi của dụng cụ và hình vi tốc độ cấp liệu. Bên cạnh đó, tốc độ cấp liệu được biểu diễn dưới dạng đường cong B-spline được điều chỉnh lặp lại bằng cách nâng các điểm điều khiển từ một đường cong tốc độ bằng không. Cụ thể, trong mỗi quá trình lặp lại, các điểm điều khiển được nâng lên một cách lần lượt thông qua kỹ thuật tìm kiếm nhị phân để tiếp cận mức tối đa cho phép với các ràng buộc đã được giới hạn. Quá trình lặp lại dừng lại khi gia tăng tối đa của các điểm điều khiển nhỏ hơn ngưỡng đã định sẵn và từ đó, tốc độ cấp liệu gần như tối ưu theo thời gian được đạt được. Tốc độ cấp liệu đã được lập kế hoạch thông qua phương pháp tối ưu hóa lặp lại có cả tính tối ưu theo thời gian vượt trội và đủ độ mượt mà chuyển động đối với các ràng buộc mà không dẫn đến tải tính toán quá mức. Cuối cùng, tính hợp lệ của phương pháp đề xuất được xác minh thông qua các trường hợp mô phỏng và các thí nghiệm.
Từ khóa
#Lập kế hoạch tốc độ cấp liệu #tối ưu hóa tốc độ cấp liệu #nội suy tham số #máy CNC #động lực học máy công cụ.Tài liệu tham khảo
Yeh SS, Hsu PL (1999) The speed-controlled interpolator for machining parametric curves. Comput Aided Des 31(5):349–357
Yang DCH, Kong T (1994) Parametric interpolator versus linear interpolator for precision CNC machining. Comput Aided Des 26(3):225–234
Yang T, Zhu J, Wu XF, Jin GF (2015) Direct design of freeform surfaces and freeform imaging systems with a point-by-point three-dimensional construction-iteration method. Opt Express 23(8):10233–10246
Piegl L, Tiller W (1997) The NURBS book, second edn. Springer, New York
Cheng MY, Tsai MC, Kuo JC (2002) Real-time NURBS command generators for CNC servo controllers. Int J Mach Tools Manuf 42(7):801–813
Bedi S, Ali I, Quan N (1993) Advanced interpolation techniques for N.C machines. Trans ASME J Engng Industry 115(3):329–336
Yeh SS, Hsu PL (2002) Adaptive-feed rate interpolation for parametric curves with a confined chord error. Comput Aided Des 34(3):229–237
Xu ZM, Jincheng C, Zhengjin F (2002) Performance evaluation of a real-time interpolation algorithm for NURBS curves. Int J Adv Manuf Technol 20(4):270–276
Bobrow JE, Dubowsky S, Gibson JS (1985) Time-optimal control of robotic manipulators along specified paths. Int J Robot Res 4(3):3–17
Timar SD, Farouki RT, Smith TS, Boyadjieff CL (2005) Algorithms for time–optimal control of CNC machines along curved tool paths. Robot Comput Integr Manuf 21(1):37–53
Yong T, Narayanaswami R (2003) A parametric interpolator with confined chord errors, acceleration and deceleration for NC machining. Comput Aided Des 35(13):1249–1259
Dong J, Stori JA (2006) A generalized time-optimal bidirectional scan algorithm for constrained feed-rate optimization. J Dyn Syst-T ASME 128(2):725–739
Sun YW, Jia ZY, Ren F, Guo DM (2008) Adaptive feed rate scheduling for NC machining along curvilinear paths with improved kinematic and geometric properties. Int J Adv Manuf Technol 36(1–2):60–68
Zhang K, Yuan CM, Gao XS (2013) Efficient algorithm for time-optimal feed rate planning and smoothing with confined chord error and acceleration. Int J Adv Manuf Technol 66(9–12):1685–1697
Zhou JF, Sun YW, Guo DM (2014) Adaptive feed rate interpolation with multiconstraints for five-axis parametric tool path. Int J Adv Manuf Technol 71(9–12):1873–1882
Du DS, Liu YD, Yan CL, Li CX (2007) An accurate adaptive parametric curve interpolator for NURBS curve interpolation. Int J Adv Manuf Technol 32(9):999–1008
Luo FY, Zhou YF, Yin J (2007) A universal velocity profile generation approach for high-speed machining of small line segments with look-ahead. Int J Adv Manuf Technol 35(5–6):505–518
Feng JC, Li YH, Wang YH, Chen M (2010) Design of a real-time adaptive NURBS interpolator with axis acceleration limit. Int J Adv Manuf Technol 48(48):227–241
Barre PJ, Bearee R, Borne P, Dumetz E (2005) Influence of a jerk controlled movement law on the vibratory behaviour of high-dynamics systems. J Intell Robot Syst 42(3):275–293
Yamamoto T, Tanaka K, Sumiyoshi M (1996) Vibration control for Cartesian 3 axes robot. International Workshop on Advanced Motion Control, 1996. Amc '96-Mie Proceedings, 1746–1752
Xu RZ, Xie L, Li CX, Du DS (2008) Adaptive parametric interpolation scheme with limited acceleration and jerk values for NC machining. Int J Adv Manuf Technol 36(3):343–354
Erkorkmaz K, Heng M (2008) A heuristic feed rate optimization strategy for NURBS tool paths. CIRP Ann Manuf Technol 57(1):407–410
Erkorkmaz K, Altintas Y (2001) High speed CNC system design. Part I: jerk limited trajectory generation and quintic spline interpolation. Int J Mach Tools Manuf 41(9):1323–1345
Lin MT, Tsai MS, Yau HT (2007) Development of a dynamics-based NURBS interpolator with real-time look-ahead algorithm. Int J Mach Tools Manuf 47(15):2246–2262
Lee AC, Lin MT, Pan YR, Lin WY (2011) The feed rate scheduling of NURBS interpolator for CNC machine tools. Comput Aided Des 43(6):612–628
Zhang Q, Li SR, Guo JX (2012) Smooth time-optimal tool trajectory generation for CNC manufacturing systems. J Manuf Syst 31(3):280–287
Zhang Q, Li SR (2013) Efficient computation of smooth minimum time trajectory for CNC machining. Int J Adv Manuf Technol 68(68):683–692
Liu M, Huang Y, Yin L, Guo JW, Shao XY, Zhang GJ (2014) Development and implementation of a NURBS interpolator with smooth feed rate scheduling for CNC machine tools. Int J Mach Tools Manuf 87:1–15
Sun YW, Zhao Y, Bao YR, Guo DM (2013) A novel adaptive-feed rate interpolation method for NURBS tool path with drive constraints. Int J Mach Tools Manuf 77(1):74–81
Lu L, Zhang L, Ji SJ, Han YJ, Zhao J (2015) An offline predictive feed rate scheduling method for parametric interpolation considering the constraints in trajectory and drive systems. Int J Adv Manuf Technol 83(9–12):2143–2157
Bharathi A, Dong J (2016) Feedrate optimization for smooth minimum-time trajectory generation with higher order constraints. Int J Adv Manuf Technol 82(5–8):1029–1040