Five-axis interpolation of continuous short linear trajectories for 3[PP]S-<Emphasis Type="Italic">XY</Emphasis> hybrid mechanism by dual Bezier blending

A novel five-axis real-time interpolation algorithm for 3[PP]S-XY hybrid mechanism is proposed in this paper. In the algorithm, the five-axis tool path for controlling this hybrid mechanism is separated into two sub-paths. One sub-path describes the movement of 3[PP]S parallel kinematic mechanism module, and the other one describes the movement of XY platform. A pair of cubic Bezier curves is employed to smooth the corners in those two sub-paths. Based on the homogenous Jacobian matrix of 3[PP]S mechanism, a relationship between the position errors of every driving joint in hybrid mechanism and the position deviation of the tool tip center point at the moving platform is established. This relationship is used to estimate the approximation error for the corners smoothing according to the accuracy requirement of tool tip center in interpolation. Due to the high computational efficiency of this corner smoothing method, it is integrated into the look-ahead module of computer numerical control (CNC) system to perform online tool path smoothing. By performing the speed planning based on a floating window scheme, a jerk limited S-shape speed profile can be generated efficiently. On this basis, a realtime look-ahead scheme, which is comprised of path-smoothing and feedrate scheduling, is developed to acquire a speed profile with smooth acceleration. A monotonic cubic spline is employed for synchronization between those two smoothed sub-paths in tool path interpolation. This interpolation algorithm has been integrated into our own developed CNC system to control a 3PRS-XY experimental instrument (P, R and S standing for prismatic, revolute and spherical, respectively). A club shaped trajectory is adopted to verify the smoothness and efficiency of the five-axis interpolator for hybrid mechanism control.     

Study on Real-time Look-ahead and Adaptive Parametric Curve Interpolator

The principle of real-time look-ahead was introduced and analysed. An adaptive parametric curve interpolator with a real-time look-ahead function was developed for non-uniform rational B-spline (NURBS) curves interpolation, which considering the maximum acceleration/deceleration of the machine tool. In order to deal with the acceleration/deceleration around the feedrate sensitive corners, the look-ahead function was designed and illustrated. It can detect and adjust the feedrate adaptively. With the help of real-time look-ahead, the acceleration/deceleration can be limited to the range of the machine tool capacity. Thus, feedrate fluctuation is reduced. A NURBS curve interpolation experiment was provided to verify the feasibility and advantages of the proposed interpolator with a real-time look-ahead function.     

数控系统插补算法的研究

本文提出了一种用于数控系统的粗、精插补算法,粗插补采用时间分割精确算法,精插补采用参数三次样条插值算法。     

一种三坐标数控铣床CNC系统软件的设计

本文介绍了一种基于PC386微型机的新型三坐标微机数控铣床CNC系统软件的设计方法。提出了系统软件的结构，着重介绍了插补算法、刀具补偿、尖角过渡仿真、实时加工和刀具轨迹显示，同时简要介绍了加工程序的解释与分析。     

数控系统小线段高速加工中的“拐点问题”

在数控系统的连续小线段高速插补中,由于线段终点速度不为零及插补的离散特征,线段最后插补点与终点不能自然重合,若强行把终点作为最后插补点,可能带来速度冲击．为解决这一问题,本文提出了一种全新的处理方法,在确保没有速度冲击的前提下,允许插补点不通过线段终点,简化了插补算法．该方法产生的最大轮廓误差仅取决于最大加速度及插补周期,在实际系统中进行误差控制十分方便．     

两类三次样条插值函数的统一解法

用统一的算法实现两类不同的样条插值．对两类样条的初始条件所得的方程进行整合，统一处理，得出了三次样条插值函数的详尽的计算公式．在不改变误差和收敛性的前提下，实现了两类三次样条插值的统一算法．实践证明，两类三次样条插值函数有统一的算法．     

交通网络最优路径搜索的蚁群算法

针对交通网络中最优路径搜索问题,本文提出一种基于蚁群算法的新的求解方法。首先从剖析最优路径问题的求解要求出发,探讨蚁群算法求解的优势,由于其并行性、正反馈、协作性等特点,能在较短的时间内发现较优解。然后,根据交通网络的特性,在基本蚁群算法的基础上,引入信息素限定规则,采用平滑机制进行局部更新,改进了全局更新模型等,使该算法更能满足交通系统最优路径的求解要求,降低了路径选择的复杂性,从而提高计算效率。对改进的模型进行的模拟实验和比较分析表明,该模型与算法的效果良好。该研究为交通系统最优路径问题开创了一条新的途径,同时显示出蚁群算法在交通分配中的良好使用前景。     

应急车辆动态路径选择的两阶段优化模型

为研究突发事件情境下交通路网动态变化时的应急车辆路径选择问题，提出应急车辆动态路径选择的两阶段调度优化模型。通过结合路网动态状况和应急救援特征，建立基于最大路径可靠度和最短行程时间的两阶段优化模型；通过混沌搜索改进布谷鸟算法初始种群，并加入蛙跳算法改进局部搜索操作，设计混合布谷鸟算法，改善全局寻优能力；以某市某区部分区域路网为例，将该区域路网实时交通数据应用于模型和求解算法中。实验表明，利用两阶段优化模型和算法编码方案能成功获得出发点到救援点的动态可靠路径，相同行驶路径情况下模型与算法求解的最短行程时间与实地驾车获得的最短行程时间最大误差不超过8%，说明优化模型可行。3 种不同算法求解K最短路径的结果发现，混合布谷鸟算法得到的最短行程时间比粒子群算法和 经典布谷鸟算法得到的结果都要小，且计算时间最短，表明混合布谷鸟算法求解的结果最优，性能最好。     

C~(++)实时数控系统程序的研制

对计算机数控系统的系统程序统一采用C~(++)语言进行设计,其中采样插补程序采用浮点运算。实践证明,该方案有效,可行,即加快了研制速度,又使软件系统便于扩充与维护。     

基于FFT的数控镂铣机传动链误差源诊断

分析了造成数控镂铣机传动链误差的原因,在检测中采用快速傅里叶变换（FFT）算法对模拟信号进行频谱分析．为了提高计算的精度、降低对采样频率的要求,提高运算速度,采用一种基于线性插值原理的改进快速傅里叶变换（L—FFT）算法．用此算法对传动链误差的原始数据进行处理,诊断出误差源及位置,为降低传动误差的控制算法提供了依据．试验结果表明,与FFT算法相比,效率提高大约5％,表明该算法具有一定的实用性和有效性．     

Optimization of Numerical Control Program and Machining Simulation Based on VERICUT

In the machining process of large-scale complex curved surface, workers will encounter problems such as empty stroke of tool, collision interference, and overcut or undercut of the workpieces. This paper presents a method for generating the optimized tool path, compiling and checking the numerical control(NC) program.Taking the bogie frame as an example, the tool paths of all machining surface are optimized by the dynamic programming algorithm, Creo software is utilized to compile the optimized computerized numerical control(CNC)machining program, and VERICUT software is employed to simulate the machining process, optimize the amount of cutting and inspect the machining quality. The method saves the machining time, guarantees the correctness of NC program, and the overall machining efficiency is improved. The method lays a good theoretical and practical foundation for integration of the similar platform.     

Combining Single（Mixed） Metric Approach and Genetic Algorithm for QoS Routing Problem

A hybrid algorithm for the delay constrained least cost path problem is proposed through combination of single(mixed)metric approach and genetic algorithm．Compared with the known genetic algorithm for the same problem，the new algorithm adopts integral coding scheme and new genetic operator，which reduces the search space and improves the efficiency of genetic operation．Meanwhile，the single(mixed)approach accelerates the convergence speed．Simulation results indicate that the proposed algorithm can find near-optimal even optimal solutions within moderate numbers of generations．     

双向蚁群算法在无人驾驶车辆路径规划中的应用

针对传统蚁群算法在无人驾驶车辆路径规划中收敛速度慢、易陷入局部最优等问题,提出一种全局路径规划的双向蚁群算法.通过双向搜索策略改进蚁群算法,设计相遇机制求解更多可行路径,提高算法全局搜索能力;引入奖惩因子分别扩大和减小双向搜索后的较优路径和较差路径对信息素浓度的影响,加快求解最优路径的速度;最后在Matlab中模拟无人...     

具有时空约束的无人车集群构型变换方法

针对具有时空约束的无人车集群构型变换问题,采用图论方法描述集群协同关系,将集群构型变换问题分解为最小变换单元的队形变换问题. 为满足队形变换的空间约束,运用基于模型的轨迹预测方法为无人车规划提供满足起点和目标点约束的行驶路径,运用曲线插值方法规划平滑且满足时间约束的速度曲线,根据碰撞检测结果提出速度规划的边界条件. 仿真和实车实验证明了构型变换方法的有效性.     

基于改进蚁群算法的山区无人机路径规划方法

对无人机在山区执行应急物资运输任务时的飞行路径规划问题进行研究.基于对无人机的性能分析与比选,探讨了路径规划的约束条件,提出了一种考虑路径安全度的改进蚁群算法.首先,基于高海拔山峰的位置构造泰森多边形,获取无人机在山区避障飞行条件下的路径可行解;其次,为避开山峰密集区域,建立路径安全度约束,缩小可行解范围;进而,利用蚁群算法搜索最短路径;最后,消除路径中不必要的障碍点以进一步缩短距离,并综合考虑无人机性能参数对拐角进行平滑处理,获得最终可用于实际飞行的最优安全路径.算例分析表明,改进的蚁群算法较传统算法收敛速度更快,且生成的路径更短.     

基于CAXA的曲面型腔模具加工方法研究

文章以曲面型腔模具为载体,应用CAXA制造工程师软件完成对产品进行三维建模,对零件加工工艺进行分析,并比较几种加工方案,生成刀具加工轨迹进行数控仿真加工。在加以验证后,提出了较为合适的加工方案,生成G代码,最后利用数控机床对产品进行加工,提高了加工精度与生产效率,节约了成本。     

基于两点三次样条插值算法的大尺寸LCD图像缩放引擎设计

本文针对LCD控制器的图像缩放引擎,提出了一种基于两点的三次样条插值算法。该算法实现简单,不仅节省硬件开销,而且可以取得比nearest、bilinear插值算法更好的图像处理效果。文中详细阐述了图像缩放引擎的硬件实现结构以及插值滤波器的实现原理。并利用Q值评价法对提出的算法进行了客观评价,评价结果表明该算法可以取得接近于bicubic的图像处理效果。最后对图像缩放引擎进行了FPGA验证,验证结果表明图像缩放引擎工作正确,图像显示效果良好。     

站内有车影响下的公交车自主停靠轨迹规划方法

针对公共交通环境下公交车的自动安全停靠问题,考虑与站台几何结构拟合度、站台内有车影响以及行驶连续性等安全约束条件,采用非线性约束优化函数计算连续曲率的进站轨迹,构建了公交车自主停靠轨迹规划模型,分别利用Sigmoid函数、三次样条插值、反正切函数及改进的反正切函数对公交车受前车制约下的停靠轨迹进行仿真分析.?实验结果显...     

自动化码头多AGV路径冲突的优化控制研究

针对自动引导车(AGV)在自动化码头水平运输过程中可能发生的路径冲突问题,提出一种将AGV路径容量、安全距离、行驶时间及行驶速度相结合的多参数优化控制模型.Dijkstra算法规划多条AGV路径,位向量交集运算法检测路径冲突,改进的速度控制策略通过控制AGV在冲突节点处的行驶速度,解决冲突问题.对某自动化码头的AGV路网进行仿真实验和分析.比较停车策略、速度控制策略和改进的速度控制策略的结果,验证了改进速度控制策略在AGV路径冲突问题中的可行性及有效性.     

基于三次B样条小波的图像边缘检测技术研究

图像的边缘信息在图像的各种变换和处理中至关重要，边缘检测是为了获取更多的图像细节信息。根据边缘信息的多尺度杼陛和小波变换的性质，研究了基于B样条小波的图像边缘检测方法。采用三次B样条小波设计的平滑滤波窗算子，实现相对简单、效率较高。测试表明，该算子与其他边缘检测算子具有相似的视觉处理效果。