插补前S加减速在CNC前瞻中的应用 被引量：37

1

作者 曹宇男 王田苗 +1 位作者 陈友东 魏洪兴 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期594-599,共6页

计算机数字控制系统(CNC)中的速度前瞻处理可以在不影响插补轨迹精度的前提下极大地提高插补效率.针对前瞻算法中速度处理这一核心问题,分直线转接和圆弧转接2种情况分别建立了插补几何元素转接矢量夹角模型,并给出了一种基于插补前S型... 计算机数字控制系统(CNC)中的速度前瞻处理可以在不影响插补轨迹精度的前提下极大地提高插补效率.针对前瞻算法中速度处理这一核心问题,分直线转接和圆弧转接2种情况分别建立了插补几何元素转接矢量夹角模型,并给出了一种基于插补前S型加减速的CNC速度前瞻算法.该算法根据设定的最大前瞻段数以及实际插补轨迹的几何特性,能够自适应确定轨迹的转接速度近似最优解,从而实现路径段之间进给速度的高速衔接.S型加减速由于在加速阶段和减速阶段均引入了加速度衰减,使得整个插补过程具有了高度的柔性.因此结合前瞻算法和S型加减速算法在高速加工时速度处理的优势,提出并实现了一种基于插补前S型加减速的CNC前瞻算法.该算法已经在工程实际中得到了验证. 展开更多

关键词 加速度控制 插补 数控系统 角度测量

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开放式体系结构数控系统实时性的建模与分析 被引量：5

2

作者 曹宇男 张辉 +1 位作者 叶佩青 王田苗 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期108-116,共9页

给出一个新的用于描述开放式体系结构数控系统(Open architecture computerized numerical control system,OAC)的建模方法——时间转化模型/全时轴实时时态逻辑(Timed transition model/all-time real-time temporal logic,TTM/ATRTTL)... 给出一个新的用于描述开放式体系结构数控系统(Open architecture computerized numerical control system,OAC)的建模方法——时间转化模型/全时轴实时时态逻辑(Timed transition model/all-time real-time temporal logic,TTM/ATRTTL)。TTM/ATRTTL提供一整套方法用于对OAC系统的硬实时性和反馈特性进行建模并使用该形式化方法在系统层对OAC系统进行建模。分别给出开环OAC,系统级逻辑控制器以及任务间通信和同步机制的TTM模型,并最终给出具有调度机制的闭环OAC系统TTM模型。该模型为系统验证体系结构的基础。最后,给出系统验证体系结构并用模型验证工具STeP和CAD工具SF2STeP实现之。在系统验证过程中,首先解决STeP中遇到的若干模型验证问题,这些问题包括重写规则,验证规则,状态爆炸问题,以及时间约束限制问题。通过模型验证试验解决OAC系统运行过程中出现的死锁以及系统各模块执行时间约束检验问题。试验结果表明该方法可以有效地对OAC系统进行建模并对系统的实时特性进行验证。 展开更多

关键词 开放式体系结构数控系统 形式化描述与验证方法 时间转化模型/全时轴实时时态逻辑 实时性 建模

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CAD/CAM多元化教学模式探索与实践 被引量：3

3

作者 曹宇男 张勤俭 +2 位作者 蔡永林 鄂明成 李建勇 《江西理工大学学报》 CAS 2015年第2期69-72,共4页

《计算机辅助设计与制造》是机械工程及自动化专业的必修课程。本课程的目的是使学生能够掌握CAD/CAM技术的基本原理与方法,为学生理解、应用和开发CAD/CAM软件奠定基础,培养学生应用计算机辅助手段从事产品设计与制造问题的综合能力。... 《计算机辅助设计与制造》是机械工程及自动化专业的必修课程。本课程的目的是使学生能够掌握CAD/CAM技术的基本原理与方法,为学生理解、应用和开发CAD/CAM软件奠定基础,培养学生应用计算机辅助手段从事产品设计与制造问题的综合能力。在教学过程中,由于缺少实际的工程实践背景,不少学生存在实际动手能力弱的问题,无法学以致用。本文探索了一种CAD/CAM多元化的教学模式,通过该模式,可使学生真正掌握CAD/CAM的核心知识点,开阔思维,拓宽知识面,培养创新意识,真正做到理论联系实际。 展开更多

关键词 CAD/CAM 多元化教学模式 实践环节 研究性专题讨论 现代设计与制造

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数控系统复合工序车削固定循环的译码分析 被引量：4

4

作者 曹宇男 陈友东 +1 位作者 王田苗 魏洪兴 《机床与液压》 北大核心 2006年第1期31-35,共5页

复合型车削固定循环参数较多,轨迹复杂,加之数控系统对实时性的要求,使得对该类循环的译码分析成为数控软件开发的难点之一。本文通过分析各种译码方式的优缺点,引入了一种通用的解决该类问题的译码方式———局部编译的解释方式,绘出... 复合型车削固定循环参数较多,轨迹复杂,加之数控系统对实时性的要求,使得对该类循环的译码分析成为数控软件开发的难点之一。本文通过分析各种译码方式的优缺点,引入了一种通用的解决该类问题的译码方式———局部编译的解释方式,绘出了流程图,并以自主开发的数控系统作为载体,介绍了该种方式在工程应用中的具体实现,并最终给出了实验验证结果。 展开更多

关键词 译码 解释方式 编译方式 复合工序车削固定循环 CNC系统

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一种验证数控系统软件安全可靠性的建模方法

5

作者 曹宇男 张辉 +1 位作者 叶佩青 王田苗 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期425-432,共8页

作为一个典型的离散计算机控制系统,CNC（数字控制）系统在运行中需要满足可靠性和安全性。因此如何设计出安全可靠的系统软件以及如何有效地对CNC系统的安全性和可靠性进行验证成为一个非常重要的问题。基于此给出一个新的建模方法TTM/... 作为一个典型的离散计算机控制系统,CNC（数字控制）系统在运行中需要满足可靠性和安全性。因此如何设计出安全可靠的系统软件以及如何有效地对CNC系统的安全性和可靠性进行验证成为一个非常重要的问题。基于此给出一个新的建模方法TTM/ATRTTL（时间转化模型/全时轴实时时态逻辑）来描述和验证CNC系统。TTM/ATRTTL提供了一整套方法用于描述CNC系统建模的硬实时特性和反馈特性,也提供了一个包括一整套验证规则和定理的验证模型并且应用工具STeP和SF2STeP来实现之。这个验证模型可以用于对TTM/ATRTTL表达的系统的可靠性,安全性进行验证。使用该建模和验证方法可以对OAC（开放式体系结构CNC）系统进行分析和验证,并设计出OAC的逻辑控制器,该控制器是OAC系统的核心部分。验证结果表明,该形式化建模与验证方法可以有效地对CNC系统进行分析和建模。在此基础上,可以开发出能够保证系统可靠性和安全性的CNC系统软件。 展开更多

关键词 CNC 形式化描述与验证方法 TTM/ATRTTL 可靠性 安全性

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一种验证数控系统软件安全可靠性的建模方法

6

作者 曹宇男 陈友东 +1 位作者 魏洪兴 王田苗 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第15期4572-4578,4582,共8页

作为一个典型的离散计算机控制系统,CNC(数字控制)系统在运行中需要满足可靠性和安全性。因此如何设计出安全可靠的系统软件以及如何有效地对CNC系统的安全性和可靠性进行验证成为一个非常重要的问题。基于此给出一个新的建模方法TTM/AT... 作为一个典型的离散计算机控制系统,CNC(数字控制)系统在运行中需要满足可靠性和安全性。因此如何设计出安全可靠的系统软件以及如何有效地对CNC系统的安全性和可靠性进行验证成为一个非常重要的问题。基于此给出一个新的建模方法TTM/ATRTTL(时间转化模型/全时轴实时时态逻辑)来描述和验证CNC系统。TTM/ATRTTL提供了一整套方法用于描述CNC系统建模的硬实时特性和反馈特性,也提供了一个包括一整套验证规则和定理的验证模型并且应用工具STeP和SF2STeP来实现之。这个验证模型可以用于对TTM/ATRTTL表达的系统的可靠性,安全性进行验证。使用该建模和验证方法可以对OAC(开放式体系结构CNC)系统进行分析和验证,并设计出OAC的逻辑控制器,该控制器是OAC系统的核心部分。验证结果表明,该形式化建模与验证方法可以有效地对CNC系统进行分析和建模。在此基础上,可以开发出能够保证系统可靠性和安全性的CNC系统软件。 展开更多

关键词 CNC 形式化描述与验证方法 TTM/ATRTTL 可靠性 安全性

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基于de Boor算法的NURBS曲线插补和自适应速度控制研究 被引量：25

7

作者 王田苗 曹宇男 +1 位作者 陈友东 魏洪兴 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第21期2608-2613,共6页

以NURBS曲线de Boor递推插补算法为基础,针对NURBS曲线速度处理的特殊性,建立了一种NURBS曲线自适应速度控制模型,该模型分为速度自适应控制和插补前加减速处理两部分。以de Boor算法为基础对整个插补周期的弓高误差以及切向和法向加速... 以NURBS曲线de Boor递推插补算法为基础,针对NURBS曲线速度处理的特殊性,建立了一种NURBS曲线自适应速度控制模型,该模型分为速度自适应控制和插补前加减速处理两部分。以de Boor算法为基础对整个插补周期的弓高误差以及切向和法向加速度进行实时监控,分析了误差产生的原因并进行了相应的速度控制;以插补前直线加减速为例引入NURBS反向插补的概念,解决了NURBS曲线减速区长度计算问题。实验结果表明,该模型满足实际的NURBS曲线插补的需要。 展开更多

关键词 NURBS曲线 DE Boor算法 直线加减速 NURBS反向插补 弓高误差

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聚晶金刚石拉丝模卧式超声加工运动轨迹的计算机仿真 被引量：3

8

作者 张勤俭 赵路明 +4 位作者 李建勇 蔡永林 王恒 曹宇男 杨小庆 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第S1期235-243,共9页

分析了聚晶金刚石拉丝模卧式超声加工机床的运动关系,建立了工具和拉丝模之间的运动轨迹方程;采用计算机仿真技术对工具和拉丝模之间的运动轨迹进行研究,在仿真基础上对加工参数进行优化.结果表明,加工运动轨迹方程是以卡盘电机转速(N)... 分析了聚晶金刚石拉丝模卧式超声加工机床的运动关系,建立了工具和拉丝模之间的运动轨迹方程;采用计算机仿真技术对工具和拉丝模之间的运动轨迹进行研究,在仿真基础上对加工参数进行优化.结果表明,加工运动轨迹方程是以卡盘电机转速(N),偏心轮电机转速(F)和杠杆旋转中心位置(a)为参数的函数.当N与F之间存在关系N=zF/n(z,n为正整数)时,加工轨迹会出现严重的不均匀现象.当n值一定时,z越小,加工轨迹不均匀现象越明显.计算机仿真技术可以对聚晶金刚石拉丝模卧式超声加工的运动轨迹进行优化,并为机械结构的进一步优化提供有效指导. 展开更多

关键词 聚晶金刚石 超声加工 运动轨迹 计算机仿真

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超声加工技术的现状及其发展趋势 被引量：15

9

作者 张勤俭 杨小庆 +5 位作者 李建勇 蔡永林 王恒 曹宇男 赵路明 刘敏之 《电加工与模具》 2012年第5期11-15,40,共6页

结合近年来超声加工技术的发展状况,综述了超声加工在深小孔、难加工材料、超声复合加工和微细超声加工等方面的现状,并描述了超声加工技术的发展前景。

关键词 超声加工 深小孔加工 超声复合加工 微细超声加工

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基于μC/OS的数控系统研究 被引量：2

10

作者 邵文生 陈友东 曹宇男 《机床与液压》 北大核心 2006年第1期124-125,共2页

设计了一个基于μC/OS-Ⅱ实时操作系统的数控系统的软硬件结构,并给出了数控系统软件模块的任务划分,在此基础上实现了嵌入式数控系统。

关键词 数控系统 实时系统 模块

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基于μC/OS的数控系统人机界面设计 被引量：2

11

作者 郭远东 黄荣瑛 +2 位作者 陈友东 王田苗 曹宇男 《机床与液压》 北大核心 2005年第9期30-31,100,共3页

论述了基于μC/OS操作系统的人机界面的设计,主要阐述了以分级菜单实现友好操作界面的方法。本界面用于数控系统上,可以实时监测数控机床的运行状态,改变机床的运行参数,完成刀具补偿和螺纹补偿等的数值录入、保存和修改,机床报警时可... 论述了基于μC/OS操作系统的人机界面的设计,主要阐述了以分级菜单实现友好操作界面的方法。本界面用于数控系统上,可以实时监测数控机床的运行状态,改变机床的运行参数,完成刀具补偿和螺纹补偿等的数值录入、保存和修改,机床报警时可以实时诊断出错误的原因,编辑子界面可以实现全屏幕编辑,轨迹仿真子界面可实现刀具轨迹的实时仿真。 展开更多

关键词 μC/OS操作系统 人机界面 CNC系统 全屏幕编辑 轨迹仿真

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基于变胞理论的欠驱动机械手设计 被引量：8

12

作者 鲍佳蕾 韩康 +2 位作者 郑承谱 曹宇男 孙恺 《机械传动》 北大核心 2020年第1期90-93,共4页

针对机器人末端夹具多功能化的需求,提出了一种新型欠驱动机械手结构。该机械手最大创新点在于其末端指节完全被动包络,提升了抓取稳定性。对其进行抓取姿态分析、稳定性分析,验证方案可行性,并验证不同物体抓取姿态,对控制策略研究提... 针对机器人末端夹具多功能化的需求,提出了一种新型欠驱动机械手结构。该机械手最大创新点在于其末端指节完全被动包络,提升了抓取稳定性。对其进行抓取姿态分析、稳定性分析,验证方案可行性,并验证不同物体抓取姿态,对控制策略研究提出展望。 展开更多

关键词 末端夹具 欠驱动 自适应性

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高速高精度五轴口腔修复体加工设备数控硬件平台研制

13

作者 翟庆一 曹宇男 叶佩青 《制造业自动化》 北大核心 2011年第23期60-63,共4页

本文针对高速高精度口腔修复体加工设备的需求,设计了一种开放式五轴运动控制硬件平台,其中主控卡以FPGA为核心采用PCI总线与IPC接口,I/O控制卡以ARM+CPLD为核心,采用CAN总线与主控卡进行通信。本文给出了系统结构图,并对驱动信号的产生... 本文针对高速高精度口腔修复体加工设备的需求,设计了一种开放式五轴运动控制硬件平台,其中主控卡以FPGA为核心采用PCI总线与IPC接口,I/O控制卡以ARM+CPLD为核心,采用CAN总线与主控卡进行通信。本文给出了系统结构图,并对驱动信号的产生和CAN通信协议解析等关键技术进行了深入研究。经验证,该平台可使加工设备定位精度达到0.02mm,3D型面切削精度达到0.02mm,达到国外同类产品水平。 展开更多

关键词 数控系统 开放式 FPGA ARM CAN

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一种基于B样条插值的机器人速度规划算法 被引量：10

14

作者 陈爽 张悦 +1 位作者 张勤俭 曹宇男 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期661-671,共11页

在传统工业机器人的线体设计中,工艺的完成依赖于示教与再现技术.而传统的逐点示教方法极为繁琐并占用操作人员大量时间.因此,能够找出一条经过所有示教点的曲线并进行高速插补将有效提高机器人加工曲线的轮廓精度和示教效率.本文提出... 在传统工业机器人的线体设计中,工艺的完成依赖于示教与再现技术.而传统的逐点示教方法极为繁琐并占用操作人员大量时间.因此,能够找出一条经过所有示教点的曲线并进行高速插补将有效提高机器人加工曲线的轮廓精度和示教效率.本文提出了一种能完全经过示教点的机器人轨迹样条插值方法.在此方法的基础上,利用修正的S型加减速算反向插补预测减速点,能显著提高减速点的预测能力,从而可极大提升机器人复杂轨迹的插补效率.实验证明此算法曲线轮廓精度高,插补速度快,柔性高,能满足机器人复杂曲线插补的要求. 展开更多

关键词 速度规划 过点插值 反向插补 工业机器人 加减速

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聚晶金刚石拉丝模卧式超声加工机床的设计与开发

15

作者 张勤俭 赵路明 +4 位作者 李建勇 蔡永林 王恒 曹宇男 杨小庆 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期385-390,共6页

针对立式超声加工机床加工效率低的问题,基于超声加工的基本原理,阐述了卧式超声加工原理及其特点.阐明了卧式超声加工机床的设计总体思路.将机床分为工件夹持与运动系统和工具夹持与运动系统两部分.对夹持机构、平移机构、往复运动机... 针对立式超声加工机床加工效率低的问题,基于超声加工的基本原理,阐述了卧式超声加工原理及其特点.阐明了卧式超声加工机床的设计总体思路.将机床分为工件夹持与运动系统和工具夹持与运动系统两部分.对夹持机构、平移机构、往复运动机构、侧压力机构及定位机构进行了设计.实现了聚晶金刚石拉丝模卧式超声加工机床的三维实体建模.三维实体模型的运动检查表明,设计的机床可以有效地实现拉丝模的卧式超声加工.提出的卧式超声加工机床可以避免传统立式加工机床频繁修磨工具针这一缺点,提高聚晶金刚石拉丝模的加工效率. 展开更多

关键词 聚晶金刚石 拉丝模 超声加工 结构设计

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