基于LinuxCNC的非对称正弦S型速度规划

1

作者 徐建明 周江 +3 位作者 何德峰 张扬扬 金瑶 周路顺 《浙江工业大学学报》 北大核心 2025年第5期473-482,共10页

针对速度规划中存在的加加速度突变及在实际系统中规划时间为非整数倍插补周期的问题,提出了一种非对称正弦S型速度规划算法。首先,该算法将加加速度设计为正弦函数形式,并应用分裂周期策略处理加减速过程中的最大速度、最大加速度和最... 针对速度规划中存在的加加速度突变及在实际系统中规划时间为非整数倍插补周期的问题,提出了一种非对称正弦S型速度规划算法。首先,该算法将加加速度设计为正弦函数形式,并应用分裂周期策略处理加减速过程中的最大速度、最大加速度和最大加加速度;其次,在开源数控软件LinuxCNC中实现非对称正弦S型速度规划算法及相关函数;最后,通过五轴点胶机的手机点胶实验对所提出的速度规划算法进行了验证。实验结果表明:非对称正弦S型速度规划算法规划的速度曲线过渡平滑,加速度及加加速度变化连续,在微小直线段衔接处不存在较大幅度的速度变化。 展开更多

关键词 非对称正弦S型速度曲线 速度规划 分裂周期处理策略 五轴点胶机 linuxcnc

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一种电子增材制造喷墨打印精度的协同控制方法

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作者 刘清涛 于攀宇 +3 位作者 郭炯棋 尹恩怀 杨鹏涛 吕景祥 《华南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期94-103,共10页

电子增材制造技术在高精度微电子制造中具有重要的应用价值,但打印速度波动导致的墨滴落点低精度问题一直制约着打印质量的提升。鉴于此,该文提出了基于LinuxCNC的S型速度规划+恒间距喷射(SSP-FDI)协同控制策略,通过将传统数控系统速度... 电子增材制造技术在高精度微电子制造中具有重要的应用价值,但打印速度波动导致的墨滴落点低精度问题一直制约着打印质量的提升。鉴于此,该文提出了基于LinuxCNC的S型速度规划+恒间距喷射(SSP-FDI)协同控制策略,通过将传统数控系统速度算法优化为S型速度控制算法来有效降低运动冲击,采用恒间距触发模式来实现墨滴间距的精确控制,削弱速度波动对落点精度的影响。作者还自主搭建了一套集成五轴运动控制与电子喷墨打印的实验平台,开发了相应的控制系统,设计了多角度折线以及电极对比实验。结果表明:相较于传统的梯形速度规划+固定频率喷射控制策略,SSP-FDI协同控制策略可显著降低墨滴落点的精度误差;在基板温度为100°C、20 mm×20 mm的矩形电极打印实验中,补偿后的电极表面最大粗糙度降低至6μm;在5组不同的基板温度下,样件表面粗糙度平均降幅达18.79%,电阻率平均降幅达18.70%。该文提出的基于LinuxCNC的协同控制策略能有效提升复杂轨迹下的打印质量,为高精度电子器件增材制造提供了一种新的解决方案。 展开更多

关键词 电子增材制造 打印精度 linuxcnc系统 速度控制算法 协同控制

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开源IgH EtherCAT主站在LinuxCNC开放式数控系统中的应用研究 被引量：15

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作者 张克华 马佳航 +1 位作者 田林晓 朱苗苗 《制造技术与机床》 北大核心 2018年第6期191-195,共5页

为了实现成本低廉,设计便捷、灵活、易扩展的数控系统,搭建基于EtherCAT通信总线与PC机的纯软件数控系统,并对该系统的实时性能进行了试验测试。以低成本工控机作为上位机,并集成好开源数控系统LinuxCNC软件的Linux RTAI(Real-Time Appl... 为了实现成本低廉,设计便捷、灵活、易扩展的数控系统,搭建基于EtherCAT通信总线与PC机的纯软件数控系统,并对该系统的实时性能进行了试验测试。以低成本工控机作为上位机,并集成好开源数控系统LinuxCNC软件的Linux RTAI(Real-Time Application Interface)实时操作系统,下载搭建EtherCAT主从站通讯框架,实现了PC上位机即EtherCAT主站与伺服驱动器即EtherCAT从站之间的通信,完成多轴数控系统测试平台的搭建。运用WireShark软件进行数控系统的实时性测试。实验结果表明,该数控系统的平均传输时间为47.7μs,最大值为779μs,最小值为0.2μs。很好地满足了数控系统要求响应时间在1 ms及以下的实时性要求,因此该方案集成EtherCAT的LinuxCNC可以用于工业机器人与通用数控机床等自动运动控制系统。 展开更多

关键词 ETHERCAT 工控机 linuxcnc 开放式数控系统

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基于LinuxCNC的三次B样条曲线算法研究 被引量：1

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作者 史步海 吴其朋 《机床与液压》 北大核心 2015年第17期93-97,共5页

为使开放式数控系统Linux CNC具有精确加工自由曲线的能力,研究了B样条曲线的数学模型及其插补原理,提出了三次B样条曲线算法,分析了Linux CNC的Motion层原理,提出了在Linux CNC系统中实现B样条曲线算法的设计步骤。实验仿真结果表明:B... 为使开放式数控系统Linux CNC具有精确加工自由曲线的能力,研究了B样条曲线的数学模型及其插补原理,提出了三次B样条曲线算法,分析了Linux CNC的Motion层原理,提出了在Linux CNC系统中实现B样条曲线算法的设计步骤。实验仿真结果表明:B样条插补算法能在Linux CNC系统中实现自由曲线的加工,并在预览界面中显示出较好的曲线加工效果。 展开更多

关键词 B样条曲线 插补算法 linuxcnc

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基于LinuxCNC数控系统和EtherCAT总线的复杂异型孔激光加工机床的开发与应用 被引量：6

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作者 王斌 茹浩磊 +3 位作者 王云峰 陈晓晓 张天润 张文武 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2019年第12期10-14,共5页

为了实现航空发动机涡轮叶片复杂异型气膜冷却孔的精密低损伤加工,开发了一种基于LinuxCNC开源数控系统和EtherCAT通讯总线技术,具有5个机械轴和二个光学轴的激光加工机床。文章详细介绍了机床整体方案设计、五轴运动系统设计、激光及... 为了实现航空发动机涡轮叶片复杂异型气膜冷却孔的精密低损伤加工,开发了一种基于LinuxCNC开源数控系统和EtherCAT通讯总线技术,具有5个机械轴和二个光学轴的激光加工机床。文章详细介绍了机床整体方案设计、五轴运动系统设计、激光及光学系统设计、CCD视觉定位与自动聚焦系统设计、控制系统设计及软件开发与集成设计等内容。试验结果表明,该机床直线轴重复定位精度和旋转轴重复定位精度分别优于5μm和5arcsec,技术指标达到设计要求,并可实现复杂曲面上复杂气膜冷却孔阵列的低损伤制备。 展开更多

关键词 激光加工 扫描振镜 复杂异型孔 linuxcnc ETHERCAT

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基于ROS和LinuxCNC的工业机器人控制系统开发 被引量：16

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作者 高美原 秦现生 +2 位作者 白晶 于喜红 马闯 《机械制造》 2015年第10期21-24,共4页

针对传统工业机器人控制系统开放性差、内部结构复杂和技术升级困难等弊端,在保证系统实时性和稳定性的前提下,构建了基于ROS和Linux CNC的工业机器人控制系统软件架构。根据系统的功能要求和所选平台的特点,软件分为三部分:任务调度模... 针对传统工业机器人控制系统开放性差、内部结构复杂和技术升级困难等弊端,在保证系统实时性和稳定性的前提下,构建了基于ROS和Linux CNC的工业机器人控制系统软件架构。根据系统的功能要求和所选平台的特点,软件分为三部分:任务调度模块、实时任务模块和Ether CAT主站模块。通过实验证明原型控制系统具备控制工业机器人完成基本工作的能力。 展开更多

关键词 工业机器人 ROS linuxcnc控制系统

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基于LinuxCNC的雕刻机自适应轨迹规划算法研究

7

作者 石岩松 王昊岩 《数码设计(电子版)》 2024年第11期0483-0485,共3页

随着制造业技术的快速发展,雕刻机作为精密加工的关键设备,在模具制造、艺术品加工等领域的重要性日益凸显。传统雕刻加工依赖于固定轨迹规划方法,已难以满足现代工业对加工精度和效率的高要求。本文基于LinuxCNC这一开放式数控系统,提... 随着制造业技术的快速发展,雕刻机作为精密加工的关键设备,在模具制造、艺术品加工等领域的重要性日益凸显。传统雕刻加工依赖于固定轨迹规划方法,已难以满足现代工业对加工精度和效率的高要求。本文基于LinuxCNC这一开放式数控系统,提出一种自适应轨迹规划算法,旨在通过实时感知加工环境的变化,动态调整刀具路径,从而提升雕刻加工的精度和效率。使用该方法可以在速度及加速度连续的情况下获得时间最优轨迹。本文旨在为雕刻机控制系统的智能化升级提供技术路径,为高端制造装备的精准加工提供新的解决方案。 展开更多

关键词 linuxcnc 雕刻机 自适应 轨迹规划

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具有双插补避障功能的七关节机械臂控制系统研究 被引量：16

8

作者 常凤筠 李佳昌 王平江 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第10期1834-1845,共12页

具有更多自由度的七关节机械臂在保证末端运动位姿的前提下,可实现更好的避障轨迹设计,但是给控制系统研发带来很大难题。针对此问题,首先从传统的冗余机械臂运动控制算法出发,建立基于梯度投影法的逆运动学方程;然后,针对其不足,结合... 具有更多自由度的七关节机械臂在保证末端运动位姿的前提下,可实现更好的避障轨迹设计,但是给控制系统研发带来很大难题。针对此问题,首先从传统的冗余机械臂运动控制算法出发,建立基于梯度投影法的逆运动学方程;然后,针对其不足,结合六关节机械臂的解析解方法,提出了一种新的既可以避免机械臂腕部碰撞,又可以对机械臂上指定点运动位姿进行监测的双插补算法,实现了具有主动避障与碰撞监测的实时运动控制算法。最后,搭建了七关节机械臂和与之配套的软硬件控制平台,开发了实时的三维仿真软件,并通过实验验证了所提算法的正确性与有效性。 展开更多

关键词 工业机器人 冗余机械臂 运动学算法 linuxcnc

原文传递

基于新S型速度规划的B样条曲线算法研究 被引量：15

9

作者 史步海 孙会会 《机床与液压》 北大核心 2016年第15期72-79,共8页

为使基于LinuxCNC开放式焊接机器人系统具有精确轨迹运行和加工自由曲线的能力,提出了新型速度控制算法,并基于该新型速度控制算法完成B样条曲线的数学模型及其插补原理分析,提出了3次B样条曲线瞬时速度插补算法,分析了LinuxCNC的Motio... 为使基于LinuxCNC开放式焊接机器人系统具有精确轨迹运行和加工自由曲线的能力,提出了新型速度控制算法,并基于该新型速度控制算法完成B样条曲线的数学模型及其插补原理分析,提出了3次B样条曲线瞬时速度插补算法,分析了LinuxCNC的Motion层原理,给出了在LinuxCNC系统中实现B样条曲线算法的设计步骤。实验仿真结果表明:B样条插补算法能在LinuxCNC系统中实现自由曲线的轨迹运行,并在预览界面中显示出较好的曲线行走效果。 展开更多

关键词 B样条曲线 速度规划 瞬时速度插补 linuxcnc

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基于VERICUT数字孪生的柔性生产单元研究 被引量：2

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作者 成建群 《现代制造技术与装备》 2023年第9期165-167,共3页

基于VERICUT数字孪生的柔性生产单元,能够快速响应市场需求变化,充分发挥设备潜能。采用免费、开源的LinuxCNC数控系统,提出数字孪生平台的系统架构,分析数字孪生平台的基本功能。通过构建柔性生产单元模型,完成系统输入、输出数据的虚... 基于VERICUT数字孪生的柔性生产单元,能够快速响应市场需求变化,充分发挥设备潜能。采用免费、开源的LinuxCNC数控系统,提出数字孪生平台的系统架构,分析数字孪生平台的基本功能。通过构建柔性生产单元模型,完成系统输入、输出数据的虚实同步映射,重构车间设备柔性,提高设备的适应能力。 展开更多

关键词 数字孪生 柔性生产单元 VERICUT linuxcnc

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五轴连续纤维3D打印机及其数控系统开发 被引量：9

11

作者 段嘉奇 郝明晖 +2 位作者 秦若森 张鹏 富宏亚 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第6期68-75,共8页

为了解决传统三轴连续纤维3D打印复杂轨迹精确成型困难的问题,设计搭建了五轴连续纤维3D打印机,该3D打印机具有5个联动轴(XYZBC)以及1个树脂螺杆挤出装置辅助轴。针对典型的3D打印控制方案存在可联动轴数少、可扩展性差、实时性差等问题... 为了解决传统三轴连续纤维3D打印复杂轨迹精确成型困难的问题,设计搭建了五轴连续纤维3D打印机,该3D打印机具有5个联动轴(XYZBC)以及1个树脂螺杆挤出装置辅助轴。针对典型的3D打印控制方案存在可联动轴数少、可扩展性差、实时性差等问题,对全软件型开放式数控系统进行了研究,并将其应用于连续纤维增材制造领域。基于开源数控平台LinuxCNC及EtherCAT工业以太网设计开发了面向五轴连续纤维3D打印机的全软件型开放式数控系统。通过优化RT–Preempt实时内核、开发集成IgH–EtherCAT的HAL模块,完成五轴联动控制,并将螺杆挤出轴作为主轴以实现其转速的精准控制。经测试,用户层与内核层调度最大抖动控制在5μs以内,集成EtherCAT的数控系统最大抖动<50μs,实时性较好。最后通过标准拉伸性能试验和空间点阵结构的成型试验验证了五轴连续纤维3D打印系统方案的可行性。 展开更多

关键词 连续纤维增强 树脂基复合材料 3D打印 linuxcnc ETHERCAT RT–Preempt

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面向六关节机器人的位置域控制 被引量：8

12

作者 崔旭东 邓少丰 王平江 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期244-253,共10页

多轴联动下的串联多关节工业机器人在空间轨迹运动时,在时间上保证各关节轴单独具有良好的跟踪性能,而由于机械电气的迟滞效应,并不能完全保证理想的轮廓轨迹,这说明各个伺服轴的运动在几何空间中的同步非常重要.针对运动指令与实际位... 多轴联动下的串联多关节工业机器人在空间轨迹运动时,在时间上保证各关节轴单独具有良好的跟踪性能,而由于机械电气的迟滞效应,并不能完全保证理想的轮廓轨迹,这说明各个伺服轴的运动在几何空间中的同步非常重要.针对运动指令与实际位置之间的迟滞所带来的机器人末端轮廓精度不高的问题,本文结合工业机器人现有的运动学和动力学以及传统的PID控制理论,研究了六关节机器人位置域控制算法.将机器人空间轮廓轨迹的控制,通过采用主−从运动关系实时建立的方法,将时域中的各个伺服关节的同步控制方法,变换到位置域的各个伺服关节的主−从跟随的控制方法,在实现位置域的同步控制的同时,引入基于位置域的PD控制,减少了主−从跟随控制的跟随误差,从而整体提高机器人末端的轮廓运动精度.该方法在Linux CNC(Computerized Numerical Control)数控系统上,以某公司HSR-JR605机器人为对象进行了实验,证明采用位置域控制方法对六关节机器人空间运动轨迹精度的提高有积极作用. 展开更多

关键词 轮廓跟踪 六关节机器人 位置域控制 PID控制 linuxcnc

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激光加工中控制技术的研究 被引量：1

13

作者 王云峰 张文武 《内燃机与配件》 2018年第1期121-122,共2页

激光加工中控制技术是利用激光对材料的去除加工与运动数控系统完美结合。随着计算机技术、多轴运动控制技术不断发展,在激光加工中应用也越来越多,激光加工对材料要求很宽泛,对传统的方法难以加工的硬脆材料,有很好的解决方案,同时激... 激光加工中控制技术是利用激光对材料的去除加工与运动数控系统完美结合。随着计算机技术、多轴运动控制技术不断发展,在激光加工中应用也越来越多,激光加工对材料要求很宽泛,对传统的方法难以加工的硬脆材料,有很好的解决方案,同时激光加工具有快速、高效、污染小等优势。为提高激光加工的效率,激光加工与高速、高精度运动系统结合越来越多,对运动系统要求也大幅提高。在这种情况下,本文研究激光加工中控制技术,简要介绍目前激光加工控制技术现状及存在问题,针对一些问题现状,阐述了基于LinuxCNC的实时运动控制系统。 展开更多

关键词 激光加工 控制技术 linuxcnc 实时运动控制

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