信息检索课程综合报告
姓 名 学 号
学科专业 报告得分
一、研究课题名称
中文：数控机床的曲线插补控制研究
英文：Curve interpolation control strategy for computer numerical control machine 二、 围绕课题需求，开展信息检索
1．根据检索需求，选择检索工具，请写出所选数据库名称及检索年限，例如：
中国学术期刊网络出版总库 中国博士学位论文全文库 中文科技期刊数据库 SCI-E（科学引文索引） Google学术搜索 scholar.google.com
2. 利用上述数据库中详细写出以下内容：
（1）列出所选数据库检索获得的记录数、各摘录3条相关文献题录及摘要信息
数据库1：中国学术期刊网络出版总库
检索式：主题=（数控机床+数控系统+ CNC）*曲线插补 检索记录数：334条记录 主要相关文献：
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1995-2012 1999-2012 1995-2012 1995-2012 [1]侯雪滨.NURBS插补技术在复杂曲面数控加工中的应用[J].机械管理开发，2012（1）. 【摘要】 分析了NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)曲线直接插补技术相对于传统数控系统中采用的直线或圆弧逼近对NURBS曲线数控编程的优越性;探讨采用NURBS曲线插补技术的CNC机床曲线曲面的加工方法以及实际应用中需要进一步解决的问题。
[2]和广强,于东,张晓辉. 基于速度前瞻控制的五轴NURBS曲线插补方法[J].组合机床与自动化加工技术,2011,(5).
【摘要】 在分析了最大加速度、进给速度约束以及曲线曲率变化等因素对数控加工过程影响的基础上,提出了一种基于速度前瞻控制的五轴NURBS曲线插补方法。该方法将五轴NURBS曲线插补划分为预处理和实时插补两个阶段,预处理阶段用于样条曲线表达式的计算、刀心点样条曲线按曲率变化的分段以及分割点处期望速度的计算,以减少实时插补阶段的计算量,使其能够满足数控系统对实时性的要求;实时插补阶段利用预处理阶段所得到的信息进行进给速度实时规划,以确保到达曲率较大或曲率突变点之前提前减速。
[3]周丹. 基于数控复杂平面曲线插补的一种新方法[J]. 机床与液压,2010,(16).
【摘要】 对数控插补原理和离线插补策略进行分析,着重讨论数字积分法在复杂曲线插补中的应用。在分析传统算法不足的基础上,提出一种新的复杂曲线插补方法:借助Matlab工具进行曲线拟合,然后再利用数字积分法对拟合的曲线进行插补。实验结果显示,这种方法可行,而且可选择不同的脉冲当量来满足不同的插补精度要求。
数据库2：中文科技期刊数据库
检索式：题名或关键词=数控机床 或 题名或关键词=数控系统 或 题名或关键词=CNC 与 题名或关键词=曲线插补 与 时间=1995-2012 与 范围=全部期刊
（主题=（数控机床 +数控系统+ CNC）*曲线插补） 检索记录数：33 主要相关文献：
[1]武颖辉,谌永祥,李永桥.NURBS曲线插补技术在CNC中的应用.机械制造与自动化，2011,40(2);94-96
【摘要】为了提高数控机床的加工精度和效率,在分析传统机床加工轮廓控制方案不足的基础上,提出了一种改进的NURBS曲线插补算法,该算法实现了基于S型速度曲线的加减速控制,并提出时间顺延法,加减速对称法等方法,合理解决了加减速点的预测为了提高数控机床的加工精度和效率,在分析传统机床加工轮廓控制方案不足的基础上,提出了一种改进的
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NURBS曲线插补算法,该算法实现了基于S型速度曲线的加减速控制,并提出时间顺延法,加减速对称法等方法,合理解决了加减速点的预测问题,实现了在线实时自适应的加减速控制。
[2]张晓辉,于东.基于滤波技术的NURBS曲线插补算法研究.中国机械工程，2009，（14）； 1695-1699
【摘要】在考虑加工精度、机床加减速能力和加速度变化连续性的基础上，设计了一种基于滤波技术的NURBS曲线插补算法。该插补算法不仅能够根据曲线形状自适应地调整加工速度，而且通过引入滤波技术实现了整个插补过程中的加速度连续，从而减小了机床振动，提高了加工精度和加工效率。
[3]李杰.数控系统中的NURBS曲线插补技术.微计算机信息,2007,(19);210-212
【摘要】本文详细介绍数控系统的NURBS（Non-Uniform ；Rational ；B-Spline）曲线插补技术.首先给出数控插补原理和曲线插补算法基础,进而讨论比较了传统的CNC（Computerized ；Numerical ；Control）机床加工方法和采用了NURBS曲线插补技术的加工方法,说明了后者的优越性.
数据库3：SCI-EXPANDED（科学引文索引）
检索式：主题=((numerical control system* or Computer Numerical Control or CNC or CNC machine tool* ) and（ curve interpolation）)
检索记录数：112 主要相关文献：
[1]Yeh SS, Hsu PL.Adaptive-feedrate interpolation for parametric curves with a confined chord error [J]. Comput-Aided Des, 2002. 34(3):229–237
【摘要】: Recently, modern manufacturing systems have been designed which can machine arbitrary parametric curves while greatly reducing data communication between CAD/CAM and CNC systems. However, a constant feedrate and chord accuracy between two interpolated points along parametric curves are generally difficult to achieve due to the non-uniform map between curves and parameters. A speed-con trolled interpolation algorithm with an adaptive feedrate is proposed in this paper. Since the chord error in interpolation depends on the curve speed and the radius of curvature, the feedrate in the proposed algorithm is automatically adjusted so that a
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specified limit on the chord error is met. Both simulation and experimental results for non-uniform rational B-spline (NURBS) examples are provided to verify the feasibility and precision of the proposed interpolation algorithm. (C) 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.
[2] Yeh SS, Hsu PL.The speed-controlled interpolator for machining parametric curves [J]. Comput-Aided Des , 1999.31:349–357
【摘要】Modern CNC systems are designed with the function of machining arbitrary parametric curves to save massive data communication between CAD/CAM and CNC systems and improve their machining quality. Although available CNC interpolators for parametric curves generally achieve contouring position accuracy, the specified feedrate, which dominates the quality of the machining processes, is not guaranteed during motion. Recently, some approximation results concerning motion speed have been reported [Shpitalni M, Koren Y, Lo CC. Computer-Aided Design 1994;26(11):832-838; Bedi S, Ali I, Quan N. Trans ASME J Engng Industry 1993;115:329-336; Chou JJ, Yang DCH. Trans. ASME J Engng Industry 1991;113:305-310; Chou JJ, Yang DCH. Trans ASME J Engng Industry 1992;114:15-22]. In this paper, by deriving a compensatory parameter, the proposed interpolation algorithm has significantly improved curve speed accuracy. In real applications, the proposed algorithm results in: (1) constant speed: and (2) specified acceleration and deceleration (ACC/DEC) to meet the feedrate commands. The motion accuracy and feasibility of the present interpolator have been verified with a provided non-uniform rational B-spline (NURBS) example. (C) 1999 Elsevier Science Ltd. Ail rights reserved.
[3] Farouki RT, Sagar S. Real-time CNC interpolators for Pythagorean-hodograph curves [J]. Comput Aided Geom Des, 1993. 13(7):583–600
【摘要】: CNC machining requires ''interpolation'' algorithms that accurately and efficiently generate sequences of reference positions, distributed according to a prescribed feedrate function, along the tool paths, CNC interpolators have traditionally accommodated only linear and circular trajectories, on account of the absence of easily-calculable relations between the are length s and parameter xi for free-form parametric curves. With the Pythagorean-hodograph (PH) curves, however, the fact that s(xi) is merely a polynomial function facilitates an analytic reduction of the
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interpolation problem to the solution of a sequence of monotone polynomial equations. A few Newton-Raphson iterations usually suffice to compute the reference points corresponding to the unique roots of these equations to high precision, allowing ''real-time'' execution, We present detailed formulations and analyses for instances where the feedrate V is specified as a constant, linear, or quadratic function of the are length s, We also consider the case in which V is stipulated to be inversely proportional to the local curvature kappa, and we discuss methods for direct interpolation of the offsets to PH curves.
数据库4：中国博士学位论文全文数据库
检索式：主题：数控系统and曲线插补 或者 主题：数控机床and曲线插补 或者主题：
CNC and曲线插补
检索记录数：59 主要相关文献：
[1]孟书云. 高精度开放式数控系统复杂曲线曲面插补关键技术研究[D]. 南京航空航天大学: 2006.
【摘要】：随着上世纪80年代开放式体系结构控制器设计思想的提出,以及计算机技术的快速发展,现代数控系统正向开放式软件化数控方向发展。同时软PLC技术的诞生以及可编程控制器IEC61131-3国际标准的推行,促使利用软件实现数控系统中逻辑控制PLC单元成了开放式数控系统研究的一个重要部分。 分析并确定了开放式多轴软件化数控系统软硬件结构的实现方式。基于PC机,采用通用的Windows操作系统及RTX实时扩展以及遵循SERCOS协议的SoftSERCANS通讯卡搭建了开放式数控系统平台。
[2]徐荣珍. 面向高速加工的NURBS曲线插补及直线电机鲁棒控制技术研究[D]. 上海交通大学: 2007.
【摘要】：数控技术是现代制造业中的关键技术，集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度和高效率等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。数控加工向高速方向发展要求数控系统具有优良的数据通讯模式、先进的插补和伺服控制算法、快速的译码及刀补计算模块等，其中插补和伺服控制是数控加工中的核心功能模块，其性能好坏将直接影响加工精度和加工效率，研究适合高速加工特点的插补和控制算法，对于提高高速加工数控系统的性能具有十分重要的意义。
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[3]马雄波. 基于PC机的开放式多轴软数控系统关键技术研究与实现[D]. 哈尔滨工业大学: 2007.
【摘要】：随着工业进步和人们生活水平的提高,具有复杂曲面的产品在生产和生活中应用日益广泛。这些产品的共同特点就是精度要求高、结构复杂。因此,如何高精度、高效率、低成本地加工这些产品,是诸多工业领域对现代制造业提出的基本要求。本文在江苏省自然科学基金招标项目(BK2003005)的资助下,以曲面上自由曲线型刀轨的插补作为研究对象,拓展现有曲面加工方法,就曲面直接加工时刀具轨迹的导引线生成方法、曲面上曲线的直接插补算法以及空间自由曲线的多轴联动实时高精度插补算法等三个主要问题进行了深入细致的探索研究。
3. 其他数据库检索概况可在“四、回顾检索过程，总结检索方法”中反映。
三、分析检索结果，筛选核心资源 1．列出本专业的中外文重要期刊和收藏处
期刊名称 CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING （中国机械工程学报） COMPUTER-AIDED DESIGN 1.542 嘉定校区图书馆过刊库 沪东过刊室 总馆过刊库 International Journal of Advanced Manufacturing Technology INTERNATIONAL JOURNAL OF MACHINE TOOLS & MANUFACTURE 1.919 1.071 EBSCOhost - Academic Source Premier 总馆过刊库 嘉定校区图书馆过刊库 最新影响因子 0.194 收藏处 中国学术期刊CNKI 维普中文科技期刊
2. 列出本专业核心著者（1-2位）和机构
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主要著者 Rida T. Farouki 机构单位 University of California,Davis（UNIV CALIF DAVIS） Haiyin Xu
College of Computer Science and Technology, Huazhong Technology University of Science and 3．列出本专业重要网络资源（如研究机构、免费电子期刊、专业论坛等学术资源网站）：
中国工程机械信息网http://www.cm188.com/，中国自动化网http://www.ca800.com/； 中国工程机械工业协会http://www.cncma.org/；中国机械工程学会http://www.cmes.org/ 论坛：三维网技术论坛http://www.3dportal.cn， 中国机械社区http://bbs.cmiw.cn/，
中国机械CAD http://www.jxcad.com.cn， 智造中国http://www.ugcn.cn/； 机械技术论坛http://bbs.mechnet.com.cn；
四、回顾检索过程，总结检索方法
1．表述相关信息获取的方法，主要思路和线索
首先是确定研究课题，根据研究方向查找相关文献（直接法、顺查法、到处发、追溯法等），在阅读大量文献后，进行课题研究的可行性，最终确定课题名称；
根据课题名称确定关键词（所有可能表达，比如本课题第一个关键词确定为“数控技术”、“数控机床”、“CNC”），然后用逻辑运算符和连词符将它们合理的连接成检索式（第一个检索词用or连接，与第二用and连接），在中、外文数据库中进行检索，根据需要选择合适检索方式（主题检索、篇名检索等）进行检索。同时在检索出的结果中选出与自己主题相关度大的文章，通过阅读摘进一步确定关键词和检索公式，继而进行文献检索。这样能够更加准确的找到相关文献。
最后通过主题检索、引文检索、题名检索等检索方式进行文献检索，通过大量阅读筛选相关度最大的文献。继而分析国内外相关课题的研究水平。 2．引文检索和参考文献回溯过程 （1）引文检索：
数据库名称：数据库=SCI-EXPANDED
检索式：主题=((numerical control system* or Computer Numerical Control or CNC or CNC machine tool* ) and（ curve interpolation）) 时间跨度=1995-2012..
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被引著者、被引文献：
S.H. Nam, M.Y. Yang.A study on a generalized parametric interpolator with real-time jerk-limited acceleration[J]. Computer-Aided Design, 2004，36 (1), p. 27–36
引用著者、引用文献：
An-Chen Lee, Ming-Tzong Lin,et al. The feedrate scheduling of NURBS interpolator for CNC machine tools[J]. Computer-Aided Design,2011,43(6),p 612–628
（2）参考文献回溯：
文献原文：
Cheng CW, Tsai MC . Real-time variable federate NURBS curve interpolators for CNC machining[J]. Int J Adv Manuf Technol,2004, 23:865–873
参考文献：
Yang DCH, Kong T . Parametric interpolator versus linear interpolator for precision CNC machining[J]. Comput Aid Des ,1994,26(3):225-234
五、信息分析：
请就本课题从以下几方面作简要论述（500字以上）： 1．国内外已有哪些相关研究以及研究水平。
近年来, 计算机数控系统已经得到了很好的发展并且得到了人们的重视。提高加工效率对数控系统的发展起着关键作用，然而速度的增加在一定程度上影响了运动精度。故在数控系统设计时，必须考虑如何在运行精确度和加工效率中寻找到平衡。插补算法的运用目的即在于解决这一问题。
常用的直线插补并不能满足高速高精确加工的需要,对此, Yang Kong 提出了一种离线三次样条插补方法，对所有的三次样条曲线参数进行计算,然而其计算量过大，需要大量的时间和存储空间，严重影响了加工效率。Fanuc 通过计算插补点的一次导数解决了上述问题，然而精度不高。
从20世纪80年代开始，国内外对CNC系统的曲线插补技术进行了研究。日本、法国、瑞士、加拿大和美国等国家还实现了样机和仿真技术。瑞士苏黎世大学与Fides等公司联合研制了Ozelot系统，可对Bezier曲面进行直接加工；Bedis研制了具有样条插补功能的CNC试验系统，该系统采用六个transputer处理器的网络并行计算实现了实时干涉处理，但是只
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解决了球头刀平面行切方式的二阶连续单张曲面的加工问题，尚未考虑合理的走刀行距与有效的进给速度以工艺系统误差的补偿。Koren Yoram演示了一个五轴曲面插补器，但是只能实现单张无干涉曲面的端铣和直纹面侧铣。Syh-Shiuj提出了有速度控制的参数曲线插补算法，这种算法效果较其他方法良好。
国内方面的研究主要集中在一些高校。华中科技大学在我国首次提出曲面直接插补，并在以工控机为硬件平台的CNC系统上实现。其开发的SDI系统被鉴定为我国独创、国际先进水平。该系统插补精度可达到NC原理上的最大逼近精度，从而大大提高了CNC系统的性能，同时可适应于高速加工。但由于受各方面的限制，系统未能实现实时干涉处理和对组合曲面的直接插补。西北工业大学的研究人员给出了一种NURBS插补技术。该算法较为简单，能够满足实时性要求，但是为了满足插补精度要求，需要步长很小，由此造成效率较低。 清华大学的研究人员提出了一种适合PC数控系统的NURBS插补算法，主要研究了曲面细分为曲线加工路径的高缓冲方法，但是没有深入研究曲线插补方法。
国内众多的学者在曲线插补方面取得了一定的成果，虽然这些研究成果与国外相比还有很大的差距，与现实开放式数控机床所要求的最优的自适应NURBS插补还有距离，但是对于进一步开展这方面的研究，提高我国数控机床水平，打下了很好的基础。
2. 哪些方向还存在不足可以进行进一步研究？
虽然国内外在曲线插补方面取得了很大的成果，但是鉴于高新技术产品（火箭，卫星等）高精度的要求，现有成果明显不能满足所要求的性能。故一些学者正尝试用其它类型的曲线在更好的算法基础上逼近实际曲线的形状。
我国的机床相对欧洲、美国、日本等工业强国发展相对落后。而且这些国家在数控机床技术上限制对我国出口。这在很大的程度上制约了我国经济的发展和国防的实力强度。故相对于这些国家我国在CNC曲线插补方面的前进空间更大，可做进一步研究
六、对本课程提出建议和收获
《文献检索》这门课对我们的研究生学习阶段非常重要，通过这门课我基本上掌握了主流中、外文数据库的检索方法，精通了图书馆资源的使用，学会了对本学科发展的分析，同时也提高了自己的科研基本素养。这次结课作业虽然不难，但我仍然很认真的对待。由于以前只是单纯听课，课下自己实战很少，所以在检索时会遇到很多问题，通过看课件以及上网询问，自己边做作业边学习检索。虽然用了好几天才把作业做完，但是通过这次作业我真的
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掌握了好多文献检索知识。掌握了文献信息检索方法与技能，可以帮助我们在以后的科研生活中快、准、全地获取所需知识，最大限度地节省查找时间，使文献信息得以充分的利用。建议：1.研究生院应该分配此门课程一个可以上网的并且电脑配置较高的教室；
2.课程课时可以考虑多一些，多一些上机实习； 3.课程应该设置为必修课。
学生签名：
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