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玻璃深加工工厂根据合理的规划和安排,以原材料浪费最少为原则,将玻璃原片裁剪成各种不同尺寸和形状的毛坯玻璃,切割后的小片玻璃再经过钻孔、切割、粗磨、精磨和抛光工序加工后制成形状多样的玻璃产品。玻璃成型抛光过程中,抛光轮多采用环氧树脂等有机材料作为微粉填料,硬度远低于玻璃材料,易于磨损,导致玻璃与抛光轮接触点相对线速度持续减少,影响加工效率。与此同时,当遇到路径的危险点(尖锐拐角点或高曲率点)时,极易导致刀具过冲和玻璃过切,影响产品精度和质量。针对上述问题,本文结合浙江省面上科研工业项目“高速数控玻璃加工控制系统的研究与开发”(2009C31096),研究数控玻璃加工控制系统关键技术,主要包括:(1)为保证玻璃与抛光轮接触点相对线速度基本恒定,研究玻璃成型抛光速度控制算法;(2)基于原材料浪费最少原则,研究玻璃原片切割装箱算法。论文首先研究了数控系统线性加减速控制算法的实现原理和数控加工过程中的速度混合控制算法,针对玻璃成型抛光过程抛光轮易于磨损导致抛光轮与玻璃接触点相对线速度持续减少的问题,基于三次NURBS曲线的柔性和可控性,提出异形玻璃成型抛光速度控制算法,有效保证刀具与玻璃接触点相对线速度的基本恒定以及遇路径危险点时数控轴运动的平滑。据此撰写的学术论文“玻璃成型抛光相对线速度基本恒定控制算法研究”已被期刊《中国机械工程》录用。其次,研究了基于原材料浪费最少原则的玻璃原片切割装箱算法。根据玻璃深加工厂实际生产过程中对玻璃原片裁剪的需要,研究圆形、椭圆形和矩形等物品装箱特点。针对大型二维矩形物品装箱问题,给出矩形物品摆放策略,定义矩形物品序列更新函数和物品摆放方位判断准则。基于单个矩形箱空间利用率约束条件,引用惩罚函数限制解的迭代次数,设计算法终止条件,提出改进Best-Fit算法。算例结果表明,改进Best-Fit算法针对大型二维矩形装箱问题在计算效率和解的收敛方面都有较好的性能,提高了玻璃原片材料利用率。最后,研究玻璃成型加工工艺流程,深入分析玻璃成型加工过程中钻孔、切割、粗磨、精磨和抛光工序,基于工业PC,采用PCI总线为通讯桥梁,DSP为运动控制核心,FPGA为逻辑控制核心,设计玻璃成型加工设备硬件系统和软件系统,开发数控玻璃成型加工试验平台。