具有正偏差特性的快速圓弧插補(bǔ)算法
時(shí)間:2008-03-31 18:13:00來(lái)源:lijuan
導(dǎo)語(yǔ):?基于最小偏差插補(bǔ)算法的基本思想,提出了一種新的圓弧插補(bǔ)遞推算法,該方法算法簡(jiǎn)單執(zhí)行速度快,且具有正偏差特性。
摘要:基于最小偏差插補(bǔ)算法的基本思想,提出了一種新的圓弧插補(bǔ)遞推算法,該方法算法簡(jiǎn)單執(zhí)行速度快,且具有正偏差特性。
關(guān)鍵詞:圓弧插補(bǔ);偏差;最小偏差法
1 前言
在數(shù)控系統(tǒng)中,插樸運(yùn)算是生成加工軌跡的一個(gè)最基本的子程序,其執(zhí)行速度會(huì)限制機(jī)床的最大進(jìn)給速度。文獻(xiàn)[1,2]分別在直接函數(shù)法和改進(jìn)逐點(diǎn)比較法的基礎(chǔ)上提出了最小偏差法,其基本思想是利用偏差比較函數(shù)決定最小偏差的進(jìn)給方向,它的最終執(zhí)行效果是加工軌跡在理想曲線兩邊波動(dòng)。在使用最小偏差法對(duì)圓弧進(jìn)行插補(bǔ)時(shí),每步插樸方向的選擇需先試算3個(gè)插樸方向上的偏差再比較其絕對(duì)值大小,加之偏差具有正、負(fù)性,致使插樸程序復(fù)雜,執(zhí)行速度降低,實(shí)際應(yīng)用受到限制,尤其對(duì)一些正偏差的要求難以滿足。本文提出一種改進(jìn)的最小偏差法,其進(jìn)給方向仍采用坐標(biāo)軸方向及對(duì)角線
(x和Y同時(shí)進(jìn)給一步)方向,該方法不需要比較偏差絕對(duì)值大小,使算法簡(jiǎn)單,插樸運(yùn)算速度大大提高,且具有正偏差特性,以滿足實(shí)際需要。改進(jìn)最小偏差法的誤差小于等于1個(gè)脈沖當(dāng)量,這完全可以通過(guò)減小步長(zhǎng)的方法來(lái)克服。
2 偏差計(jì)算與進(jìn)給方向
考慮典型的第一象限逆圓弧,如圖1所示,圓心在原點(diǎn),半徑為月,起點(diǎn)為( Xo,Yo),終點(diǎn)為( Xe, Ye)。設(shè)第 步插補(bǔ)點(diǎn)為P ( Xi,Yi),此時(shí)加工偏差公式為:
則第i+1步可能的插樸點(diǎn)有


它們與理想圓弧間的偏差函數(shù)分別為:
為選擇3點(diǎn)中與理想圓弧偏差最小,且具有正偏差特性的點(diǎn)作為下一插補(bǔ)點(diǎn),取判別函數(shù)為
當(dāng)

≥O時(shí),點(diǎn)A 在圓上或圓外,下一插補(bǔ)點(diǎn)應(yīng)在A 和B 中選擇。為此,進(jìn)一步取二次判別函數(shù):
若

≥0,說(shuō)明點(diǎn)Bi在圓上或圓外,則選Bi為第i+1步插補(bǔ)點(diǎn),即進(jìn)給一 。
新的偏差及坐標(biāo)為:
若

對(duì)圓弧起點(diǎn)( x[sub]0[/sub],y[sub]o[/sub]),由于[sup]x[sub]0[/sub] [/sup]+[sup]y[sub]o[/sub]2[/sup]=R[sup]2 [/sup],可得偏差初始值為:
Fo=0 (18)
可見(jiàn),利用上述算法,每步插補(bǔ)只需進(jìn)行兩次偏差遞推計(jì)算,比原算法中三次偏差遞推并比較其絕對(duì)值大小簡(jiǎn)化了很多。
要實(shí)現(xiàn)上述第一象限逆圓弧插補(bǔ),至少要6條寄存器參加運(yùn)算。這6條寄存器的存放內(nèi)容為:
J[sub]F [/sub]:寄存偏差值 F[sub]1[/sub]
J[sub]F1[/sub]:寄存
J[sub]x[/sub]:寄存圓弧起點(diǎn)坐標(biāo)值 x[sub]0[/sub];在插補(bǔ)過(guò)程中寄存動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)x[sub]i[/sub]值
J[sub]y[/sub]:寄存圓弧起點(diǎn)坐標(biāo)值 y[sub]0[/sub];在插補(bǔ)過(guò)程中寄存動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)y[sub]i[/sub]值
J
:寄存圓弧終點(diǎn)總的 、Y坐標(biāo)軸方向上的步長(zhǎng),即終點(diǎn)判別值。第一象限圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)為x[sub]0[/sub]、y[sub]0[/sub],終點(diǎn)坐標(biāo)為x[sub]e[/sub]、y[sub]e[/sub]。則E=|x[sub]0[/sub]-x[sub]e[/sub]、y[sub]0[/sub]-y[sub]e[/sub]|。。第一象限逆圓弧插補(bǔ)運(yùn)算的流程圖,如圖2所示。
對(duì)于其它象限及順圓弧插補(bǔ)可按同樣方法類推。用SR[sub]1[/sub]、SR[sub]2[/sub]、SR[sub]3[/sub]、SR[sub]3[/sub]、SR[sub]4[/sub]分別表示第一、二、三、四象限的順圓??;NR[sub]1[/sub]、NR[sub]2[/sub]、NR[sub]3[/sub]、NR[sub]4[/sub]分別表示第一、二、三、四象限的逆圓弧。8種線型的插補(bǔ)進(jìn)給方向及偏差計(jì)算可以通過(guò)坐標(biāo)變換方法使表達(dá)統(tǒng)一,如表1示。圓弧插補(bǔ)坐標(biāo)變換表,如表2示。
改進(jìn)的最小偏差插補(bǔ)算法具有以下特點(diǎn)。
(1)每步插補(bǔ)只需進(jìn)行兩次偏差遞推計(jì)算,不需要比較偏差絕對(duì)值大小,使算法簡(jiǎn)單,插補(bǔ)速度大大提高。
(2)具有正偏差特性,誤差小于等于1個(gè)脈沖當(dāng)量。
(3)不同象限的順、逆圓插補(bǔ),可以通過(guò)坐標(biāo)變換方法使進(jìn)給方向及偏差計(jì)算表達(dá)統(tǒng)一。