逐點比較法直線插補原理.ppt

1 第四章插補 刀補與速度控制 4 1插補原理與軟件設計4 2刀補原理與軟件設計4 3進給速度及加減速控制 2 第四章插補 刀補與速度控制 4 1插補原理與軟件設計4 2刀補原理與軟件設計4 3進給速度及加減速控制 4 1插補原理與軟件設計 1 插補的概念為實現(xiàn)空間軌跡運動而進行的各個進給軸的運動分配量的計算 使得分配給各軸的運動最終合成為所指令的空間軌跡 合成運動始終向著指令軌跡靠攏 沿著規(guī)定的輪廓 在輪廓的起點和終點之間確定若干個中間點的方法 即 插入 補上 運動中間點的坐標 插補程序是CNC系統(tǒng)控制軟件的核心 插補分直線插補和曲線插補 直線和圓弧是構成工件輪廓的基本線條 大多數(shù)CNC系統(tǒng)都具有直線和圓弧的插補功能 高檔CNC系統(tǒng)還具有拋物線 螺旋線等插補功能 4 1插補原理與軟件設計 2 插補算法 實現(xiàn)插補的具體計算方法 3 傳統(tǒng)的插補算法 插補算法的好壞 直接影響控制速度和零件的加工精度 人們不斷探求計算速度快 穩(wěn)定性好 精度高的插補算法 脈沖增量插補法數(shù)字增量插補法 逐點比較法數(shù)字積分法最小偏差法目標點跟蹤法單步追綜法 用于開環(huán)系統(tǒng) 用于閉環(huán)系統(tǒng) 時間分割法擴展DDA法角度逼近插補法 4 1插補原理與軟件設計 該插補為行程標量插補 常用于開環(huán)系統(tǒng) 每次插補結束產生一個行程增量 以脈沖的方式輸出 一個脈沖所產生的坐標軸移動量叫做脈沖當量 通常用 表示 普通精度機床 0 01mm 較精密機床取 1um或0 5um 數(shù)字增量插補算法 該插補為時間標量插補 分兩步進行 首先計算出插補周期內各坐標軸的增量值 稱為粗插補 然后再跟據(jù)采樣得到的實際位置增量計算跟隨誤差 得到速度指令輸出給伺服驅動系統(tǒng) 稱為精插補 適用于閉環(huán)或半閉環(huán)系統(tǒng) 脈沖增量插補算法 4 1插補原理與軟件設計 一 逐點比較法基本思路 當?shù)毒甙匆蟮能壽E移動時 每走一步都要與規(guī)定的軌跡比較 根據(jù)比較的結果決定下一步的移動方向 使刀具向減小偏差的方向并趨向終點移動 特點 運算直觀 插補誤差小于一個脈沖當量 輸出脈沖均勻 速度變化小 調節(jié)方便 4 1插補原理與軟件設計 插補原理 設P點為直線上一點 則公式 Yi Xi Ye Xe成立 動點P與直線的位置關系 動點P在直線上F 0 1 逐點比較法直線插補算法 根據(jù)偏差函數(shù)F的計算值 可確定加工點相對于直線的位置 然后 讓動點P沿減小誤差的方向進給一步 動點P在直線上方F 0 動點P在直線下方F 0 當F 0 X向進一步 當F 0 Y向進一步 定義軌跡偏差函數(shù) 偏差判別式 4 1插補原理與軟件設計 Fi 1 i xeyi xi 1 ye Fi i ye向 Y向進給一步 yi 1 yi 1Fi i 1 xe yi 1 xiye Fi i xe 終點判別 判別是否到達終點 未到達則返回 繼續(xù)插補 到終點則停止 偏差判別 根據(jù)偏差函數(shù)值判別加工點相對直線的位置 坐標進給 沿減小誤差的方向進給一步 軌跡偏差計算 計算新加工點相對直線的位置 遞推算法 向 X向進給一步 xi 1 xi 1 插補的步驟 4 1插補原理與軟件設計 數(shù)字控制及裝備技術研究所InstituteofNumericalControlAndEquipmentTechnology 逐點比較法直線插補步驟 每進一步需要四個節(jié)拍 1 軌跡偏差判別 根據(jù)刀具當前位置 確定進給方向 2 坐標進給 使加工點向給定軌跡趨進 即向減少誤差方向移動 3 偏差計算 計算新加工點與給定軌跡之間的偏差 作為下一步判別依據(jù) 4 終點判別 判斷是否到達終點 若到達 結束插補 否則 繼續(xù)以上四個步驟 4 1插補原理與軟件設計 數(shù)字控制及裝備技術研究所InstituteofNumericalControlAndEquipmentTechnology 直線插補程序設計 第一象限直線插補的流程框圖 4 1插補原理與軟件設計 數(shù)字控制及裝備技術研究所InstituteofNumericalControlAndEquipmentTechnology 起點偏差 F0 0 0總步數(shù) n 3 2 5 插補運算過程 例4 1 加工第一象限直線OA 4 1插補原理與軟件設計 例4 2加工第一象限直線OE 如圖3 5所示 起點為坐標原點 終點坐標為E 4 3 試用逐點比較法對該段直線進行插補 并畫出插補軌跡 直線插補軌跡過程實例 4 1插補原理與軟件設計 直線插補運算過程 4 1插補原理與軟件設計 用L1 L2 L3 L4分別表示第 象限的直線 為適用于四個象限直線插補 插補運算時用 X Y 代替X Y 偏差符號確定可將其轉化到第一象限 動點與直線的位置關系按第一象限判別方式進行判別 這樣 靠近Y軸區(qū)域偏差大于零 靠近X軸區(qū)域偏差小于零 F 0時 進給都是沿X軸 不管是 X向還是 X向 X的絕對值增大 F