VB軟件_模擬逐點(diǎn)比較法逆圓弧插補(bǔ)的程序設(shè)計(jì)

1、宿遷學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目:基于VB數(shù)字積分法-、二象限逆圓插補(bǔ)訃算與仿真系（部）：機(jī)電工程系專業(yè)：自動(dòng)化（數(shù)控技術(shù)）班級(jí)：0 9數(shù)控本（2 ）姓名：李偉學(xué)號(hào)：200 9 0 7052指導(dǎo)老師（簽名）：劉淳起止時(shí)間:20 1 2年12月3日至2 0 1 2年 1 2月7日 共1周20 1 2年12月6日正文：數(shù)控原理與系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書一、課程設(shè)計(jì)的目的1）了解連續(xù)軌跡控制數(shù)控系統(tǒng)的組成原理。2）掌握逐點(diǎn)t匕較法插補(bǔ)的基本原理。3 ）握逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)的軟件實(shí)現(xiàn)方法。二.課程設(shè)計(jì)的任務(wù)逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)是最簡(jiǎn)單的脈沖増量式插補(bǔ)算法之一，其過程清晰，速度平 穩(wěn)，但一般只用于一個(gè)平面內(nèi)兩個(gè)坐標(biāo)軸的插

2、補(bǔ)運(yùn)算。其基本原理是在刀具按要求軌跡運(yùn)動(dòng)加工零件輪廓的過程中，不斷比較刀具與被加工零件輪廓之間的相對(duì) 位置，并根據(jù)比較結(jié)果決定下一步的進(jìn) 給方向，使刀具向減小偏差的方向進(jìn)給, 且只有一個(gè)方向的進(jìn)給。也就是說，逐點(diǎn) I：匕較法每一步均要比較加工點(diǎn)瞬時(shí)坐標(biāo) 與規(guī)定零件輪廓之間的距離，依此決定 下一步的走向。如果加工點(diǎn)走到輪廓外 面去了 ,則下一步要朝看輪廓內(nèi)部走;如 果加工點(diǎn)處在輪廓的內(nèi)部,則下一步要 向輪廓外面走，以縮小偏差,這樣周而復(fù) 始,直至全部結(jié)束，從而獲得一個(gè)非常接 近于數(shù)控加工程序規(guī)定輪廓的軌跡。逐 點(diǎn)比較法插補(bǔ)過程中的每進(jìn)給一步都要 經(jīng)過偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計(jì)算和終點(diǎn)判別四個(gè)節(jié)拍

3、的處理,其工作流程圖 如圖所示。三逐點(diǎn)比較法基本原理逐點(diǎn)鼎交法I象限逆圓插補(bǔ)在加工圓弧過程中，人們很容易聯(lián)想到使用動(dòng)點(diǎn)到圓心的距離與該圓弧的名 義行鼎交來反映加工偏差。假設(shè)被加工零件的輪廓為第I象限逆走向圓弧SE圓心在0(0 , 0 )，半徑為 R ,起點(diǎn)為S(XS,YS )，終點(diǎn)為E ( Xe,Ye),圓弧上任意加工動(dòng)點(diǎn)為N ( X i ,Yi)o 當(dāng)比較該加工動(dòng)點(diǎn)到圓心的距離麗與圓弧半徑R的大小時(shí),可獲得刀具與圓弧 輪廓之間的相對(duì)位置關(guān)系。當(dāng)動(dòng)點(diǎn)N(X i ,Yi)正好落在圓弧上時(shí),則有下式成立Xr +Yt2 =X; +Y =R2當(dāng)動(dòng)點(diǎn)N(Xi , Y i )落在圓弧外側(cè)時(shí)，則有下式成立X

4、 +Yt2 > X; +Y =R2當(dāng)動(dòng)點(diǎn)N ( X i ,Y i )落在圓弧內(nèi)側(cè)時(shí),則有下式成立x +Y; <X；+y：=R2由此可見，取逐點(diǎn)比較法圓弧插I卜的偏差函數(shù)表達(dá)式為F = X +Y； -R2當(dāng)動(dòng)點(diǎn)落在圓外時(shí)，為了減小加工誤差，應(yīng)向圓內(nèi)進(jìn)給，即向(-X )軸方向 走一步;當(dāng)動(dòng)點(diǎn)落在圓內(nèi)時(shí),應(yīng)向圓外進(jìn)給,即向(+Y )軸方向走一步。當(dāng)動(dòng)點(diǎn)正 好落在圓弧上且尚未到達(dá)終點(diǎn)時(shí),為了使加工繼續(xù)下去,理論上向(+Y)軸或(-X) 軸方向進(jìn)給均可以,但一般情況下約定向(-X)軸方向進(jìn)給。綜上所述，現(xiàn)將逐點(diǎn)比較法第I象限逆圓插補(bǔ)規(guī)則概括如下：當(dāng)F>0時(shí)，即"X,2 + X

5、 - " > 0，動(dòng)點(diǎn)落在圓外則向(-X )軸方向進(jìn)給一 步；當(dāng)F二0時(shí)，即ex/ +* -用二° ,動(dòng)點(diǎn)正好落在圓上約定向(-X)軸方向 進(jìn)給一步;當(dāng)Fv 0時(shí)，即f = xW_r vO,動(dòng)點(diǎn)落在圓內(nèi)，則向(+Y)軸方向進(jìn)給一 步。由偏差函數(shù)表達(dá)式可知，計(jì)算偏差F值，就必須逬行動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)、圓弧半徑 的平方運(yùn)算。顯然，在用硬件或匯編語言實(shí)現(xiàn)時(shí)不太方便。為了簡(jiǎn)化這些計(jì)算, 按逐點(diǎn)比較法直線插I卜的思路，也可以推導(dǎo)出逐點(diǎn)比較法圓弧插I卜過程中偏差函 數(shù)計(jì)算的遞推公式。假設(shè)第i次插I卜后，動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)為N (Xi,Yi),其對(duì)應(yīng)偏差函數(shù)為斥=xj+y;2_R2當(dāng)F i>0,

6、向(-X)軸方向進(jìn)給一步，則新的動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)值為Xi + l=Xi-l, Yi + l=Yi因此，新的偏差函數(shù)為島=X右 + Y-R2= (Xj -1)2 + 冷 _ R2:.2Fi+1= Fi-2Xi+l同理，當(dāng)F i <0,則向( + Y)軸方向進(jìn)給一步,則新的動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)值為Xi+1 二Xi ,Yi+ l = Yi + l因此，可求得新的偏差函數(shù)為"x 右 + 拓一，=x： + 化 + 1尸一，F(xiàn)i + l = Fi+2Yi + l將上式進(jìn)行t匕較，可以看出兩點(diǎn)不同:第一，遞推形式的偏差計(jì)算公式中僅有 加/減法以及乘2運(yùn)算，而乘2可等效成該二進(jìn)制數(shù)左移一位，這顯然比平方運(yùn)算 來得

7、簡(jiǎn)單。第二,進(jìn)給后新的偏差函數(shù)值與前一點(diǎn)的偏差值以及動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)N(Xi,Yi) 均有關(guān)系。由于動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)值隨看插補(bǔ)過程的進(jìn)行而不斷變化，因此，每插補(bǔ)一次，動(dòng) 點(diǎn)坐標(biāo)就必須修正一次，以便為下一步的偏差計(jì)算作好準(zhǔn)備。至此，將第I象限逆 圓弧插補(bǔ)的規(guī)則和計(jì)算公式匯總，見表（表2-1）第I象限逆圓弧插補(bǔ)計(jì)算公式差函數(shù)點(diǎn)ma給方向新偏差計(jì)算動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)修正i>0圓卜或圓外XFFi+i = Fi-2Xi + lXi+1 二 Xi-1 ,Yi+i二 Yii <0圓內(nèi)YF Fi + *Fi+ 2 Y i+ 1Xi +1 = Xi,Yi + i=Yi+ 1表2-1和直線插補(bǔ)一樣,圓弧插補(bǔ)過程也有終點(diǎn)判別問題

8、。當(dāng)圓弧輪廓僅在一個(gè)象限區(qū)域內(nèi)，其終點(diǎn)判別仍可借用直線終點(diǎn)判別的三種方法進(jìn)行，只是計(jì)算公式略 不同。二 | Xe-Xs | +|Ye- Ys|。X=max | Xe - Xs | , |Ye-Ys | Xl=|Xe-Xs| , X2= | Ye-Y s |式中 X S、Ys 被插補(bǔ)圓弧輪廓的起點(diǎn)坐標(biāo);b、插補(bǔ)象限和圓弧走向前面所討論的逐點(diǎn)比較法直線和圓弧插補(bǔ),均是針對(duì)第一象限直線和逆圓插 補(bǔ)這種特定情況進(jìn)行的。然而，任何數(shù)控機(jī)床都應(yīng)具備處理不同象限、不同走向 曲線的能力。四個(gè)象限中圓弧插補(bǔ)圓弧插補(bǔ)情況比直線插補(bǔ)復(fù)雜,不僅有象限問題,而且還有圓弧走向問題。 現(xiàn)以第I象限順圓S R 1插補(bǔ)為例，介

9、紹圓弧插補(bǔ)的特性。假設(shè)圓弧SE起點(diǎn)為S ( XS , YS),終點(diǎn)為E (Xe, Ye),圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)上。 與逆圓插補(bǔ)相似，當(dāng)某一時(shí)刻動(dòng)點(diǎn)N ( Xi , Yi )在圓弧的外側(cè)時(shí)，有FnO成立, 應(yīng)向-Y)軸方向進(jìn)給一步,以減小誤差;若動(dòng)點(diǎn)N(Xi,Yi)在圓弧內(nèi)側(cè)，則應(yīng) 向+ X )軸方向進(jìn)給一步。由此可推導(dǎo)出第I象限順圓廊卜偏差函數(shù)的遞推公式 如下：當(dāng)F40時(shí),向-Y )軸方向進(jìn)給一步，則新的動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)為Xi + 1 二Xi , Yi + l=Yi-l新動(dòng)點(diǎn)的偏差函數(shù)為F® = X 右 +Y-R2= Xf + 化-1)2- R2Fi + l=Fi-2Yj + 1當(dāng)Fi <

10、0時(shí)，向+ X)軸方向進(jìn)給一步,則新的動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)為Xi + 1 二 Xi + 1, Yi + 1= Yi新動(dòng)點(diǎn)的偏差函數(shù)為片+嚴(yán) X審 + 熄一，=（X” +1）2 + y2_ R2/.Fi + 1= Fi+2Xi + 1現(xiàn)將上式比較，可以看出它們有兩點(diǎn)不同：）當(dāng)Fi>0或Fiv 0時(shí)，對(duì)應(yīng)的進(jìn)給方向不同；2 ）插|卜計(jì)算公式中動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)的修正也不同，以至于偏差計(jì)算公式也不相同。進(jìn)一步還可根據(jù)上述方法推導(dǎo)出其他象限不同走向圓弧的插補(bǔ)公式。現(xiàn)將各種相應(yīng)偏差計(jì)算見表（表2-2）四個(gè)象限圓弧插補(bǔ)偏差計(jì)算與進(jìn)給方向線型F>0F<0偏差計(jì)算坐標(biāo)迸給偏差計(jì)算坐標(biāo)進(jìn)給S R1-AY+ AXNR

11、2F-2|Y | +1-F-AYF + 2|X|+1-F-AXSR31 Y|-L|Y|+ AY1 X|+1-|X |-AXNR4+AY+AXNR1-AX+AYSR2F-2 | X|+l-F+AXF+2|Y| + 1-F+ AYNR 3兇 - L 1 X|+ AX|Y| + L|Y |-AYSR4-AX-AY表2-2從表可以看出，當(dāng)按第I象限逆圓NR1進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算時(shí)，現(xiàn)若有意將X軸進(jìn) 給反向測(cè)可以走出第II象限順圓S R2來;或者若將Y軸進(jìn)給反向，則可以走出 SR4來；或者將X軸和Y軸的進(jìn)給均反向，則可以走出NR3來;并且這四種線型 （NR1、SR2、NR3、SR4）使用的偏差計(jì)算公式都相同，無

12、須改變。進(jìn)一步還可以看出,當(dāng)按第I象限逆圓NR1線型插補(bǔ)時(shí),現(xiàn)若將計(jì)算公式 坐標(biāo)X與Y對(duì)調(diào)，即把X當(dāng)作Y ,把Y當(dāng)作X,那么就可得到S R1的走向。類 似地通過改變進(jìn)給方向，利用SR1的公式就可獲得其余三種線型（N R 2、S R3、 NR4 ）的走向。下面，我們對(duì)圓弧逐點(diǎn)比較法作一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹。四算法描述（逐點(diǎn)比較法在VB中的具體實(shí)現(xiàn)）根據(jù)上述基本原理，我們可以知道逐點(diǎn)比較法圓弧廊卜需要設(shè)置兩個(gè)終點(diǎn)計(jì)器JIX=|Xe - Xs和恵Y二|Ye - Ys|,分別對(duì)X軸和Y軸進(jìn)行終點(diǎn)監(jiān)控。每當(dāng)X軸或Y軸產(chǎn)生一個(gè)溢出脈沖，相應(yīng)的終點(diǎn)計(jì)數(shù)器就作減1修正,直到為零,表明該坐標(biāo)已到終點(diǎn)，并停止其坐標(biāo)的累加

13、運(yùn)算。只有當(dāng)兩個(gè)坐標(biāo)軸均到達(dá)終點(diǎn) 時(shí)，圓弧插|卜才結(jié)束。乙二8<二6<人'Z= 6 X=1+£ * Z -8=6 dX-0<8=8d6=WZ=8ZS=8AfE二8X8=I+V 早乙 + I -=8d人+0>l- = Zd8t7=l-9Z = ZZV二 Lk'£二上X二【+如乙-9二ZJXv-0<9= 9dLS = l-SZ=9Z殲9 人方二9X9 二 1 +£ * 乙+ 1 -二9入+0>1 -二ST99=I-tzZ=SZ£=S 人'方二SX1-=1+乙¥乙+ 9 -二S人P +0&g

14、t;9HSA=l-SZ=izZ乙二以9-=1+1+6 -人+0>6-二£ dV8=I-Z=£l二£ 人X£X6-二 1+0憶+0二 £人+0> 0二乙£6=l-lZ=?Z0二乙人方二乙X01-= 1+（1-） *乙 + 6-二乙入+0> 6-二【dZ0二6i=i-oZ= iZI 人 P =IX-二 1 +S * 3-0=ldx-0=0dIn = oZ1-=0A ' S 二0X0=0dW44W®BF寫兩nsfrfw®BW申二篦田一焉日M工39 二 510F9 二 3>0-“XF 10=

15、3-2*2+ 1 二0X10 二l,Y10=5110=19 - 1二 111F10 二 0-次F 1 1=0 - 2*1+1 =-1xn 二 0 ,Y11二 5Ill =110 -1 = 0根據(jù)上述基本原理以及對(duì)預(yù)V B軟件編程的拿握，查閱參考相關(guān)文獻(xiàn)資料，編制了本課程設(shè)計(jì)的程序。Pr i va t e Sub Command 1_C 1 i ck()D im r As S ing 1 e , X As I n t e ger, Y As Intege r, c A s I n t e g e r , d A s In t eger, a A s S ingle, b As Sin g 1 e

16、 , pi As Single, m As In tege r , n AsI ntegerX = Int(Te x t 1)Y = In t (Texc = I n t (T e xt3)d = Int(Tex t 4)a = At n (A b s (Y / X)b = Atn( A bs(d / c)pi= 3. 14 1 59265m = X *X + Y *Yn = c * c + d *dPict urel. ForeC o 1 o r = vbB 1 ac kPict u re 1 .D r awWi d th = 2I f O p tionl Valuc= True Th e

17、nI f X <= 0 Or Y < 0 O r c<=0 Or d <OOrm <> nThe nPrint Msg B o x("非法數(shù)據(jù)！ "，4& "提示信息”)Els ePic turel.Line (5 00,5 0 0 )-( 500. 6 500)Pic t u rel.L i ne (5 00. 6500)-(5 5 0 0, 6 5 0 0)Picture 1. L i ne (5 4 00, 6 5 30)-(5 5 0 0,6 5 0 0)Pi c t ure 1 .Line(5400, 64 7

18、 0)- ( 5 500. 6500)Pictur e l.Line (5 3 0, 60 0 )(5 00,500)Pict urel.Lin6(470,600 )-(5 00,5 0 0 )Pict u re 1 .F o r e C olor = vbR e dPi c turel.D r awWidth = 5Sq r (X* X + Y* Y)*400P i ctur e l.Cir c le (500. 650 0 ), r, a , bEnd IfEls e If Option 2 . Va 1 u e = True The nI f X >= 0 Or Y< 0 O

19、rc>= 0 Ord <0 Or m <> n The nPrin t Msg Box ("非法數(shù)據(jù)！ ”, 4 & ”提示信息")E I sePic t u rel.L i n e (550 0,50 0 ) -(5500. 6 500) Picture 1 .Line ( 5 0 0, 6 5 00) -(57 0 0, 65 0 0) Pic t ure 1 .Line (5 6 00,6530) - ( 5700, 6500)Pic t ure 1 Line (5 6 0 0. 6470)-( 5 700. 6500) Pict ur

20、el Lin e (553 0 ,600)-(5 5 0 0, 5 00)Pict urel. L i ne (5470, 600)-(5500, 500) Pic t ur e l.Fo r eColor = vbRe dPictu r el. D r a wW i dt h = 5 r= Sqr(X * X + Y* Y) * 4 0 0Pi c turel.C i rcle (5500,650 0), r, , pi a. pi bEnd 1 fEnd 1 fE nd SubP r i vat e S ub Com man d 2_C1 i ck()Dim kt mJ, 1, n, F(

21、3 0 ), X(30), Y( 3 0) As Integer, a As I nte ger, b As Integer, c As In t eger» d A s In t egera= Int(Textl)b = I nt(T e x t 2)c = I nt (Tex t 3)d = I nt (Tex t4)m = 01 = 0k = 0F (m) = 0X (m) = aY(m) = bP i cture 1.ForeColor = vbG r e e nPi c ture 1 DrawWidth = 3j = Abs(Abs ( a ) - A b s(c)+ A

22、bs(Abs(b) - Abs ( d )Forml.Curre n tX = 200Form 1. Curre niY =200P rint 初始 M , ”進(jìn)給方向 M F(0)= 0 M X(0) =”& I m(T e xtl),H Y(0)=H& I n t (Tex t 2 ) Xe = M & I n t (Tc x t 3 )Ye = n & Int(Tex t 4), H ZI f O p t i o n 1. V alue = T r ue Then Forn = 1 To jI f F (m) >= 0 And j >0 The

23、nm = m + 11 = 1 4- 1F(m) = F(m - 1) 2 Abs(X (m - 1) )+ 1X (m) = X(m - 1) - 1Y(m) = Y (m -1)Pic t urel.Line (500 + 400* (a - 1), 65 00-400*(b + k)-(50 0+ 4 00 *(a- 1+ 1), 6 500- 400* (b+ k)Forml Cu r r e ntX = 200Form 1 Curr entY =20 0+ ni * 30 0P r i nt '第” & m & ”步 J 11 -AX ”F (M &

24、m & ” )=M & F(m), K X C & m & H)=H & X (m) , H Y(H & m & H)=H & Y ( m)Xe = H & In t (Text 3 ), H Ye = H & Int(Tcx( 4), H E = M & j nElsek = k + 1m = m+ 1F(m) = F(m 1) + 2* A b s(Y(ml) +1Y(m) = Y(m I)+ 1X (m) = X(m 一 1)P ict u r e 1. Line (50 0 + 400*0 *(a

25、一 1 ), 6500 - 400 * (b +Form 1.Cur r en t X = 200Form l.Cur r entY = 200 + Print "第” & m m & H)=H & 3), " Ye =End If Next n(a -I) , 650 0 -400* (b + k) )-(50 0 +40 k-D)& "步 M ,H X(m) , H ”& Int(Tcxt4),m * 300+ AYY (M & m叮& m &X & F(m ) , M X ( M &am

26、p; i & n) =n & Y (m) , H Xe = H & I n t (Text L =N&j- n; H MEls e I f Opti o n2.V a lue = True Then For n = 1 TojI f F(m) >= 0 Andj > OTh e nm = m + 1k = k+ 1F(m)= F(m - 1) 2* Abs (Y (m - 1) + 1X(m) = X(m 1)Y(m) = Y (m - 1) - 1Pict urel.Line (5 500+ 40 0 * (a-I) , 65 0 0 -4 00

27、* (b - k + 1 )-(5 5 00 + 400* (a- I),6 500- 4 00 *(b- k)Form 1 .Curren t X = 200Forml.CurrentY = 2 0 0+ m * 300Pr i nt "第” & m & ”步"，v -AY MF(H & m & 0 )=H & F(m), H X (M & m & H)=n & X(m), H YC & m & M) = H & Y (m), " Xe =”& Int(Te x，M

28、Ye = ”& Int(Te x 14) L = M & j nE I se1= 1 + 1m = m + 1F (m) = F(m 1) + 2 * Ab s (X(m 1)+ 1Y(m) = Y(m - 1)X (m) = X(m -1)1P i ctu rel.Line (55 0 0 + 400 * (a - I) , 6500 - 400 * (b - k ) >(5500 + 4 00*(a -1 + 1 ), 6500 - 4 0 0 * ( b - k)Forml.Cu r r e n t X = 200Forml.Cu r r e ntY = 2 0 0

29、 + m * 300Print M 第” & m & ”步”，” -AX ”，M F(M & m & M)=u & F (m),u X(n & m & ”)=M & X(m), ” Y(“ & m & X & Y(m), ” X e i & Int(Text3), n Ye = M & In t (Text4), ” £ =" & jnEnd I fNext nEnd IfEnd SubPri v a te Sub Command3_C 1 ick()Textl.Tex t =,MTex t 2 .T e xt = ,M,Tex t 3 .Te x t = ,H,Tex t4.Text =,H,Pi c turel.CIsFo r m 1 .Cl sEn d Su b六、各象限選例展示r »-»ro莎 ft ?C0A07052j6* A園Mo J ®園創(chuàng)3? T5Hi ©聽客令 鈣處七0.0l!S36O x I1S20o文件e工脛也 枯式g 膽 運(yùn)行cs憲xaqj劉接程序 也口電）嘶世）B®_|O_妙工用1 (123如)PsS <F«rr»! fr»)F*r