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直接函数法圆弧插补

   2-39是第象限的逆时针方向圆弧,圆心在坐标系的原点。参考圆的方程,引进误差函数用来选择适当的进给方向。

对于圆弧上的点

         =0            2-46

对于圆外的点

0

对于圆内的点

0

2-39 象限圆弧

2-40 圆弧插补各卦限的进给方向

为了使进给方向每次最多改变45°,仍旧划分078个卦限,将各卦限内的圆弧插补,都统一用“0”卦限的公式进行计算。每个卦限中又都有顺时针圆弧和逆时针圆弧两种情况,8个卦限中顺圆与逆圆的进给方向标在图2-40中,均用 代表。它们在 坐标系中的实际进给方向可根据卦限及圆弧走向用表2-10进行变换。显然,当每次插补运算时,除判断是否到达终点外,还要判断是否到达卦限的边界。如图2-39中第象限的逆圆在“0”卦限限时,它是沿+ 向或- + 向进给的,到达“1”卦限的边界后,应改为沿- 向或- + 向进给。

2-10     直线插补时进给方向的坐标变换

    

       

       

v

u,v

v

u,v

0

-y

+x, -y

+y

-x, +y

1

+x

+x, -y

-x

-x, +y

2

+x

+x, +y

-x

-x, -y

3

+y

+x, +y

-y

-x, -y

4

+y

-x, +y

-y

+x, -y

5

-x

-x, +y

+x

+x, -y

6

-x

-x, -y

+x

+x, +y

7

-y

-x,-y

+y

+x, +y

 

将公式(2-46)转换为坐标,并在“0”卦限中推导误差函数的变化。对逆时针圆弧,当0时,应走+-;当0时,应走+。当往+走一步时

                          =

                      =2+1                            2-47

而往-+向同时走一步时

=

                            =

                       =-2                     2-48

对顺时针圆弧,则或者走-0时),或者走+-0时)。当往-向走一步时,可求出

              =-2+1               2-49

+-向同时走一步时,可求出

             =2-2+2              2-50

引入循环变量可得

    +1= +1

=0时,为圆弧上的起始点(如图2-39中的点)。此时 0=0

0时,轨迹到达圆外。此时,对于“0”或偶数卦限的逆时针圆弧及奇数卦限的顺时针圆弧,+1次进给应为方向。对于奇数卦限逆时针圆弧及“0”或偶数卦限顺时针圆弧,+1次进给应为方向。

0时,轨迹则到达圆上或进入圆内。此时,对“0”或偶数卦限的逆时针圆弧及奇数卦限的顺时针圆弧,+1次进给应为方向。对于奇数卦限的逆时针圆弧及“0”或偶数卦限的顺时针圆弧,+1次进给应为方向。

以上各种情况下的实际进给方向,可参照表2-10得到。误差函数计算统一使用“0”卦限中推导的公式(2-47)、(2-48)(逆时针圆弧)或(2-49)、(2-50)(顺时针圆弧)。为此,要统一变换为坐标,且坐标的走向与实际进给方向的关系要与图2-40“0”卦限情况一样。

除根据误差函数、卦限及圆弧走向判断本次应进给的方向外,插补运算还包括下列步骤:

1) 计算Fi+1);

2) 修正并得到新的坐标值ui+1)和vi+1);

3) 存入应进给方向的符号;

4) 计算误差函数Fi+1);

5) 检查进给后是否到达卦限的边界;

6) 检查进给后是否到达预定圆弧的终点。

除了直线插补与圆弧插补外,DFB法还可以推广到用方程

描述的一般二次曲线。但由于在计算误差函数时,要与各系数作乘法运算,将使插补运算的速度显著变慢。在这种情况下,只好损失一些进给速度,而对于像抛物线这种二次曲线的特例,用直接函数法进行插补运算的速度则与圆弧插补时相当。此外,DFB法也可以推广到极坐标。这时,阿基米德螺旋线的插补可以归并为直线插补。