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直接函数法圆弧插补 |
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图2-39是第Ⅰ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
图2-39 第Ⅰ象限圆弧
图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0~7共8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
和
,
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Ⅰ象限的逆圆在“0”卦限限时,它是沿+ 向或- 和+ 向进给的,到达“1”卦限的边界后,应改为沿- 向或- 和+ 向进给。
表2-10
直线插补时进给方向的坐标变换
将公式(2-46)转换为和坐标,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+和-;当0时,应走+。当往+走一步时
= =2+1 (2-47) 而往-与+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+和-(0时)。当往-向走一步时,可求出 =-2+1 (2-49) 往+与-向同时走一步时,可求出 =2-2+2 (2-50) 引入循环变量可得 (+1)= ()+Δ(+1) 当=0时,为圆弧上的起始点(如图2-39中的点)。此时 (0)=0。 当 ()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次进给应为和方向。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。 当()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次进给应为和方向。 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,要统一变换为和坐标,且和坐标的走向与实际进给方向的关系要与图2-40中“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F(i+1); (2) 修正并得到新的坐标值u(i+1)和v(i+1); (3) 存入应进给方向的符号; (4) 计算误差函数F(i+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。 |