逐点比较法直线插补原理演示幻灯片.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数控技术及装备,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数控技术及装备,4-1 插 补 原 理 与 程 序 设 计,第四讲,插补原理与程序设计,机械工程学院,School of Mechanical Engineering,Xian Jiaotong University,数控技术及装备,1,一.插补的概念：,1、插补,沿着规定的轮廓、在轮廓的起点和终点之间确定若干个中间点的方法。即“插入”“补上”运动中间点的坐标。,实质上是完成“,数据点的密化,”工作。,插补精度和插补速度直接决定了数控系统的控制精度和控制速度，所以插补程序是CNC系统控制软件的核心。,理解插补,：数控机床刀具轨迹不是连续的，因为它是数字量.,插补,分直线插补和曲线插补:,直线和圆弧是构成工件轮廓的基本线条，大多数CNC系统都具有,直线和圆弧的插补功能,。高档CNC系统还具有抛物线、螺旋线等插补功能。,2,2.插补算法：,实现插补的具体计算方法,3.常见插补算法分类,：,插补算法的好坏，直接影响系统的控制速度和零件的加工精度。人们不断探求计算速度快、稳定性好、精度高的插补算法。,脉冲增量插补法,数字增量插补法,逐点比较法,数字积分法,最小偏差法,目标点跟踪法,单步追综法,时间分割法,（用于开环系统）,（用于闭环系统）,扩展DDA法,角度逼近插补法,3,脉冲增量插补算法,该插补为,行程标量,插补，常用于开环系统。每次插补结束产生一个行程增量，以脉冲的方式输出。一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫做,脉冲当量,，通常用 表示。,普通精度机床 ，较精密机床 。,数字增量插补算法,该插补为,时间标量,插补，分两步进行。首先计算出插补周期内各坐标轴的增量值，称为,粗插补,；然后再跟据采样得到的实际位置增量计算跟随误差，得到速度指令输出给伺服驱动系统，称为,精插补,。适用于闭环或半闭环系统。,4,数字增量插补算法中，粗插补由软件完成，精插补可以由软件，也可以由硬件完成。,精插补由硬件完成：如日本FANUC公司的FANUC3、6，见图41,粗、精插补由软件完成：如美国Allen-Bradley(A-B,公司,)的9/260，见图42,5,二、,脉冲增量插补算法,特点：,行程标量插补,每次插补的结果仅产生一个单位的行程增量（一个脉冲当量）。在计算过程中，不断向各个坐标轴发出互相协调的进给脉冲。以脉冲的方式输出给步进电机。其基本思想是：用折线来逼近曲线（包括直线）。,插补速度与进给速度密切相关,进给速度难以提高，当脉冲当量为,10m,时，采用该插补算法所能获得最高进给速度是,4,5m/min,。,脉冲增量插补算法的实现方法较简单,常用于开环系统。,6,（一）逐点比较法,基本思路,：,当刀具按要求的轨迹移动时，每走一步都要与规定的轨迹比较，根据比较的结果决定下一步的移动方向，使刀具向减小偏差的方向并趋向终点移动。,特点,：,运算直观，插补误差小于,一个脉冲当量，输出脉冲均匀，,速度变化小，调节方便。,(0,0),X,Y,(1,0),(1,1),(2,1),(2,2),(3,2),(0,0),X,Y,(1,0),(1,1),(2,1),(2,2),(3,2),7,A(X,e,Y,e,),(0,0),X,Y,插补原理,:,设,P,点为直线上一 点,则公式,:,Y,i,/X,i,=Y,e,/,X,e,成立,动点P与直线的位置关系:,动点P在直线上 F=0,1.逐点比较法直线插补算法,P(X,i,Y,i,),F0,F=0,根据偏差函数F的计算值，可确定加工点相对于直线,的位置，然后，让动点P沿减小误差的方向进给一步。,动点P在直线上方 F0,动点P在直线下方 F0,当,F,0 +X向进一步；,当F0,+Y向进一步,定义偏差函数(偏差判别式)：,8,F,i+1,i,=x,e,y,i,-(x,i,+1)y,e,=F,i,i,-y,e,向+Y向进给一步：y,i+1,=y,i,+1,F,i,i+1,=,x,e,(y,i,+1),-x,i,y,e,=F,i,i,+x,e,终点判别,：判别是否到达终点，未到达则返回，继续插补；到终点则停止。,偏差判别,：根据偏差函数值判别加工点相对直线的位置。,坐标进给,：沿减小误差的方向进给一步。,偏差计算,：计算新加工点相对直线的位置。,P,(,x,i,y,i,),P,(,x,i+1,y,i,),递推算法,：,向+X向进给一步：x,i+1,=x,i,+1,插补的步骤,：,A,(,x,e,y,e,),(0,0),X,Y,9,逐点比较法直线,插补步骤,：,（每进一步需要四个节拍）,1.,偏差判别,：,根据刀具当前位置，,确定进给方向。,2.,坐标进给,：,使加工点向给定轨迹,趋进，即向减少误差方向移动。,3.,偏差计算,：,计算新加工点与给定,轨迹之间的偏差，作为下一步,判别依据。,4.,终点判别,：,判断是否到达终点，,若到达，结束插补；否则，,继续以上四个步骤。,插补结束,插补开始,偏差判别,坐标进给,偏差计算,终点判别,Y,N,10,X,Y,Y,O(0,0),A(3,2),(1,1),(2,1),(2,2),(1,0),起点偏差,：,F,0,0,=0,总步数：,n=3+2=5,脉冲数,偏差判别,坐标进给,偏差计算,终点判别,起点,F,0,0,=0,n=5,1,F,0,0,=0,X,F,1,0,=F,0,0,-Y,e,=-2,n=5-1=4,2,F,1,0,=-20,X,F,2,1,=F,1,1,-Y,e,=-1,n=3-1=2,4,F,2,1,=-10,X,F,3,2,=F,2,2,-Y,e,=0,n=1-1=0,插补运算过程,例4-1：,加工第一象限直线OA,11,例4-2 加工第一象限直线OE，如图3-5所示，起点为坐标原点，终点坐标为,E,（4，3）。试用逐点比较法对该段直线进行插补，并画出插补轨迹。,图3-5 直线插补轨迹过程实例,12,例4-2 直线插补运算过程,13,直线插补程序设计,需要进行的计算：,（,1,）向,X,坐标发送脉冲后新偏差值：,（2）向Y坐标发送脉冲后新偏差值：,（3）向X坐标发送脉冲后终点判别：,（4）向Y坐标发送脉冲后终点判别：,插补前将坐标数据符号与数据本体分离，用数据本体进行插补计算，由数据符号确定坐标进给方向。,14,直线插补程序设计,(,第一象限直线插补的流程框图）,开始,初始化,:Xe,Ye,n,F=0,F0?,+X向走一步,F=F-Ye,n=n-1,F=F+Xe,+Y向走一步,n=0?,结束,N,Y,N,Y,偏差判别,偏差计算,坐标进给,终点判别,15,四个象限直线插补的算法,用,L1,、,L2,、,L3,、,L4,分别表示第、象限的直线。,为适用于四个象限直线插补，插补运算时用,X,，,Y,代替,X,，,Y,，偏差符号确定可将其转化到第一象限，动点与直线的位置关系按第一象限判别方式进行判别。,这样，靠近,Y,轴区域偏差大于零，靠近,X,轴区域偏差小于零。,F,0,时，进给都是沿,X,轴，,不管是,X,向还是,X,向，,X,的绝对值增大；,F,0,时，进给都是沿,Y,轴，,不论,Y,向还是,Y,向，,Y,的绝对值增大。,四个象限直线的偏差符号,和插补进给方向,如图所示。,16,开始,初始化,|X,e,|，|Y,e,|,|X,e,|Y,e,|,F,0,F,F,Y,e,沿X,e,向走一步,=0,F,F,X,e,沿Y,e,向走一步,结束,-1,四象限直线插补流程图,Y,N,17,四个象限的直线插补规律,F0,F0,L,2,F0,F0,L,3,F0,F0,L,4,F0,F0,L,1,O,Y,x,按照以上的插补规律，可编制出逐点比较法直线插补的程序。下面是编制的,演示程序,。,用,X,和,Y,代替,X,和,Y,，四个象限插补计算统一起来；不同象限的坐标进给方向由坐标值的符号来确定。,18,