VB软件模拟逐点比较法逆圆弧插补地程序设计

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1、wordxxxx 学 院课 程 设 计 说 明 书设计题目：逐点比拟法逆圆弧插补的程序设计 系 (部)： 机电工程系 专 业： 自动化数控技术 班 级： 08数控本1班 姓 名： 学 号： 指导教师签名： 起止时间：20 11年 12月 5 日至20 11年 12月 9 日共 1 周20 11 年 12 月 11 日目录一 课程设计的目的.1二 课程设计的任务.1三 逐点比拟法根本原理.1四 算法描述6五 具体算法程序10六 各象限选例展示17七 心得体会 .19八 参考文献.19正文：数控原理与系统课程设计说明书一、课程设计的目的1） 了解连续轨迹控制数控系统的组成原理。2) 掌握逐点比拟法

2、插补的根本原理。3握逐点比拟法插补的软件实现方法。二课程设计的任务逐点比拟法插补是最简单的脉冲增量式插补算法之一，其过程清晰，速度平稳，但一般只用于一个平面内两个坐标轴的插补运算。其根本原理是在刀具按要求轨迹运动加工零件轮廓的过程中，不断比拟刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据比拟结果断定下一步的进给方向，使刀具向减小偏差的方向进给，且只有一个方向的进给。也就是说，逐点比拟法每一步均要比拟加工点瞬时坐标与规定零件轮廓之间的距离，依此决定下一步的走向。如果加工点走到轮廓外面去了，如此下一步要朝着轮廓内部走；如果加工点处在轮廓的内部，如此下一步要向轮廓外面走，以缩小偏差，这样周而复始，直至全

3、部完毕，从而获得一个非常接近于数控加工程序规定轮廓的轨迹。逐点比拟法插补过程中的每进给一步都要经过偏差判别、坐标进给、偏差计算和终点判别四个节拍的处理，其工作流程图如下列图。 逐点比拟法I象限逆圆插补在加工圆弧过程中，人们很容易联想到使用动点到圆心的距离与该圆弧的名义半径进展比拟来反映加工偏差。假设被加工零件的轮廓为第象限逆走向圆弧SE，圆心在O0，0，半径为R，起点为SXS，YS，终点为EXe，Ye，圆弧上任意加工动点为NXi，Yi。当比拟该加工动点到圆心的距离与圆弧半径R的大小时，可获得刀具与圆弧轮廓之间的相对位置关系。当动点NXi，Yi正好落在圆弧上时，如此有下式成立当动点NXi，Yi落

4、在圆弧外侧时，如此有下式成立当动点NXi，Yi落在圆弧内侧时，如此有下式成立由此可见，取逐点比拟法圆弧插补的偏差函数表达式为当动点落在圆外时，为了减小加工误差，应向圆内进给，即向(X)轴方向走一步；当动点落在圆内时，应向圆外进给，即向(Y)轴方向走一步。当动点正好落在圆弧上且尚未到达终点时，为了使加工继续下去，理论上向(+Y)轴或(X)轴方向进给均可以，但一般情况下约定向(X)轴方向进给。 综上所述，现将逐点比拟法第象限逆圆插补规如此概括如下：当F0时，即0，动点落在圆外，如此向(X)轴方向进给一步；当F0时，即=0，动点正好落在圆上，约定向(X)轴方向进给一步；当F0时，即0，动点落在圆内，

5、如此向()轴方向进给一步。 由偏差函数表达式可知，计算偏差F值，就必须进展动点坐标、圆弧半径的平方运算。显然，在用硬件或汇编语言实现时不太方便。为了简化这些计算，按逐点比拟法直线插补的思路，也可以推导出逐点比拟法圆弧插补过程中偏差函数计算的递推公式。假设第i次插补后，动点坐标为NXi，Yi，其对应偏差函数为当Fi0，向(X)轴方向进给一步，如此新的动点坐标值为Xi1=Xi1， Yi1=Yi因此，新的偏差函数为 Fi1=Fi2Xi1 同理，当Fi0，如此向()轴方向进给一步，如此新的动点坐标值为Xi1=Xi， Yi1=Yi1因此，可求得新的偏差函数为 Fi1=Fi2Yi1 将上式进展比拟，可以看

6、出两点不同：第一，递推形式的偏差计算公式中仅有加/减法以与乘2运算，而乘2可等效成该二进制数左移一位，这显然比平方运算来得简单。第二，进给后新的偏差函数值与前一点的偏差值以与动点坐标NXi，Yi均有关系。由于动点坐标值随着插补过程的进展而不断变化，因此，每插补一次，动点坐标就必须修正一次，以便为下一步的偏差计算作好准备。至此，将第象限逆圆弧插补的规如此和计算公式汇总，见表表2-1 第象限逆圆弧插补计算公式偏差函数动点位置进给方向 新偏差计算 动点坐标修正Fi0在圆上或圆外XFFi1Fi2Xi1Xi1Xi1， Yi1YiFi0在圆内YF Fi1Fi2Yi1Xi1Xi，Yi1Yi1表2-1和直线插

7、补一样，圆弧插补过程也有终点判别问题。当圆弧轮廓仅在一个象限区域内，其终点判别仍可借用直线终点判别的三种方法进展，只是计算公式略不同。|XeXs|YeYs|max|XeXs|，|YeYs| 1|XeXs| ，2|YeYs| 式中 XS、Ys 被插补圆弧轮廓的起点坐标；Xe、Ye 被插补圆弧轮廓的终点坐标。b、插补象限和圆弧走向前面所讨论的逐点比拟法直线和圆弧插补，均是针对第一象限直线和逆圆插补这种特定情况进展的。然而，任何数控机床都应具备处理不同象限、不同走向曲线的能力。四个象限中圆弧插补圆弧插补情况比直线插补复杂，不仅有象限问题，而且还有圆弧走向问题。现以第象限顺圆SR1插补为例，介绍圆弧插

8、补的特性。假设圆弧SE起点为SXS，YS，终点为EXe，Ye，圆心在坐标原点上。与逆圆插补相似，当某一时刻动点NXi，Yi在圆弧的外侧时，有F0成立，应向(Y)轴方向进给一步，以减小误差；假如动点NXi，Yi在圆弧内侧，如此应 向(X)轴方向进给一步。由此可推导出第象限顺圆插补偏差函数的递推公式如下： 当Fi0时，向(Y)轴方向进给一步，如此新的动点坐标为Xi1Xi ， Yi1Yi1 新动点的偏差函数为 Fi1Fi2Yi1当Fi0时，向(X)轴方向进给一步，如此新的动点坐标为 Xi1Xi1， Yi1Yi新动点的偏差函数为 Fi1Fi2Xi1 现将上式比拟，可以看出它们有两点不同：1当Fi0或F

9、i0时，对应的进给方向不同；2插补计算公式中动点坐标的修正也不同，以至于偏差计算公式也不一样。进一步还可根据上述方法推导出其他象限不同走向圆弧的插补公式。现将各种相应偏差计算见表表2-2 四个象限圆弧插补偏差计算与进给方向线型F0F0偏差计算坐标进给偏差计算坐标进给SR1NR2SR3NR4F2|Y|1F|Y|1|Y|YYYYF2|X|1F|X|1|X|XXXXNR1SR2NR3SR4F2|X|1F|X|1|X|XXXXF2|Y|1F|Y|1|Y|YYYY表2-2从表可以看出，当按第象限逆圆NR1进展插补运算时，现假如有意将X轴进给反向，如此可以走出第象限顺圆SR2来；或者假如将Y轴进给反向，如

10、此可以走出SR4来；或者将X轴和Y轴的进给均反向，如此可以走出NR3来；并且这四种线型NR1、SR2、NR3、SR4使用的偏差计算公式都一样，无须改变。 进一步还可以看出，当按第象限逆圆NR1线型插补时，现假如将计算公式坐标X与Y对调，即把X当作Y，把Y当作X，那么就可得到SR1的走向。类似地通过改变进给方向，利用SR1的公式就可获得其余三种线型NR2、SR3、NR4的走向。下面，我们对圆弧逐点比拟法作一个简要的介绍。四算法描述逐点比拟法在VB中的具体实现根据上述根本原理，我们可以知道逐点比拟法圆弧插补需要设置两个终点计器JX|Xe Xs|和JY|Ye - Ys|，分别对X轴和Y轴进展终点监控

11、。每当X轴或Y轴产生一个溢出脉冲，相应的终点计数器就作减1修正，直到为零，明确该坐标已到终点，并停止其坐标的累加运算。只有当两个坐标轴均到达终点时，圆弧插补才完毕。如如下图所示，圆弧起点S4，-1，终点-1，4，且存放器位数N3，当插补开始时，被积函数存放器初值分别为JVXYs-1和JVYXs4，终点判别存放器JX|Xe Xs|-1和JY|Ye - Ys|5.该圆弧插补运算过程如下表所示，插补轨迹如如下图折线所示。序号工作节拍第一拍偏差判别第二拍坐标进给第三拍第四拍终点判别偏差计算坐标修改起点F0=0X0=5,Y0=-10=111F0=0-XF1=0-2*5+1=-9X1=4,Y1=-11=0

12、-1=102F1=-90+YF2=-9+2*(-1)+1=-10X2=4,Y2=02=1-1=93F2=-100+YF3=-10+2*0+1=-9X3=4,Y3=13=2-1=84F3=-90+Y F4=-9+2*1+1=-6X4=4,Y4=24=3-1=75F4=-60+YF5=-6+2*2+1=-1X5=4,Y5=35=4-1=66F5=-10-X F7=6-2*4+1=-1X7=3,Y7=47=6-1=48F7=-10-X F9=8-2*3+1=3X9=2,Y9=59=8-1=210F9=30-X F10=3-2*2+1=0X10=1,Y10=510=9-1=111F10=0-X F11

13、=0-2*1+1=-1X11=0,Y11=511=10-1=0根据上述根本原理以与对预VB软件编程的掌握，查阅参考相关文献资料，编制了本课程设计的程序。程序充分采用了循环结构以与选择结构的根本编程方法，对于四个象限分别进展了编程，并应对各种可能出现的错误做了相应的处理，其中包括：1、 输入错误导致象限选择与实际输入不一致；2、 输入错误导致输入两点与角度为元素构成的圆弧不以原点为圆心；3、 其他微小错误；程序编制思路根本参考文献资料基于Visual Basic编程软件的数控插补计算与设计方法一书，具体采用专攻一个象限以通晓其原理，从而推与其他象限的做法，剩下了大量的时间。在编制程序的过程中，不断进展调试。并不断纠正错误，其中主要的两种错误如下附两幅图片所示。输入错误导致象限选择与实际输入不一致；输入错误导致输入两点与角度为元素构成的圆弧不以原点为圆心；这些恰恰都是不符合要求的输入，必须通过提示来提醒用户，以正确地输入，达到正确使用本软件的目的。六、各象限选例展示第一象限第二象限第三象限第四象限九 心得体会十 参考文献 【1】汪木兰主编.数控原理与系统.机械工业，2004【2】李金泽主编.基于Visual Basic编程软件的数控插补计算与设计方法.机械工业，2007年标准文档