插补算法与数控编程.doc

机电控制工程技术 陈 殿 生 北航机器人研究所 任务牵引－问题驱动 课程内容 序号 日期 节数 教 学 内 容 备 注 1 3.1 2 机电控制工程的历史与现状 机电控制工程的基本概念和系统组成 理论 2 3.8 2 机电一体化系统总体设计，项目研发计划书 理论 3 3.15 2 传感器分类、常用传感检测系统设计（编码器） 理论 4 3.22 2 伺服驱动系统设计（直流伺服电机） 理论 5 3.29 2 机电系统建模、仿真与分析 理论 6 4.5 2 MATLAB软件操作与教学机器人系统建模、仿真与分析上机 上机 7 4.12 2 直线运动单元建模仿真分析与速度控制实验 实验 8 4.19 2 微机控制系统的设计与开发方法 理论 9 4.26 2 步进电机驱动控制系统设计 理论 10 5.3 2 单片机开发板介绍与开发软件操作 上机 11 5.10 2 直线运动单元速度控制系统软件设计方法 上机 12 5.17 2 直线运动单元速度控制系统软件设计实现 实验 13 5.24 2 插补算法与数控编程 理论 14 5.31 2 插补算法软件设计 上机 15 6.7 2 数控编程与加工实验 实验 16 6.14 2 研讨课 机电控制技术前沿发展趋势 研讨 机电控制工程技术 插补算法及数控编程 1 插补算法 2 数控编程 插补原理 概述 ? 逐点比较法 插补技术是数控系统的核心技术 §2-1 概述 1. 插补的定义 加 N3G01X-45000Y-75000F150 §2-1 概述 1. 插补的定义 数据密集化的过程。数控系统根据输入的基本数 据（直线起点、终点坐标，圆弧圆心、起点、终点 坐标、进给速度等）运用一定的算法，自动的在有 限坐标点之间形成一系列的坐标数据，从而自动的 对各坐标轴进行脉冲分配，完成整个线段的轨迹分 析，以满足加工精度的要求。 要求：实时性好，算法误差小、精度高、速度均匀性好 数学模型：直线、圆弧、二次曲线、螺旋线、自由曲线等 §2-1 概述 2. 分类 插补是数控系统必备功能， 中由硬件完成， 中由软件实现，两者原理相同。 NC CNC 基准脉冲插补（脉冲增量插补） ? 逐点比较法 ? 数字积分法 数据采样插补（单位时间） 脉冲增量插补 每次插补时在一个轴上仅产生单个的行程增量，以一个脉冲的方 式输出，实现一个脉冲当量的位移。 脉冲当量：在数控机床中，一个脉冲所对应的坐标轴的移动量， 也称为位置控制分辨率。 适用于以步进电动机为驱动装置的开环数控系统 常用的脉冲增量插补算法有逐点比较法和数字积分法 §2-2 逐点比较法 应用广泛，能实现平面直线、圆弧、二次曲线插补，精 度高。 一、逐点比较法直线插补 y A(x ,y ) e e 脉冲当量δ 相对于每个脉冲信号， 机床移动部件的位移， 常见的有：0.01mm 0.005mm 0.001mm o x §2-2 逐点比较法 一、逐点比较法直线插补 1. 基本原理 在刀具按要求轨迹运动加工零件轮廓的过程中，不 断比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据 比较结果决定下一步的进给方向，使刀具向减小误差的 方向进给。其算法最大偏差不会超过一个脉冲当量δ。 每进给一步需要四个节拍： 偏差判别 坐标进给 新偏差计算 终点比较 §2-2 逐点比较法 y 一、逐点比较法直线插补 2. 算法分析（第Ⅰ 象限） F0 A(x ,y ) e e 偏差判别 y j ? x i 直线上 y e e x x e y x y ? j i e ? 0 P(x ,y ) i j F0 直线上方 y j x i ? y e e x xe y x y ? j i e ? 0 o x 直线下方 x y x y 0 ? ? ? e j i e y y j e x i x e 偏差判别函数 F ? ? ij x y x y e j i e ? ? ? 0点在直线上 ? ? 0点在直线上方 0点在直线下方 ? ? ? §2-2 逐点比较法 一、逐点比较法直线插补 y A(x ,y ) e e 2. ） 算法分析（第Ⅰ 象限 F0 坐标进给 直线上 F ij ? 0 + x + y △ △ 或 方向 F0 直线上方 F ij ? 0 + x △ 方向 o x 直线下方 F ij ? 0 + y方向 △ 新偏差计算 + x △ 进给： F 1 i ? , j ? x ? ( i 1) e xe y j ? xi ye ? ye ? Fi , j ? ye e y x yx ? ( i 1) e xe y j ? xi ye ? ye ? Fi , j ? ye ? ? j + y △ 进给： F i, j ?1 ?x ( 1) xe y j ? xi ye ?