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一种插补中确定中间点的方法技术

技术编号:4223760 阅读:188 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开一种插补中确定中间点的方法,针对正弦函数类所需路径或轮廓线,包括正弦曲线、椭圆曲线、圆弧曲线,根据拟合误差的要求确定所述曲线的分段或中间点;从而在保证拟合精度前提下,减少分段段数或中间点的个数。因此,这种方法既能满足插补拟合精度要求,又可以减小插补运算量从而提高插补的整体速度。

【技术实现步骤摘要】
专利说明
本专利技术涉及一种控制物体运动轨迹的插补方法,属于计算机数控领域。
技术介绍
1、插补的任务 数控系统广泛应用于机械运动轨迹的控制,可以控制机床、机器人、缝纫机、焊接机等的运动轨迹。所需路径或轮廓线的“插补”是数控技术的关键。 插补的任务就是在所需轨迹或说所需路径或轮廓线Q的二个已知点间插入若干个中间点,并确定所述中间点的位置坐标值。 插补所得结果将依次送给直线插补器;对应一组相邻二点的位置坐标值,直线插补器产生一组分布均匀的脉冲序列,并通过步进马达或伺服系统控制受控对象运动,产生一个直线段的运动轨迹。或者,插补所得结果直接以数值方式依次送给伺服系统,控制受控对象运动;对应一组相邻二点的位置坐标值,产生一个直线段的运动轨迹。受控对象整个运动轨迹将是一个由上述首尾相接的直线段构成的折线,折线的起点、终点、中间点与所需路径或轮廓线Q的对应起点、终点、中间点重合。换句话说,在所需路径或轮廓线Q的二个端点间插入若干个中间点,将曲线Q上相邻二点以直线段连接,这些首尾相接的直线段构成的折线就是受控对象的运动轨迹。 插补的目的就是确定受控对象的运动轨迹,使之尽可能接近所需路径或轮廓线Q;或者说,插补的目的就是确定所述的折线,也即受控对象的运动轨迹,以此拟合所需路径或轮廓线Q,且拟合误差不超过允许值。 插补中所述中间点的确定直接影响插补的拟合精度与运算量。 2、现状 对于整圆或1/4圆曲线,其中间点的确定方法已经解决。对于正弦函数描述的曲线,如正弦曲线、椭圆曲线、设有替代曲线的圆曲线,尚未见依据拟合误差的要求确定分段或中间点的统一方法;而所述的分段或中间点的设置将直接影响插补的拟合精度与运算量。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对正弦函数类所需路径或轮廓线,包括正弦曲线、椭圆曲线、圆弧曲线,提出一种根据拟合误差的要求确定所述曲线的分段或中间点的统一方法;从而在保证拟合精度前提下,减少分段段数或中间点的个数。因此,这种方法既能满足插补拟合精度要求,又可以减小插补运算量从而提高插补的整体速度。 本专利技术的目的是按如下技术方案实现的 1、本专利技术所述的,其所针对的所需路径或轮廓线Q上的点的位置坐标ΩP(p=1、2、3、……、mΩ)中包括有一个或若干个坐标Ψk(k=1、2、3、……、mΨ),对应所述一个或若干个坐标Ψk(k=1、2、3、……、mΨ)的坐标函数分别可以表示为以参数t为自变量、幅值分别为Hk(k=1、2、3、……mΨ)、初始相位分别为αk(k=1、2、3、……、mΨ)、周期相同为(2π/ω)的正弦函数,其表达式为 Ψk(t)=Hk sin(ωt+αk)(k=1、2、3、……、mΨ),(1-1) 所述曲线Q对应坐标Ψk(k=1、2、3、……、mΨ)的坐标函数指的是描述所述曲线Q上的点的位置坐标Ψk(k=1、2、3、……、mΨ)变化的以参数t为自变量的函数,参数t可以是该曲线Q位置坐标ΩP(p=1、2、3、……、mΩ)中的一个坐标,也可以是这些坐标之外的另一个参数, 所述的所需路径或轮廓线Q指的是二个已知点间的曲线段。所述曲线Q各坐标函数的定义域相同,定义域的二个端点分别与曲线Q二个已知点对应着相同的t值。 某一t值所对应的所需路径或轮廓线Q上的点的位置坐标值,也就是同一t值所对应的所述坐标函数的函数值。针对所需路径或轮廓线Q的插补也就是针对其坐标函数ΩP(t)(p=1、2、3、……、mΩ)的插补,即在其各个坐标函数ΩP(t)(p=1、2、3、……、mΩ)的定义域二个端点间插入若干个中间点并确定对应所述中间点的坐标函数值。 申请人:注意到,对所需路径或轮廓线Q进行插补时,为了提高拟合精度,或减小插补运算量,可以设定相应的替代曲线Qδ;在替代曲线Qδ的二个端点间插入若干个中间点,将替代曲线Qδ上相邻的二个点以直线段连接,用这些首尾相接的直线段构成的折线拟合二个已知点间的所需路径或轮廓线Q。为此,需通过插补确定所述替代曲线Qδ的中间点及其位置坐标值。 替代曲线的坐标函数称为替代坐标函数,也称为所述曲线Q的坐标函数的替代坐标函数。确定替代曲线Qδ中间点及其位置坐标值,也就是确定相应替代坐标函数定义域的中间点及其函数值。 对应所述坐标函数Ψk(t)(k=1、2、3、……、mΨ)的替代坐标函数设定为与所述坐标函数周期、初始相位、定义域相同但幅值不同的的正弦函数,所述的坐标函数及与其相应的替代坐标函数可统一以替代坐标函数表示,其表达式为 Ψδk(t)=Hδksin(t+αk)(k=1、2、3、……、mΨ),(1-2) 式中Hδk=Hk+δk, (k=1、2、3、……、mΨ),(1-3) 其中δk(k=1、2、3、……、mΨ)为替代坐标函数幅值Hδk(k=1、2、3、……、mΨ)相对相应的坐标函数幅值Hk(k=1、2、3、……、mΨ)的幅值差,或说是替代坐标函数Ψδk(t)(k=1、2、3、……、mΨ)的幅值差,或说是对应所述坐标Ψk(k=1、2、3、……、mΨ)的幅值差, δk=Hδk-Hk,(k=1、2、3、……、mΨ),(1-4) δk≥0, (k=1、2、3、……、mΨ)。(1-5) (1)如果 δe=0, (1-6) 则Ψδe(t)=Ψe(t), (1-7) 式中e为序号k(k=1、2、3、……、mΨ)中的某一个序号, 此时,Ψδe(t)表示的是对应坐标Ψe幅值差δe为0的替代坐标函数,或者说Ψδe(t)表示的是坐标函数Ψe(t),对应坐标Ψe未设替代坐标函数; (2)如果 δk=0, (k=1、2、3、……、mΨ),(1-8) 则Ψδk(t)=Ψk(t),(k=1、2、3、……、mΨ),(1-9) 此时,Ψδk(t)表示的是对应坐标Ψk(k=1、2、3、……、mΨ)幅值差δk(k=1、2、3、……、mΨ)为0的替代坐标函数,或者说Ψδk(t)(k=1、2、3、……、mΨ)表示的是坐标函数Ψk(t)(k=1、2、3、……、mΨ),对应坐标Ψk(k=1、2、3、……、mΨ)未设替代坐标函数; (3)如果δk=0, (k=1、2、3、……、mΨ),(1-10) 则Ψδk(t)=Ψk(t),(k=1、2、3、……、mΨ),(1-11) 且曲线的位置坐标只包括了Ψk(k=1、2、3、......、mΨ),此时,Ψδk(t)(k=1、2、3、……、mΨ)表示的是坐标函数Ψk(t)(k=1、2、3、……、mΨ),对应坐标Ψk(k=1、2、3、……、mΨ)未设替代坐标函数,或者说,所述的替代曲线Qδ表示的是曲线Q,曲线Q未设定替代曲线。 针对坐标函数Ψk(t)(k=1、2、3、……、mΨ)的插补,其步骤包括 (1)确定对应所述坐标Ψk(k=1、2、3、……、mΨ)的替代坐标函数Ψδk(t)(k=1、2、3、……、mΨ)的幅值差δk(k=1、2、3、……、mΨ), (2)确定替代坐标函数Ψδk(t)(k=1、2、3、……、mΨ)定义域二个端点间的中间点,包括, ①确定所述中间点所对应的参数t的值或其增量Δt的值, ②确定所述中间点的个数, (3)确定所述中间点的替代坐标函数值或其增量值, 本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种插补中确定中间点的方法,其所针对的所需路径或轮廓线Q上的点的位置坐标Ω↓[P](p=1、2、3、……、m↓[Ω])中包括有一个或若干个坐标Ψ↓[k](k=1、2、3、……、m↓[Ψ]),对应所述一个或若干个坐标Ψ↓[k](k=1、2、3、……、m↓[Ψ])的坐标函数分别可以表示为以参数t为自变量、幅值分别为H↓[k](k=1、2、3、……m↓[Ψ])、初始相位分别为α↓[k](k=1、2、3、……、m↓[Ψ])、周期相同为(2π/ω)的正弦函数,其表达式为Ψ↓[k](t)m↓[Ψ])具有相同的定义域,(1)如果δ↓[e]=0,(1-6)则Ψ↓[δe](t)=Ψ↓[e](t),(1-7)式中e为序号k(k=1、2、3、……、m↓[Ψ])中的某一个序号,此时,Ψ↓[δe](t)表示的是对应坐标Ψ↓[e]幅值差δ↓[e]为0的替代坐标函数,或者说Ψ↓[δe](t)表示的是坐标函数Ψ↓[e](t),对应坐标Ψ↓[e]未设替代坐标函数,(2)如果δ↓[k]=0,(k=1、2、3、……、m↓[Ψ]),(1-8)则Ψ↓[δk](t)=Ψ↓[k](t),(k=1、2、3、……、m↓[Ψ]),(1-9)此时,Ψ↓[δk](t)表示的是对应坐标Ψ↓[k](k=1、2、3、……、m↓[Ψ])幅值差δ↓[k](k=1、2、3、……、m↓[Ψ])为0的替代坐标函数,或者说Ψ↓[δk](t)(k=1、2、3、……、m↓[Ψ])表示的是坐标函数Ψ↓[k](t)(k=1、2、3、……、m↓[Ψ]),对应坐标Ψ↓[k](k=1、2、3、……、m↓[Ψ])未设替代坐标函数,  (3)如果δ↓[k]=0,(k=1、2、3、……、m↓[Ψ]), (1-10)  则Ψ↓[δk](t)=Ψ↓[k](t),(k=1、2、3、……、m↓[Ψ]), (1-11)  且曲线的位置坐标只包括了Ψ↓[k](k=1、2、3、……、m↓[Ψ]),此时,Ψ↓[δk](t)(k=1、2、3、……、m↓[Ψ])表示的是坐标函数Ψ↓[k](t)(k=1、2、3、……、m↓[Ψ]),对应坐标Ψ↓[k](k=1、2、3、……、m↓[Ψ])未设替代坐标函数,或者说,所述的替代曲线Q↓[δ]表示的是曲线Q,曲线Q未设定替代曲线,  针对坐标函数Ψ↓[k](t)(k=1、2、3、……、m↓[Ψ])的插补步骤包括,  (1)确定对应所述坐标Ψ↓[k](k=1、2、3、……、m↓[Ψ])...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:陈学恭
申请(专利权)人:陈学恭
类型:发明
国别省市:35[中国|福建]

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