第4章 插补原理要点

一个脉冲所产生的进给轴移动量叫脉冲当量，用δ表 示，脉冲当量是脉冲分配计算的基本单位，根据加 工精度选择，普通机床取 δ =0.01mm，较为精密的 机床 δ =1μm or 0.5μm，插补误差不得大于一个脉冲 当量。
3.2 脉冲增量插补
运用范围：控制精度和进给速度较低，因此主要应 用于以步进电机为驱动装置的开环控制系统中。
ye=4, 用逐点比较法加工直线OE。 （要求：计算总步数，列表说明直线插补运算过程，并 绘制插补轨迹图）
一、逐点比较插补原理—圆弧插补
偏差计算（以第一象限逆圆为例）
设圆弧起点为A (xo,，yo), 终点为B (xe，ye)，以圆心为
坐标圆点，设圆上任意一点为（xi，yi），圆上任一
点满足
Y
(xi2+yi2 )-(x2o+y2o)=0
如果成立插补结束
一、逐点比较插补原理—直线插补
初始化
置数 xe , ye, F=0 N = xe + ye
Y
F≥0? N
逐点比较直线插补 （第一象限）软件流程图
送一个+x 方向脉冲
偏差计算 F – ye → F
送一个+y 方向脉冲
偏差计算 F + xe → F
思考：
n → n-1
其余象限逐点比较直线插补软件流程图
A
✓ 若沿- x方向走一步 (xi+1= xi -1; yi+1= yi)
X
Fi+1 = (xi+12+yi+12 ) - (x2o+y2o) = Fi -2xi + 1
✓ 若沿+ y方向走一步 (xi+1= xi ; yi+1= yi+1)

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可能发生的最大误差是多少？ 真的能到达终点吗？ 其它象限的情况有何不同？
L2
Y Fi,j≥0 Fi,j≥0 Fi,j<0 O
L1
Fi,j<0
Ref
Fi,j<0 L3
X Fi,j<0 Fi,j≥0 L4
Fi,j≥0
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v vg
vx
vy
2
vx v y

1 v v2 vx v y sin cos v
2

vy2
Ref
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Any questions？
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4 数字积分法 Digital Differential Analyzer
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B 数字积分器
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【算例】被积函数寄存器与累加器均为3位寄存器，被 积函数为5，演示累加过程。 101 101 101 101 +） 000 +） 101 +） 010 +） 111 101 010 111 100 101 +） 100 001 101 +） 001 110 101 +） 110 011 101 +） 011 000
X kX e 1 Y kYe 1
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y L2 F0 F<0 F<0 F0 L3
四象限直线偏差符号和进给方向
L1 F0 F<0 x F<0 F0 L4
由图可见，靠近Y轴区域偏差大等于零，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。
v y 60f y
式中 δ—脉冲当量（mm/脉冲）。合成进给速度为
v v x 2 v y 2 60 f x2 f y2
若fx=0或fy=0时，也就是刀具沿平行于坐标轴的方向切削，这时对 应轴切削速度最大
第四章 插补原理
3.1 数字积分法的基本原理
第 三 节 数 字 积 分 法
F5 F4 2Y4 1 3 F6 F5 2 X 5 1 4
F7 F6 2Y6 1 1
F8 F7 2Y7 1 0
5. 四个象限中圆弧插补 第一象限逆圆弧CD：即Fi≥0时，走—X轴， 动点的偏差函数为
Fi 1＝Fi 2 X i 1
第四章 插补原理
2.3 逐点比较法圆弧插补
第 二 节 逐 点 比 较 法
第一象限圆弧插补 流程图
例3 现欲加工第一象限顺圆弧AB，如图所示，起点A（0，4），终点B（4，0）， 试用逐点比较法进行插补。
Y 4 3 2 1 B(4,0) O 1 2 3 4 X A(0,4)
表3 圆弧插补过程
步数 起点 偏差判别 坐标进给 偏差计算 坐标计算 终点判别
如图4-14所示，从t=0时
刻到t时刻，函数y=f（t） 曲线所包围的面积可表示
Y
Y=f(t)
YO

基于粒子群优化算法的路径规划
02
利用粒子群优化算法的群体搜索特性，寻找最优解，提高插补
路径的合理性。
基于模拟退火算法的路径规划
03
利用模拟退火算法的全局搜索能力，寻找最优解，提高插补路
Байду номын сангаас径的合理性。
结合机器学习算法优化插补控制参数
基于神经网络的参数优化
利用神经网络的自学习能力，根据历史数据学习最优参数，提高插补控制的精度。
案例二：圆弧插补算法的实现与优化
圆弧插补定义
圆弧插补原理
圆弧插补算法实现
圆弧插补优化
圆弧插补是指通过在两个给定 点之间插入若干个点，以绘制 圆弧的插补算法。
通过确定圆心和半径，以及起 始点和终点，计算出各点的坐 标值。常用的算法包括中心法 、极坐标法和参数方程法等。
一种常见的实现方法是使用参 数方程，通过设置起始点、终 点和圆心位置，以及需要插入 的点数，计算出各点的坐标值 。
一种常见的实现方法是使用参数方程，通过设置 起始点和终点，以及需要插入的点数，计算出各 点的坐标值。
直线插补原理
通过计算两个点之间的斜率和截距，确定直线方 程，然后根据需要插入的点数，计算出各点的坐 标值。
直线插补优化
对于复杂图形，需要优化直线插补算法，以减少 计算量和提高效率。一种常见的方法是使用样条 曲线插补，将直线分成若干段，每段使用不同的 斜率和截距。
对于复杂图形，需要优化圆弧 插补算法，以减少计算量和提 高效率。一种常见的方法是使 用样条曲线插补，将圆弧分成 若干段，每段使用不同的半径 和中心位置。
案例三：多轴插补算法的实现与优化
• 多轴插补定义：多轴插补是指通过同时控制多个轴的运动，以实现复杂形状的 插补算法。