插补实验报告

1 / 14 插补实验报告 二维插补原理及实现实验 题目： 二位插补原理及实现 学院： 自动化工程学院 组员： 于金波，尹冰 指导教师： 吴贺荣 2016/9/20 一实验目的 掌握逐点比较法、数字积分法、数据采样法等常见直线插补原理和实现方法；通过利用运动控制器的基本控制指令实现直线插补，掌握基本数控插补算法的软件实现原理。 二实验设备 1、 XY 平台设备一套 2、 PCI-1220 板卡 一块 3、PC机一台 4、配套笔架 5、绘图纸张若干 6、 VB软件开发平台 三实验原理 直线插补的计算原理。 数控系统加工的零件轮廓或运动轨迹一般由直线、圆弧组成，对于一些非圆曲线轮廓则用直线或圆弧去逼近。插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，通过计算，将工件的轮廓或运动轨迹描述出来，边计算边根据计算结果向2 / 14 各坐标发出进给指令。 数控系统常用的插补计算方法有：逐点比较法，数字积分法，时间分割法，样条插补法等。 1、 逐点比较法直线插补 逐点比较法是使用阶梯折线来逼近被插补直线或圆弧轮廓的方法，一般是按偏差判别、进给控制、偏差计算和终点判别四个节拍来实现一次插补过程。 以第一象限为例，取直线起点为坐标原点，如右图所示， m为动点，有下面关系： 取 作为偏差判别式： 若 Fm=0，表明 m 点在 OA直线上； 若 Fm0，表明 m点在 OA直线上方的 m处； 若 Fm 从坐标原点出发，当 Fm 0 时，沿 X 方向走一步，当 Fm 当 Fm 0 时，沿 X 方向走一步，则 Xm+1=Xm 1, Ym+1=Ym 新的偏差为： Fm+1=Ym+1Xe- Xm+1Ye=YmXe-Ye Fm+1=Fm-Ye 当 Fm Fm+1=Fm Xe 其它三个象限的计算方法，可以用相同的原理获得，下表为四个象限插补时，其偏差计算公式和进给脉冲方向，计算时， Xe,Ye均为绝对值。 第一象限内直线的逐点比较法插补的流程图如下图所示： 3 / 14 实验流程图 由工控机实现界面和直线插补的编程，工控机把接收到的数据传给 pci1220， pci1220 将控制信号通过驱动 器传给 xy 平台的两个步进电机，由两个电机输出进给方向和进给量，完成直线的插补。控制对 象为步进电机。 硬件介绍： 1、 工业控制机： 工控机是一种加固的增强型个人计算机，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。包括计算机和过程输入、输出通道两部分。它具有重要的计算机属性和特征，如：具有计算机 CPU、硬盘、内存、外设及接口、并有实时的操作系统、控制网络和协议、计算能力，友好的人机界面等。 IPC有以下特点： 可靠性：工业 PC具有在粉尘、烟雾、高 /低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性，其 MTTR一般为 5min， MTTF10万小时以上，而普通 PC 的 MTTF仅为 10000 15000 小时。 实时性，工业 PC 对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节，遇险自复位，保证系统的正常运行。 扩充性，工业 PC由于采用底板 +CPU卡结构，因而具有很强的输入输出功能，最多可扩充 20 个板卡，能与工4 / 14 业现场的各种外设、板卡如与道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连，以完成各种任务。 兼容性，能同时利用ISA 与 PCI 及 PICMG 资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。 2、 Pci-1220u： Advantechs PCI-1220U is a 2-axis Universal PCI stepping/pulse-type servo motor control card. This card adopts NOVA MCX312 IC which supports 2-axis motion control with interpolations. Besides, functions like continuous interpolation, programmable T/S-curve acceleration/deceleration, constant speed control are also accomplished. For users that only need to drive two motors at most, PCI-1220U is a cost-effective solution than 4-axis motion control cards. The DLL driver for PCI-1220U together with the utility make it easy for users to test the functionalities of the card and to develop their own application. 3、 步进驱动器： 是一种能使步进电机运转的功率放大器，能把控制器发来的脉冲信号转化为步进电机的角位移，电机的转速与脉冲频率成正比，所以控制脉冲频率可以精确调速，控制脉冲数就可以精确定位。 4、 XY平台： X-Y绘图仪的机械特性主要包括平台、 X/Y 坐标尺和5 / 14 X/Y 传动丝杠驱动坐标尺的步进电机、绘图笔、控制器和微型计算机接口等。平台是用于 固定绘图纸的台面。两个坐标尺可在绘图区域内双向运动，绘图笔位于两坐标尺的交点处， XY 坐标尺的位置确定了绘图笔的位置，可用坐标来表示起位置。绘图笔的抬起 和落下用继电器控制。传动丝杠实现步进电机到坐标尺之间的传动，将步进电机的旋转角度转换为坐标尺的只限运动。步进电机的特点是每当给定一个脉冲，电动机的转子将转动一个固定角度，或者说步进电机转子的旋转角度与励磁电脉冲数成比例。 数字控制技术实验程序 附带五个插补程序及效果图 void CDLGLTMEC_VCB:OnBnLtmecVcbLn /直线插补 / TODO: Add your control notification handler code here int Fline1=0; int xoLine1=0; int yoLine1=0; int xeLine1=5; /初始值设定 int yeLine1=3; /终点值坐标 SetOrgPoint; /设置初始坐标 int NLine1=abs+abs; /总步数 for if /在直线上 方 或 直 线 上 AddXRun; Fline1=Fline1-yeLine1; checkall; else/在直线下方 6 / 14 AddYRun; Fline1=Fline1+xeLine1; checkall; StartVCB; void CDLGLTMEC_VCB:OnBnLtmecVcbRn /圆弧插补 /请在下面添加差补算法程序 int FRound1=0; int xoRound1=4;/ 初始值设定 int yoRound1=0; int xeRound1=0; int yeRound1=4;/终点值坐标 SetOrgPoint; /设置初始坐标 int NRound1=abs+abs; /总步数 if / 在 圆 外 侧 或 圆 上MinusXRun;FRound1=FRound1-2*xoRound1+1;checkall;xoRound1=xoRound1-1; else /在圆内 AddYRun; FRound1=FRound1+2*yoRound1+1; checkall; yoRound1=yoRound1+1; /有待发送消息 ,以下代码请 勿改动 StartVCB; void CDLGLTMEC_VCB:OnBnLtmecVcbLd /DDA 直线插补 7 / 14 /请在下面添加差补算法程序 int xoLine2=0; int yoLine2=0; int xeLine2=5; /初始值设定 int yeLine2=4; /终点值坐标 SetOrgPoint; /设置初始坐标 int JvxLine=xeLine2; int JvyLine=yeLine2;/被积函数寄存器 int JrxLine=0; int JryLine=0; /累加器 int LineEnd=8; / 终 点 判 别 while JrxLine=JrxLine+JvxLine; if /是否需要同时进给 AddXRun;AddYRun;checkall; if /X 方 向 累 加 器 是 否 溢 出AddXRun;checkall; JryLine=JryLine+JvyLine;if /Y方 向 累 加 器 是 否 溢 出 AddYRun;checkall; LineEnd=LineEnd-1; /有待发送消息 ,以下代码请勿改动 StartVCB; void CDLGLTMEC_VCB:OnBnLtmecVcbRd /DDA 圆弧插补 /请在下面添加差补算法程序 int xoRound2=5; int yoRound2=0; /初始值设定 int xeRound2=0; int yeRound2=5; /终点值坐标 SetOrgPoint; /设置初始坐标 8 / 14 int JvxRound=xeRound2; int JvyRound=yeRound2;/被积函数寄存器 int JrxRound=0; int JryRound=0; /累加器 int JexRound=abs; int JeyRound=abs; / int RoundEnd=8; /终点判别 int Flagx; int Flagy; /标志位判别是否有该方向进给脉冲 while Flagx=Flagy=0; if JrxRound=JrxRound+JvxRound; if /X 方 向 累 加 器 是 否 溢 出 JexRound=JexRound-1; Flagx=1; JryRound=JryRound+JvyRound;if /Y 方向累加器是否溢出 JeyRound=JeyRound-1; Flagy=1; if /X9 / 14 方向进给 JvyRound=JvyRound-1;MinusXRun; if /Y方 向 进 给 JvxRound=JvxRound+1;AddYRun; ifcheckall; /有待发送消息 ,以下代码请勿改动 StartVCB; void CDLGLTMEC_VCB:OnBnLtmecVcbEx /过象限 /请在下面添加差补算法程序 int xoRound2=5; int yoRound2=0; /初始值设定 int xeRound2=-3; int yeRound2=4; /终 点值坐标 SetOrgPoint; /设置初始坐标 int JvxRound=xeRound2; int JvyRound=yeRound2;/被积函数寄存器 int JrxRound=0; int JryRound=0; /累加器 int JexRound=abs; int JeyRound=abs; / int RoundEnd=8; /终点判别 int Flagx; int Flagy; /标志位判别是否有该方向进给脉冲 while Flagx=Flagy=0; ifJrxRound=JrxRound+JvxRound; if=RoundEnd)JexRound=JexRound-1;Flagx=1; if JryRound=JryRound+JvyRound; if=RoundEnd)JeyRound=JeyRound-1;Flagy=1; ifJvyRound=JvyRound-1; MinusXRun; /X 方向累加器是否溢出 /Y 方向累加器是否溢出 /X 方向进给 if /Y 方向进给 JvxRound=JvxRound+1;AddYRun; ifcheckall; / 有待 发送消息 ,以 下代码请 勿改动 10 / 14 StartVCB; 实 验 报 告 实验内容：逐点比较法直线和圆弧插补 2016 年 9 月25日 院系 :物科院 班级： 085 学号： 07080518 姓名：陈实 实验目的： 利用逐点比较法的插补原理，编写直角坐标系下的直线、圆弧插补程序，观察屏幕上仿真的运动轨迹，掌握逐点比较法的插补原理。 实验原理： 逐点比较发是基于动点 与理想曲线院函数的比较来实现插补的。逐点比较法的插补过程，每走一步要进行一下四个步骤： 偏差判别：根据偏差值确定刀具相对加工曲线的位置 坐标进给：根据偏差判别的结果，决定控制线沿哪个坐标进给一步以接近曲线 偏差计算：计算新加工店相对曲线的偏差，作为下一步偏差判别的依据 终点判别：判别是否到达终点，未到达终点则返回第一步继续插补，到终点则停止 1、逐点比较法直线插补原理： 逐点比较法在第一象限的直线插补原理如下图所示，其他象限情况可依次类推。 11 / 14 现加工 OE 直线，如果刀具动点在 OE 直线上方或在线上，则令刀具沿 X 正方向进给一步；若刀具动点在 OE 直线下方，则令刀具沿 Y轴正方向进给一步，如此循环直到加工到 E点。判别刀具动点的位置根据偏差函数判别公式： 根据这个公式可以推到出两种不同情况下的地推公式： 对于插补终点的判别，可以采用单向的计数长度法，即：取计数长度 M 等于 Xe、 Ye 中的大者，并设该坐标方向为计数方向。插补时，仅在该方向上产生进给时，计数长度减一。图 1的逐点比较法中，工作循环的结束条件就是 M 减为 0. 2、逐点比较法圆弧插补原理： 逐点比较法在第一象限的圆弧插补原理如图所示，其他象限可一次类推： 对于第一象限的逆圆弧，如果动点在圆弧的外侧则令刀具动点沿 X轴负方向进给一步。如果动点在圆弧的内侧则令刀具沿 Y轴正方向进给一步。 圆弧的偏差计算公式为： 根据这个公式同样可推导出圆弧插补的两种不同情况下的递推公式： 对于插补终点的判别，同样可以采用单向的计数长度法，不过对于圆弧，计数的方向并不取决于终点坐标中的12 / 14 大者，而是取决于圆弧终点处。 逐 点比较法插补中需要编写插入部分流程图： 插入程序： int M,Fi=0,Fi0,Fi1,xi,yi,i=0,num=-1; bool Gx; setcolor; while getch; if linerel; xi=xi+delta; Fi0=Fi-Ye; Fi=Fi0; M=Xe+Ye; moveto; setcolor; num+; dis_msg; else linerel; Fi1=Fi+Xe; yi=yi-delta; lin