什么是插补

时间:2023-03-11作者:佚名
一、插补的概念
在数控机床中,刀具不能严格地按照要求加工的曲线运动,只能用折线轨迹逼近所要加工的曲线。
插补(interpolation)定义:机床数控系统依照一定方法确定刀具运动轨迹的过程。也可以说,已知曲线上的某些数据,按照某种算法计算已知点之间的中间点的方法,也称为“数据点的密化”。
数控装置向各坐标提供相互协调的进给脉冲,伺服系统根据进给脉冲驱动机床各坐标轴运动。
数控装置的关键问题:根据控制指令和数据进行脉冲数目分配的运算(即插补计算),产生机床各坐标的进给脉冲。
插补计算就是数控装置根据输入的基本数据,通过计算,把工件轮廓的形状描述出来,边计算边根据计算结果向各坐标发出进给脉冲,对应每个脉冲,机床在响应的坐标方向上移动一个脉冲当量的距离,从而将工件加工出所需要轮廓的形状。
插补的实质:在一个线段的起点和终点之间进行数据点的密化。
插补工作可由硬件逻辑电路或执行软件程序来完成,在CNC系统中,插补工作一般由软件完成,软件插补结构简单、灵活易变、可靠性好。
二、插补方法的分类
目前普遍应用的两类插补方法为基准脉冲插补和数据采样插补。
1.基准脉冲插补(行程标量插补或脉冲增量插补)
特点:每次插补结束,数控装置向每个运动坐标输出基准脉冲序列,每插补运算一次,最多给每一轴一个进给脉冲。每个脉冲代表了最小位移,脉冲序列的频率代表了坐标运动速度,而脉冲的数量表示移动量。
每发出一个脉冲,工作台移动一个基本长度单位,也叫脉冲当量,脉冲当量是脉冲分配的基本单位。
该方法仅适用于一些中等精度或中等速度要求的计算机数控系统
主要的脉冲增量插补方法:
数字脉冲乘法器插补法
逐点比较法
数字积分法
矢量判别法
比较积分法
最小偏差法
目标点跟踪法
单步追踪法
直接函数法
加密判别和双判别插补法
2. 数字采样插补(数据增量插补)
数据采样插补又称时间增量插补,这类算法插补结果输出的不是脉冲,而是标准二进制数。根据程编进给速度,把轮廓曲线按插补周期将其分割为一系列微小直线段,然后将这些微小直线段对应的位置增量数据进行输出,以控制伺服系统实现坐标轴的进给。
插补计算是计算机数控系统中实时性很强的一项工作,为了提高计算速度,缩短计算时间,按以下三种结构方式进行改进。
1)采用软/硬件结合的两级插补方案。
在粗插补算出的每一微小直线段的基础上再作“数据点的密化”工作,相当于对直线的脉冲增量插补。
2)采用多CPU的分布式处理方案。
3)采用单台高性能微型计算机方案。
适用于闭环、半闭环以直流和交流伺服电机为驱动装置的位置采样控制系统。
主要的数字增量插补方法
直线函数法
扩展数字积分法
二阶递归扩展数字积分插补法
双数字积分插补法
角度逼近圆弧插补法
“改进吐斯丁”(Improved Tustin Method-ITM)法
三、对插补的基本要求
插补运算具有实时性,直接影响进给运动。插补运算的速度和精度是数控装置的重要指标。
对插补的基本要求:
1.插补精度(如累计误差)
2.进给速度均匀(影响表面质量)
3.(软件)插补计算的时间(影响进给速度)

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