JPS597963B2 - 数値制御における円弧補間回路 - Google Patents

数値制御における円弧補間回路

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JPS597963B2
JPS597963B2 JP52076065A JP7606577A JPS597963B2 JP S597963 B2 JPS597963 B2 JP S597963B2 JP 52076065 A JP52076065 A JP 52076065A JP 7606577 A JP7606577 A JP 7606577A JP S597963 B2 JPS597963 B2 JP S597963B2
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JP
Japan
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JP52076065A
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JPS5410875A (en
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文男 小野田
豊 柿添
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/41Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
    • G05B19/4103Digital interpolation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は与えられた円弧に追従する近接点を、任意の短
時間における移動距離に応じて演算する数値制御におけ
る円弧補間方法に関する。
従来のDDA(Digit2lDifferentia
lAnalyzer)方式による円弧補間回路のプロツ
ク図を第1図に示す。
第1図はXY平面の円弧を第1象限で時計回りに追従す
る場合を説明しており、1は入力回路、2と3は中心か
ら円弧の近接点までのX軸、Y軸の距離を演算記憶する
レジスタ、4は半径レジスタ、5は送り速度レジスタ、
6はパルス発振器、9,10はY軸、x軸の被加算レジ
スタ、13,14はX軸、Y軸の剰余(下のビツト)を
演算記憶するレジスタ、15はX軸、Y軸のモータ駆動
回路である。始めに入力回路1より、中心から円弧の始
点までのX軸の距離1X0がレジスタ2に、Y軸の距離
1Y0がレジスタ3に設定され、半径rがレジスタ4に
、送り速度Fがレジスタ5に設定される。レジスタ4と
レジスタ5の出力によりパルス発振器6は2m−F/r
の周波数のパルスを発振する。2mは2m≧rであり、
定数でも半径rの関数でもよい。
パルス発振器6の出力パルスによりレジスタ2,3の値
1Xf1,1Yn(始めは1X0,1Y0である)は各
々レジスタ9,10に設定される。レジスタ10の値1
Y0とレジスタ13の値RXOは加算され、和(RxO
+1Y0)/2mの下mビツトRXn+1はレジスタ1
3に設定され、和(RXn+1Y0)/2mのオーバー
フロー部分はモータ駆動回路15に出力されX軸を正方
向に,駆動するとともに、レジスタ2の値1Xnと加算
され、1Xn+1としてレジスタ2に設定される。レジ
スタ9の値1X0とレジスタ14の値RYnは加算され
、和(RYO+1Xn)/2mの下mビツトRYn+1
はレジスタ14に設定され、和(RYO+1x0)/2
mのオーバーフロー部分はモータ1駆動回路15に出力
されY軸を負方向に,駆動するとともに、レジスタ3の
値1Ynから減算され、1Y0+1としてレジスタ3に
設定される。以上の演算を漸次繰返す事によつて円弧を
追従し、演算は次の式によつて表わされる。従つて回路
はパルス発振器6の周期で演算を完了させなければなら
ないため、演算速度の遅い回路ではパルス発振器6の周
波数が低く制御され、送り速度Fが遅く制限される欠点
があつた。
従つて本発明の目的は従来の技術の上記欠点を改善する
ことにあり、1回の演算当りの時間が比戦的長く、従つ
て同じ送り速度の場合移動距離が比戟的長くなつても、
追従すべき円弧の良好な近接点を漸次求め、繰返し移動
を指令するようにしたものである。以下図面により詳細
に説明する。第2図は原点0を中心とする半径rの円弧
において時刻Tnでの円弧上の点がP。(Xl,yO)
であり、時刻t1から時刻Tn+1までに移動すべき距
離が10である場合、点Pnから円弧上右回りに約10
の距離にある点PO+, (X1+1,y0+1 )を
図示している。点Qn(Un,vn)は点Pnにおける
円弧の接線上にあり、点P1から点Q。までの距離は1
0である。さらに直線PO+1Qnは直線PnOに平行
に定められる。従つて時刻TO+1に00,02)式に
よつて求められる点PO+1に移動を指令すればおよそ
10/(Tn+.1一Tn)の送り速度で円弧を近似的
に追従する事ができる。
第3図は本発明の実施例を示すプロツクダイヤグラムで
あり数値制御における円弧補間回路を示す。
第3図はXY平面の円弧を第1象限で時計回りに追従す
る場合を説明しており、1は入力回路、2,3は円弧中
心から円弧の近接点までのx軸、Y軸の距離を演算記憶
するレジスタ、4は半径レジスタ、5は送り速度レジス
タ、6はパルス発振器、7はパルスカウンタ、8は時報
回路、9,10はY軸の1次被加算値を演算記憶するレ
ジスタ、11,12はXllIlllY軸の2次加算値
を演算記臆するレジスタ、13,14はX軸、Y軸の剰
余(下のビツト)を演算記憶するレジスタ、15はX軸
、Y軸のモータ駆動回路である。これを動作するには、
始めに入力回路1より、中心から円弧始点までのx軸の
距離1X0がレジスタ2に、Y軸の距離1Y0がレジス
タ3に設定され、半径rがレジスタ4に、送り速度Fが
レジスタ5に設定される。レジスタ4とレジスタ5の出
力によりパルス発振器6は2m−F/rの周波数のパル
スを発振する。2mは2m≧rであり、定数でも半径r
の関数でもよい。
パルスカウンタ7はパルス発振器6の出力パルスを計数
し、時報回路8の時刻がTOになつた時、カウント値2
m−1n/rを出力し、カウント順を零に戻す。レジス
タ9はレジスタ2の値1X0(始めは1X0である)と
パルスカウンタ7の出力2m−10/rからY軸の1次
被加算値XO・2m−ZO/rを演算記憶し、レジスタ
10はレジスタ3の値1Yn(始めは1Y0である)と
パルスカウンタ7の出力2m−1n/rからX軸の1次
被加算値1Yn・2m−1n/rを演算記憶し、レジス
タ11はレジスタ9の値とパルスカウンタ7の出力から
X軸の2次被加算値1x0・2m−102Ar2を演算
記憶し、レジスタ12はレジスタ10の値とパルスカウ
ンタ7の出力からY軸の2次被加算値1Y0・2m−1
n2/2r2を演算記憶する。
レジスタ13の値RXnにレジスタ10の値を加算し、
レジスタ11の値を減算した値を被除数とし、2mで除
算した剰余RXO+1はレジスタ13に設定され、商は
モータ駆動回路15に出力されX軸を正方向に駆動する
とともに、レジスタ2の値1Xnと加算され、Xn+1
としてレジスタ2に設定される。レジスタ14の値RY
nとレジスタ9′0)値とレジスタ12の値を加算した
値を被除数とし、2mで除算した剰余RYn+1はレジ
スタ14に設定され、商はモータ駆動回路15に出力さ
れY軸を負方向に1駆動するとともに、レジスタ3の値
1Y0から減算され、1Yn+1としてレジスタ3に設
定される。以上の演算を漸次繰返す事によつて円弧を追
従し、演算は次の式によつて表わされる。03),04
)式は(自),02)式を差分方程式とし表わしたもの
であり、同様の効果を期待できる。
また除数に2mを用いているが、除数にrを用いた回路
も可能である。円弧を反時計回りに追従する場合、ある
いは任意の象限の場合、Xllll!Y軸についてレジ
スタ2,9,11,13とレジスタ3,10,12,1
4の回路を交換し、あるいはモータ駆動回路15での駆
動方向を適当に選択する事により可能である。
モータ駆動回路15には円弧の近接点から次の近接点に
移動を指令する直線補間回路が含まれてもよい。以上説
明したように実施例では(自)式の誤差が1nゞ―であ
り無視できる値であるなら、移動距離10が比戟的長く
ても追従すべき円弧の良好な近接点を漸次求める事がで
きる。
例えばr−70000,10=250で1象限の円弧補
間を行つた場合、終点での半径の誤差は1以下である。
この場合本発明によると演算の繰返し回数は約440回
(三×70000/250)であり従来の円弧補π間方
法では約110000回(−×70000)である。
従つて本発明の方法によれば従来の方法よりも約250
倍の演算時間をとれるので、演算速度の遅い回路を使用
しても円弧補間の送り速度を速くする事ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の円弧補間回路のプロツクダィヤグラム、
第2図は本発明による円弧補間方式の原理の説明図、第
3図は本発明による円辿補間回路のプロツクダイヤグラ
ムである。 符号の説明(第3図)、1・・・・・・入力回路、2,
3・・・・・ルジスタ、4・・・・・・半径レジスタ、
5・・・・・・送り速度レジスタ、6・・・・・・パル
ス発振器、7・・・・・・パルスカウンタ、8・・・・
・・時報回路、9,10・・・・・・レジスタ、11,
12・・・・・ルジスタ、13,14・・・・・ルジス
タ、15・・・・・・モータ駆動回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 時間t_n毎に円弧上の点(X_n、Y_n)に移
    動する、次の構成を有する数値制御における円弧補間回
    路;(a)補間される円弧の始点(1X_0、1Y_0
    )と半径にと移動速度Fを提供する入力回路1;(b)
    入力回路1の出力に接続され、半径rを記憶する第1の
    中間記憶器4;(c)入力回路1の出力に接続され、移
    動速度Fを記憶する第2の中間記憶器5;(d)第1と
    第2の中間記憶器4、5の出力に接続され、2^m×F
    /rである周波数を演算し、この周波数のパルスを出力
    する第1の演算回路6;(e)パルスカウンタ7とタイ
    ミング発生器8を含み、第1の演算回路6の出力に接続
    され、出力パルスをカウントして、タイミングt_n毎
    にl_n=F×(t_n_+_1−t_n)の関係をも
    つ数値2^m×l_n/rを出力する第2の演算回路7
    、8;(f)入力回路1の出力に接続され、初期値1X
    _0を記憶し、また自己の出力と第7の演算記憶回路1
    3の商出力に接続され、数値1X_n_+_1=1X_
    n+QX_n_+_1を演算し記憶する第1の演算記憶
    回路2;(g)入力回路1の出力に接続され、初期値1
    Y_0を記憶し、また自己の出力と第8の演算記憶回路
    14の商出力に接続され、数値1Y_n_+_1=1Y
    _n−QY_n_+_1を演算し記憶する第2の演算記
    憶回路3;(h)第2の演算回路7、8の出力と、第1
    の演算記憶回路2の出力に接続され、数値1X_n×2
    ^m×l_n/rを演算し記憶する第3の演算記憶回路
    9;(i)第2の演算回路7、8の出力と、第2の演算
    記憶回路3の出力に接続され、数値1Y_n×2^m×
    l_n/rを演算し記憶する第4の演算記憶回路10;
    (j)第2の演算回路7、8の出力と、第3の演算記憶
    回路9の出力に接続され、数値1X_n×2^m×l_
    n^2/2r^2を演算し記憶する第5の演算記憶回路
    11;(k)第2の演算回路7、8の出力と、第4の演
    算記憶回路10の出力に接続され、数値1Y_n×2^
    m×l_n^2/2r^2を演算し記憶する第6の演算
    記憶回路12;(l)自己の剰余出力と、第4の演算記
    憶回路10の出力と、第5の演算記憶回路11の出力に
    接続され、商と剰余の数値QX_n_+_1+RX_n
    _+_1/2^m=(RX_n+1Y_n×2^m×l
    _n/r−1X_n×2^m×l_n^2/2r^2)
    /2^mを演算し、商QX_n_+_1を出力し、剰余
    RX_n_+_1を記憶する第7の演算記憶回路13;
    (m)自己の剰余出力と、第3の演算記憶回路9の出力
    と、第6の演算記憶回路12の出力に接続され、商と剰
    余の数値QY_n_+_1+RY_n_+_1/2^m
    =(RY_n+1X_n×2^m×l_n/r+1Y_
    n×2^m×l_n^2/2r^2)/2^mを演算し
    、商QY_n_+_1を出力し、剰余RY_n_+_1
    を記憶する第8の演算記憶回路14;(n)第7と第8
    の演算記憶回路13、14の商出力に接続され、QX_
    n_+_1と−QY_n_+_1を各各X軸、Y軸の移
    動指令とするモータ駆動回路15。
JP52076065A 1977-06-28 1977-06-28 数値制御における円弧補間回路 Expired JPS597963B2 (ja)

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