WO1989003074A1 - Numerical control apparatus - Google Patents

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WO1989003074A1
WO1989003074A1 PCT/JP1988/000969 JP8800969W WO8903074A1 WO 1989003074 A1 WO1989003074 A1 WO 1989003074A1 JP 8800969 W JP8800969 W JP 8800969W WO 8903074 A1 WO8903074 A1 WO 8903074A1
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spline
interpolation
numerical control
command
control device
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PCT/JP1988/000969
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Inventor
Hideaki Kawamura
Toshiaki Otsuki
Original Assignee
Fanuc Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical 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
    • G05B19/41—Numerical 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
    • G05B19/4103—Digital interpolation
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/34—Director, elements to supervisory
    • G05B2219/34145—Bezier interpolation, spline

Definitions

  • the present invention relates to a numerical control device that performs interpolation control using a spline interpolation function.
  • An automatic programming device is used to create a program that is prepared for machining a specified shape with a normal NC machine tool. . This is because it is necessary to perform an operation for connecting the specified sequence of points in sequence and performing tool path interpolation. Especially when a high-precision machining trajectory is required with a laser machine or the like, or when the arm is moved smoothly along a pointed point sequence. It is indispensable for creating programs such as controlling robots that must be done.
  • a machining program that realizes a smooth machining curve from a point sequence obtained by digitizing a model with a complicated shape, such as an engraving machine. This is required when creating a.
  • the time required to read and decode the program of the command tape, which is generally read by the NC unit, and to generate pulse distribution data is a block time. It is called the processing time (T p).
  • T p the processing time
  • the present invention has been made to solve such a problem, and a spun formed online without using an automatic programming device.
  • the purpose of this study is to provide a numerical control device capable of performing interpolation along a line curve (called sub-line interpolation).
  • a numerical control device that forms a command pulse by interpolating discretely given command positions and controls a movable portion
  • the command positions to be interpolated are connected.
  • a numerical control device characterized by being provided can be provided.
  • the numerical controller determines the spline curve from the command position and the spline interpolation command, and determines the feed speed in the tangential direction of the curve to the command line. Calculate the movement amount to achieve the specified speed and check.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a Sbrain curve
  • FIG. 3 (a), (b), (c) Is an explanatory diagram for explaining spline interpolation in detail
  • FIG. 4 is a diagram showing an interpolation procedure.
  • reference numeral 1 denotes a command tape, and the command position ⁇ command speed is punched.
  • 2 This is a CPU, and tape reader 3 and memory 4 etc. are connected by a bus line, and tool movement from tape 1 or memory 4 is performed. All data is read.
  • Reference numeral 5 denotes a preprocessing means, which calculates and determines the coefficients of the spline curve based on the point sequence P specified when the data includes the G code of the interpolation command. are doing .
  • Numeral 6 denotes a pulse distributor, which calculates a moving amount per unit time in a tangential direction of the determined sub-line. The interpolation data created in this manner is output from the pulse distributor 6 as a command pulse for each axis of the tool.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of spline interpolation, where P i,... P n are commanded point sequences, and C ⁇ , ⁇ . This is a spline curve segment.
  • each spline curve segment is interpolated by the spline function corresponding to the spline curve passing through the specified point sequence.
  • IP (t) / A t 3 + IB t 2 + C t + ID ...
  • IP (t) / A t 3 + IB t 2 + C t + ID ...
  • the spline curve between each of these segments is represented by its second-order derivative.
  • the vectors of the starting point vector P1 and the first dividing point are respectively as follows. From P 2, a coefficient vector for determining the spline function f (t) of the first equation is obtained.
  • the coefficient can be calculated from the position vector, tangent vector, and second derivative vector at the starting point. .
  • the amount of movement per set time in the tangential direction of the set Sbrain curve is expressed by the tangential speed F (mm / min) and the pulse Based on the distribution (ITP) period I (msec / lITP) and the amount of movement f per 1 ITP (mra / 1 ITP), it can be calculated from the spline function vector f (t). Wear.
  • the differential coefficient at each point p t that is, the magnitude of the tangent vector I P t '
  • FIG. 4 shows the numerical controller of the above embodiment.
  • Fig. 2 is a diagram showing an interpolation procedure in the case where a tape command is given first;
  • Step a the spline interpolation command there is read (Step b), and it is decoded in the CPU 2 which is the arithmetic unit (Step b).
  • Step c,) The pre-processing means 5 calculates the coefficients of the Sbrain curve based on the commanded point sequence.
  • Step d the parameter t of the function defining the spline curve is changed so that the feed speed in the tangential direction becomes the specified speed F.
  • Spline interpolation is performed with the movement amount per pulse distribution cycle (step e).
  • the movement command subjected to the spline interpolation is output to the servo control circuit 7 (step), and the servo motor is driven (step g) to drive the machine (step g). H).
  • GO 6.1 is the G code, X, ⁇ , and Z of the subline interpolation mode, the coordinate values of the commanded point sequence, and F is the cutting feed speed.
  • the numerical controller according to the present invention sequentially connects the commanded sequence of points by a cubic spline curve, and performs spline interpolation on the connected spline curves. In this way, the commanded sequence of points can be connected smoothly, and it is not necessary to divide it into small arcs or straight lines for approximation. In addition, it is possible to correct point trains on site without using an automatic programming device, and the processing speed depends only on the block processing time. Therefore, even when using a machining table, its length is shortened, and high-speed machining can be realized.

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Abstract

A numerical control apparatus which effects the interpolation control based on the spline interpolation function. A designated sequence of points are successively connected in accordance with a cubic spline curve to interpolate the spline curve that is found. A spline curve is determined by a preprocessing means (5) based on the designated position and a spline interpolation instruction thereof, and interpolation means (6) calculates the moving amount per unit time in a tangential direction of the determined spline curve to control the moving portion such that the given point sequences are smoothly connected. Unlike the conventional art, therefore, no automatic programming device is necessary to smoothly connect the point sequence.

Description

明 細 書  Specification
数値制御装置  Numerical control unit
技 術 分 野  Technical field
本発明 は、 ス プ ラ イ ン補間機能 に よ り 補間制御を行 な う 数値制御装置 に 関す る 。  The present invention relates to a numerical control device that performs interpolation control using a spline interpolation function.
背 景 技 術  Background technology
通常の N C 工作機械 に よ り 所定の形状の加工 を行な う た め に 用意 さ れ る 加エ ブ ロ グ ラ ム の作成 に は、 自 動 プ ロ グラ ミ ン グ装置が使用 さ れ る 。 こ れ は、 指令 さ れ た 点列 を順次接続 し て工具通路の補間を行 な う た め の演算が必 要 と な る か ら で あ る 。 特 に レ ーザ加工機 な ど で、 高速 に 精度良い加工軌跡を必要 と す る 場合や、 テ ィ 一 チ ン グ さ れ た 点列 に沿 っ て ア ー ム を滑 ら か に 移動 さ せ な く て は な ら な い ロ ボ ヅ 卜 の制御 な ど の プ ロ グ ラ ム の作成 に は不可 欠で あ る 。 又、 型彫機 な ど で も 、 複雑 な形状の モ デル を デ ィ ジ タ イ ジ ン グ し て得 た 点列か ら 、 滑 ら か な加工曲線 を実現す る 加工 プ ロ グ ラ ム を作成す る と き に は 必要 と さ れ る 。  An automatic programming device is used to create a program that is prepared for machining a specified shape with a normal NC machine tool. . This is because it is necessary to perform an operation for connecting the specified sequence of points in sequence and performing tool path interpolation. Especially when a high-precision machining trajectory is required with a laser machine or the like, or when the arm is moved smoothly along a pointed point sequence. It is indispensable for creating programs such as controlling robots that must be done. A machining program that realizes a smooth machining curve from a point sequence obtained by digitizing a model with a complicated shape, such as an engraving machine. This is required when creating a.
従来の オ フ ラ イ ン で の 自 動 プ ロ グ ラ ミ ン グ装置 に よ る 補間 は 、 指令 さ れ た 点列を微小 な直線 あ る い は 円弧 に よ り 接続す る 方法 で あ り 、 通常の N C 工作機械を使用 し て い る 現場 に ぉ レ、 て ほ、 作成 さ れ た プ ロ グ ラ ム テ 一 ブ を N C 装置 に か け て使用 し て お り 、 加工結果 を見て プ ロ グ ラ ム を 修正 す る 必要 が あ る と 、 そ の 場 で 再度 プ ロ グ ラ ム テー プ を作成 し な お す こ と が必要 に な る 。 従 っ て 、 加工 の現場 に ほ常 に 自動 プ ロ ダ ラ ミ ン グ装置が置かれて い な く て は な ら ない。 又、 プ ロ グ ラ ム の修正は、 そ れ に習熟 し て い ない場合に は、 容易 に行な う こ と がで き ない。 Conventional interpolation by an automatic programming device in the offline is a method of connecting a specified sequence of points by a minute straight line or an arc. At the site where a normal NC machine tool is used, the created program table is applied to the NC unit and used to check the machining results. If you need to modify the program, you will need to re-create the program tape on the spot. Therefore, processing There must always be an automatic programming device at the site. Also, it is not easy to modify a program if you are not familiar with it.
ま た、 一般に N C 装置で ほ読み込 ま れ た指令テー プの プ ロ グ ラ ム を読取 り 、 解読 し て、 パ ルス分配データ を作 成す る ため に 必要な時間ほ、 ブ ロ ッ ク ブ ロ セ ッ シ ン グ時 間 （ T p ) と 呼ばれて い る。 上記点列を接続す る微小 な 直線ま た は円弧の弧の長さ を II と し、 指令さ れた送 り 速 度を F と す る と き 、 パ ル ス分配に必要な時間 T i t p は、 T i t p = U / F と な る 。 そ こ で、 ブロ ッ ク ブ ロ セ ッ シ ン グ時間 に対 し て こ の T i t p が、 T p > T i t p と な る よ う な大 き な送 り 速度 F が指令 さ れる と 、 パ ルス分配データ の 準 備 が 間 に 合 わ な く な る 。 こ の た め 、 送 り 速度 F は、  In addition, the time required to read and decode the program of the command tape, which is generally read by the NC unit, and to generate pulse distribution data, is a block time. It is called the processing time (T p). When the length of the minute straight line or arc connecting the above point sequence is II and the commanded feed speed is F, the time required for pulse distribution T itp Becomes T itp = U / F. Therefore, if a large feeding speed F is specified for the block processing time such that T itp satisfies T p> T itp, The preparation of the virus distribution data will be inconsistent. Therefore, the feed speed F is
F ≤ β T p  F ≤ β T p
と な る 。 つ ま り 、 微小な直線 ま た は円弧が指令さ れた場 合 に ほ、 加工速度 に制限が出て く る 。 ま た、 テー プ長も 長 く な る 。 他方、 加工速度を高め る た め に は、 直線や円 弧 に 沿 っ て 指令 さ れ る 点列 の分割 を大 き く す れば良い が 、 そ う す る と 接続 さ れ た 軌 跡 の 滑 ら か さ が失 わ れ る 。  It becomes. In other words, when a minute straight line or circular arc is specified, the machining speed is limited. Also, the tape length becomes longer. On the other hand, in order to increase the processing speed, it is sufficient to increase the division of the point sequence specified along a straight line or an arc, but doing so will cause the connected track Smoothness is lost.
こ の よ う に 、 加工速度 と 加工精度の問題を同時に解決 す る こ と がで き ない ため、 従来の 自動 ブ ロ グ ラ ミ ン グ装 置 に よ り 補間す る 方式で は型彫機な ど の加工で、 滑 ら か な 加ェ曲 線 を 能率良 く 実現で き な い と レヽ ぅ 問題が あ つ た 。 Since it is impossible to solve the problems of machining speed and machining accuracy at the same time, the interpolation method using the conventional automatic programming equipment cannot If a smooth curved line cannot be realized efficiently in machining such as Was
発 明 の 開 示  Disclosure of the invention
本発明 は、 こ う し た 問題点 を解決すべ く な さ れ た も の で 、 自 動 ブ ロ グ ラ ミ ン グ装置を使用 せ ず に、 オ ン ラ イ ン で形成 さ れ る ス プ ラ イ ン 曲線 に 沿 つ た補間 （ ス ブ ラ イ ン 補間 と い う 。 ) が行 な え る よ う に し た数値制御装置を提 供す る こ と を 目 的 と し て レヽ る 。  The present invention has been made to solve such a problem, and a spun formed online without using an automatic programming device. The purpose of this study is to provide a numerical control device capable of performing interpolation along a line curve (called sub-line interpolation).
本発明 に よ れ ば、 離散的 に 与 え ら れ た指令位置を補間 し て指令パ ル ス を形成 し可動部 を制御す る 数値制御装置 に お い て 、 補間す る 指令位置間を結ぶス ブ ラ イ ン 曲線を 設定す る 設定手段 と 、 設定 さ れ た ス プ ラ イ ン 曲線上の单 位時間当 り の移動量を補間べ ク ト ル と し て指令す る補間 手段 と を具備 し て な る こ と を特徴 と す る 数値制御装置が 提供で き る 。  According to the present invention, in a numerical control device that forms a command pulse by interpolating discretely given command positions and controls a movable portion, the command positions to be interpolated are connected. A setting means for setting a spline curve and an interpolating means for commanding a movement amount per set time on the set spline curve as an interpolation vector. A numerical control device characterized by being provided can be provided.
従 っ て本発明の数値制御装置 は、 指令位置 と そ の ス プ ラ イ ン 補間指令 と か ら ス プ ラ イ ン 曲線を決定 し 、 こ の 曲 線の接線方向の送 り 速度が、 指令 さ れ た速度 に な る よ う に 移動量を演算 し て レヽ る 。  Therefore, the numerical controller according to the present invention determines the spline curve from the command position and the spline interpolation command, and determines the feed speed in the tangential direction of the curve to the command line. Calculate the movement amount to achieve the specified speed and check.
図面の簡単 な説明  BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
第 1 図 は、 本発明 の一実施例を示す ブ ロ ッ ク 図、 第 2 図 ほ、 ス ブ ラ イ ン 曲線の一例 を示す図、 第 3 図 （ a ) , ( b ) , ( c ) は、 ス プ ラ イ ン 補間 を詳細 に 説明す る た め の説明図、 第 4 図 は、 補間の手順を示す図で あ る 。  FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of a Sbrain curve, and FIG. 3 (a), (b), (c) Is an explanatory diagram for explaining spline interpolation in detail, and FIG. 4 is a diagram showing an interpolation procedure.
発明 を実施す る た め の最良の形態  BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 図面を 用 い て本発明 の一実施例 に つ い て詳細 に 説明す る 。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. explain .
ま ず、 ス プ ラ イ ン補間機能 に よ り 補間を行な う 数値制 御装置 に つ い て 、 第 1 図 の 概略構成 図 に よ り 説 明 す る 。  First, a numerical control device that performs interpolation by a spline interpolation function will be described with reference to a schematic configuration diagram in FIG.
図に おいて 、 1 は指令テー プ で あ り 、 指令位置 Φ指令 速度が パ ン チ さ れて い る 。 2 ほ C P U で あ り 、 テ ー プ リ ー ダ 3 や メ モ リ 4 等が バ ス ラ イ ン に よ り 接続 さ れ、 テープ 1 か ら 、 又は メ モ リ 4 か ら 、 工具移動 に つ い て の データ が読み取 ら れる 。 5 は前処理手段で あ り 、 データ に補間指令の G コ ー ド が含ま れて い る と き に指令さ れ た 点列 P に 基づい て ス プ ラ イ ン 曲線の係数を演算 し、 決定 し てい る 。 6 はパ ル ス分配器で あ り 、 決定さ れたス ブ ラ イ ン 曲線の接線方向での単位時間当 り の移動量を演算 し て いる 。 こ う し て作成 さ れた補間データ は、 パ ルス分配 器 6 か ら工具の各軸毎の指令パ ル ス と し て 出力 さ れ る 。  In the figure, reference numeral 1 denotes a command tape, and the command position Φ command speed is punched. 2 This is a CPU, and tape reader 3 and memory 4 etc. are connected by a bus line, and tool movement from tape 1 or memory 4 is performed. All data is read. Reference numeral 5 denotes a preprocessing means, which calculates and determines the coefficients of the spline curve based on the point sequence P specified when the data includes the G code of the interpolation command. are doing . Numeral 6 denotes a pulse distributor, which calculates a moving amount per unit time in a tangential direction of the determined sub-line. The interpolation data created in this manner is output from the pulse distributor 6 as a command pulse for each axis of the tool.
7 ほサーボモータ 8 を駆動す る サーボ制御回路で あ り 、 サ一ボ モータ 8 に よ り ボールね じ等を介 し て工具を移動 す る 。  7 Servo control circuit that drives the servo motor 8, and the tool is moved by the servo motor 8 via a ball screw or the like.
第 2 図 は 、 ス プ ラ イ ン 補間 の一例 を説明 す る 図 で 、 P i , ··· P n は、 指令さ れ た点列、 C 丄 ， ♦·· C η は、 そ れぞれス プ ラ イ ン 曲線セグメ ン ト で あ る 。  FIG. 2 is a diagram for explaining an example of spline interpolation, where P i,... P n are commanded point sequences, and C 丄, ♦. This is a spline curve segment.
ス プ ラ イ ン補間で は、 指令さ れた点列を通 る ス ブ ラ イ ン 曲線 に対応す る ス プ ラ イ ン 関数 に よ り 、 各ス プ ラ イ ン 曲線セグメ ン ト を補間す る 。 ス ブ ラ イ ン 曲線上の任意の 点 の位置ベ ク ト ル IP ば、 ノ ラ メ ー タ t , ベ ク ト ル係数 A , IB , C , ID と す る In spline interpolation, each spline curve segment is interpolated by the spline function corresponding to the spline curve passing through the specified point sequence. You If the position of any point on the sburyne curve is the vector IP, the parameter t and the vector coefficient A, IB, C, ID
IP (t) = /A t 3 + IB t 2 + C t + ID … （ 1 ) の 3 次曲線を示す一般式 に よ り 示す こ と が で き る 。 各セ グ メ ン ト ほ 、 こ の式 に よ り 決定さ れ る が 、 そ の 時、 こ れ ら の 各 セ グ メ ン ト 間 で の ス プ ラ イ ン 曲線が、 そ の 2 階導 関数べ ク ト ルを連続 と す る よ う に 円滑 に 接続さ れ る た め に は、 上記多項式 （ 1 ) の各係数 に つ い て 、 IP (t) = / A t 3 + IB t 2 + C t + ID ... can be expressed by the general formula showing the cubic curve of (1). Most of each segment is determined by this equation. At that time, the spline curve between each of these segments is represented by its second-order derivative. In order for the function vectors to be connected smoothly so as to be continuous, for each coefficient of the above polynomial (1),
1 ) 接続点が一致 し て い る こ と 、  1) Check that the connection points match
2 ) 接続点 で接線べ ク ト ルが一致 し て い る こ と 、  2) The tangent vectors at the connection points match,
3 ) 接続点 で接線べ ク ト ル の 変化率 が一致 し て い る こ と 、  3) The rate of change of the tangent vector at the connection point
を条件 と す る 。 Subject to conditions.
指令 さ れ た 点列か ら 、 ス ブ ラ イ ン 曲線 を決定す る た め に ほ、 そ れ ぞれ次の様 に始点ベ ク ト ル P 1 と 第 1 の分割 点のべ ク ト ル P 2 と か ら 、 上記第 1 式のス プ ラ イ ン 関数 f ( t ) を決定す る 係数ベ ク ト ルを 求 め る 。  In order to determine the Sbrain curve from the commanded point sequence, the vectors of the starting point vector P1 and the first dividing point are respectively as follows. From P 2, a coefficient vector for determining the spline function f (t) of the first equation is obtained.
P i = f ( 0 ) = D … （ 2 ) P i = f (0) = D… (2)
P i = f ( 1 ) = A + B + C + D ·'· ( 3 ) P 1 ' = f ' ( 0 ) = C ♦·· ( 4 ) P i " = f " ( 0 ) = 2 x D ♦·· ( 5 ) つ ま り 、 始点 に お け る 位置ベ ク ト ル 、 接線ベ ク ト ル 、 及び 2 階微分ベ ク ト ル か ら 、 係数を演算す る こ と が可能 で あ る 。 P i = f (1) = A + B + C + D (3) P 1 '= f' (0) = C (4) P i "= f" (0) = 2 x D ♦ (5) In other words, the coefficient can be calculated from the position vector, tangent vector, and second derivative vector at the starting point. .
次 に 、 設定 さ れ た ス ブ ラ イ ン 曲線の接線方向で の单位 時間当 り の移動量 は 、 接線速度 F ( mm/min ) 、 パ ル ス分 配 （ I T P ) 周期 I ( msec/lITP ) 、 1 I T P 当 り の移 動量 f ( mra/1 ITP ) を も と に し て ス プ ラ イ ン関数べク ト ル f ( t ) か ら計算で き る。 Next, the amount of movement per set time in the tangential direction of the set Sbrain curve is expressed by the tangential speed F (mm / min) and the pulse Based on the distribution (ITP) period I (msec / lITP) and the amount of movement f per 1 ITP (mra / 1 ITP), it can be calculated from the spline function vector f (t). Wear.
つ ま り 、 第 3 図 （ a ) に示す 1 つのス プ ラ イ ン曲線セ グメ ン ト （ P t 0 P " max ) について考え る と き、 中間 の任意の位置べク ト ル IP t に よ り 示される点 P t での微 分係数 I P t ' I は、 次の様 に な る （第 3 図 （ b ) 参 ø§ ) 0 一 In other words, when considering one spline curve segment (Pt0P "max) shown in Fig. 3 (a), the vector IPt at any arbitrary position in the middle fine-minute coefficient IP t 'I in good Ri shown is the point P t is, ing in the following manner (FIG. 3 (b) participation ø§) 0 one
Pt十 At - IPt + Λ t
Figure imgf000008_0001
Pt ten At-IPt + Λ t
Figure imgf000008_0001
1 卜 m」^— ^ i  1 u m ”^ — ^ i
Δ 。 (七ヤ A~t)— t 厶 0 厶 t
Figure imgf000008_0002
Δ. (Seventh A ~ t) — t m 0 m t
Figure imgf000008_0002
い ま 、 ίο ^ ίΟΟΟ I Well, ίο ^ ίΟΟΟ I
と す る と 、 速度を一定 （ F , f ) に保つ為の 厶 t は  Then, to keep the speed constant (F, f), t
Δレ一  Δle
に よ り 求め る事がで き る 。  Can be requested.
し た が っ て、 セ グ メ ン 卜 (P t 0 IP t"niax)の ス プ ラ イ ン 曲線上の点は、  Therefore, the point on the spline curve of the segment (P t 0 IP t "niax) is
tn- j)tn- j)
Figure imgf000008_0003
Figure imgf000008_0003
と な っ て、 ス プ ラ イ ン関数 f ( t ) に よ り 指令す る こ と が で き る 。 Therefore, the command is given by the spline function f (t). Can be obtained.
し た が っ て 、 各 I T P 周期 I 每の移動 は  Therefore, the movement of each ITP period I は
Ft。-!P" — P -骨（t〗） - (o)
Figure imgf000009_0001
Ft. -! P "— P -Bone (t〗)-(o)
Figure imgf000009_0001
Δ Pin- tntl- Ptn= #(tn+i)- Ptn Δ Pin- tntl- Ptn = # (tn + i)-Ptn
と し て得 る こ と がで き る 。 終点 Pima x に つ レ、 て は、 t n ≥ t m a と な っ た日寺  Can be obtained as follows. At the end point Pima x, the day temple where t n ≥ t m a
と す る （ 第 3 図 （ c ) 参照 ） 。 (See Fig. 3 (c)).
ま た 、 各点 p t で の微分係数つ ま り 接線べ ク ト ルの大 き さ I P t ' | は 、 次式で計算 さ れ る 。  In addition, the differential coefficient at each point p t, that is, the magnitude of the tangent vector I P t '| is calculated by the following equation.
矛 (t)= At3十 βΐ2 十 Ct十 Ρ Pike (t) = At 3 ten βΐ 2 ten Ct ten Ρ
f'U)= 3 \ί^十 2 十 C  f'U) = 3 \ ί ^ 10 20 C
I I  I I
= Iffct) I  = Iffct) I
OA t2 十 2 bxt 十 し 十（JAyt2 ャ ： I 七 十 < y f OA t 2 dozen 2 bxt ten teeth ten (JAyt 2 turbocharger: I seventy <yf
十（3Azt 十 2 t?Zt 卞 Cz Ten (3Azt ten 2 t? Z t Byeon Cz
- 'A I214十 "/ A' H3+(3(/ -€)-mi2) 2 + 2 (/B*C t+ /C|2 第 4 図 は、 上記実施例の数値制御装置 に お け る 補間の 手順 を示す図 で あ る 。 ま ず 、 テー プ指令が与 え ら れ る と-'AI 2 14 10 "/ A' H 3 + (3 (/-€) -mi 2 ) 2 + 2 (/ B * C t + / C | 2 FIG. 4 shows the numerical controller of the above embodiment. Fig. 2 is a diagram showing an interpolation procedure in the case where a tape command is given first;
( ス テ ッ プ a ) 、 そ こ に あ る ス プ ラ イ ン 補間指令 を読み 取 り （ ス テ ッ プ b ) 、 そ れが演算部 で あ る C P U 2 に お い て 解読 さ れ （ ス テ ッ プ c, ) 、 指令 さ れ た 点列 に 基づい て上記前処理手段 5 に よ り ス ブ ラ イ ン 曲線の係数 を 求 め る （ ス テ ッ プ d ) 。 そ し て 、 こ の ス プ ラ イ ン 曲線を規定 す る関数のパ ラ メ ータ t を変化さ せて、 その接線方向の 送り 速度が指令された速度 F に な る よ う 、 所定のパ ル ス 分配周期当 り の移動量でス プ ラ イ ン補間する （ ス テ ッ プ e ) 。 ス プ ラ イ ン補間された移動指令はサーボ制御回路 7 に出力され （ステ ッ プ ） 、 サーボモータ を駆動して ( ス テ ッ プ g ) 、 機械 の 運 転 を 行 な う （ ス テ ッ プ h ) 。 (Step a), the spline interpolation command there is read (Step b), and it is decoded in the CPU 2 which is the arithmetic unit (Step b). (Step c,)) The pre-processing means 5 calculates the coefficients of the Sbrain curve based on the commanded point sequence. (Step d). Then, the parameter t of the function defining the spline curve is changed so that the feed speed in the tangential direction becomes the specified speed F. Spline interpolation is performed with the movement amount per pulse distribution cycle (step e). The movement command subjected to the spline interpolation is output to the servo control circuit 7 (step), and the servo motor is driven (step g) to drive the machine (step g). H).
上記ス テ ツ ブ a で読み込 ま れる ス ブ ラ イ ン 補間指令 ほ、  Subline interpolation command read in step a above
G 0 6 . 1 ；  G 0 6.1;
X Y —— Z F ：  X Y —— Z F:
X —— Y —— Z —— ； X —— Y —— Z —— ；
の よ う に指令さ れる 。 こ こ で 、 G O 6 . 1 は 、 ス ブ ラ イ ン補間モ ー ド の G コ ー ド 、 X , Υ , Z ほ、 指令される点 列の座標値、 F は切削送 り の速度であ る。 It is commanded as follows. Here, GO 6.1 is the G code, X, Υ, and Z of the subline interpolation mode, the coordinate values of the commanded point sequence, and F is the cutting feed speed. You.
な お 、 始点で の 1 階微分ベ ク ト ル （接線ベ ク ト ル ） P ' と 、 2 階微分ベ ク ト ル P 〃 を指令する場合に は、 G コ ー ド の直後に挿入する 。  To specify the first-order differential vector (tangent vector) P 'at the start point and the second-order differential vector P〃, insert them immediately after the G code.
2 番目以降のセグメ ン ト に お ける P ' 、 P " は、 1 つ 前の セ グ メ ン ト の 終点 で の P ' 、 P " を使用する 。 こ れ に よ り 、 セ グ メ ン ト 間での接続点の接線べク ト ル と 、 接 線ベク ト ルの変化率 と はそれぞれ一致す る。 な お、 P ' の みが始点 の端末条件 と し て指令さ れ た場 合 に は、 最初のス プ ラ イ ン 曲線 セ グメ ン ト が、 3 点 目 の P s を通 る も の と し て 、 式 （ 5 ) の代 り に For P 'and P "in the second and subsequent segments, use P' and P" at the end point of the previous segment. As a result, the tangent vector of the connection point between the segments and the rate of change of the tangent vector match each other. If only P 'is specified as the terminal condition at the start point, the first spline curve segment passes through the third point Ps. Then, instead of equation (5),
f ( 1 + τ )  f (1 + τ)
= A ( 1 + τ ) 3 + Β ( 1 + τ ) 2 + C ( 1 + τ ) + D = Ρ 5 た だ し、 て - Ρ 2 Ρ 5 / Ρ 1 Ρ 2 = A (1 + τ) 3 + Β (1 + τ) 2 + C (1 + τ) + D = Ρ5, but-Ρ 2 Ρ 5 / Ρ 1 Ρ 2
な る 関係を使 う 。  Use different relationships.
以上、 本発明 の一実施例を説明 し た が、 本発明 は こ れ に 限定 さ れ る も の で な く 、 本発明の要旨 の範囲内で種 々 の変形が可能で あ っ て 、 こ れ ら を本発明の範囲か ら 排除 す る も の で は な レヽ。  The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications are possible within the scope of the present invention. They should not be excluded from the scope of the present invention.
産業上の利用可能性  Industrial applicability
本発明の数値制御装置 は、 指令 さ れ た 点列 を 3 次の ス ブ ラ イ ン 曲線 で順次 に 接続 し 、 接続さ れ た ス プ ラ イ ン 曲 線を ス プ ラ イ ン 補間す る よ う に し て お り 、 指令 さ れ た点 列 を滑 ら か に 接続す る こ と が で き る と と も に 、 微小 な円 弧や直線 に 分割 し て近似す る 必要が な く 、 自 動 プ ロ グ ラ ミ ン グ装置な し に 、 現場 で の点列の修正 な どが可能 に な り 、 し か も ブ ロ ッ ク プ ロ セ ッ シ ン グ時間 に よ る 加工速度 の制約が な く な り 、 加工 テ一 ブを使用 す る 場合で も そ の 長 さ は短 く な つ て 、 高速 な加工を実現 で き る 。  The numerical controller according to the present invention sequentially connects the commanded sequence of points by a cubic spline curve, and performs spline interpolation on the connected spline curves. In this way, the commanded sequence of points can be connected smoothly, and it is not necessary to divide it into small arcs or straight lines for approximation. In addition, it is possible to correct point trains on site without using an automatic programming device, and the processing speed depends only on the block processing time. Therefore, even when using a machining table, its length is shortened, and high-speed machining can be realized.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
( 1 ) ス プ ラ イ ン補間機能に よ り 補間制御を行な う 数 値制御装置ほ、 次を含む ：  (1) A numerical control device that performs interpolation control by the spline interpolation function, including the following:
離散的 に与え ら れた指令位置を補間 して指令パ ル スを 形成し可動部を制御する制御手段 ；  A control means for forming a command pulse by interpolating a discretely given command position and controlling a movable portion;
補間する指令位置間を結ぶス ブラ イ ン 曲線を設定する 設定手段 ；  Setting means for setting a sveline curve connecting command positions to be interpolated;
設定さ れたス プラ イ ン 曲線上の単位時間当 り の移動量 を補間べク ト ル と し て計算す る補間手段。  An interpolation method that calculates the amount of movement per unit time on the set spline curve as an interpolation vector.
( 2 ) 前記補間手段は、 前記可動部 に対する パ ルス分 配周期毎 に移動量を指令する こ と を特徴 と す る請求の範 囲第 （ 1 ) 項記載の数値制御装置。 (2) The numerical control device according to item (1), wherein the interpolating means commands a movement amount for each pulse distribution cycle to the movable portion.
( 3 ) 前記設定手段ほ、 3 次関数 と し て想定される ス ブ ラ イ ン関数の各係数を演算し、 指令位置間を接続す る ス プ ラ イ ン 曲線を設定す る こ と を特徴 と す る請求の範囲 第 （ 2 ) 項記載の数値制御装置。 (3) The setting means calculates each coefficient of the Spline function assumed as a cubic function and sets a Spline curve connecting the command positions. The numerical control device according to claim 2, wherein the numerical control device is characterized in that:
( 4 ) 前記補間手段は、 前記可動部 に対する移動量を パ ルス分配周期每に、 可動部の位置が前記ス プ ラ イ ン関 数に基づ く 位置 と一致す る よ う に指令す る こ と を特徴 と する請求の範囲第. （ 3 ) 項記載の数値制御装置。 (4) The interpolation means instructs the amount of movement with respect to the movable part to be equal to the position based on the spline function in the pulse distribution cycle 每 and the position of the movable part. The numerical control device according to claim 3, characterized by the above feature.
( 5 ) 前記指令位置の始点 に お け る ス プ ラ イ ン関数の 接線べ ク ト ル と 2 階微分べ ク ト ル と を演算す る 演算手段 を有 し 、 こ れ ら べ ク ト ル に 基づい て指令位置を接続す る ス プ ラ イ ン 曲線を設定す る こ と を特徴 と す る 請求の範囲 第 （ 1 ) 項乃至第 （ 4 ) 項記載の数値制御装置。 (5) The spline function at the start point of the command position It has a calculation means that calculates the tangent vector and the second derivative vector, and sets the spline curve that connects the command positions based on these vectors. The numerical control device according to any one of claims (1) to (4), characterized by the above features.
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