Czym jest interpolacja i 3 popularne metody interpolacji?

Dzisiaj porozmawiamy o ciekawej i podstawowej koncepcji „interpolacji”. Od dawna inżynierowie zastanawiali się, jak wykorzystać obrabiarki do obróbki przedmiotów w krzywe. Ich główną ideą jest podzielenie współrzędnych ruchu narzędzia i przedmiotu obrabianego na pewne minimalne wielkości jednostkowe, tj. minimalne przemieszczenie. System CNC przesunie współrzędne o kilka minimalnych wielkości przemieszczenia (tj. kontroluje trajektorię ruchu narzędzia) zgodnie z wymaganiami programu części, aby zrealizować względny ruch narzędzia i przedmiotu obrabianego oraz zakończyć obróbkę części.

opracował INTERPOLACJĘ TOKARKI DOPUSZCZAJĄCEJ

Przed erą informacji silnik zastosowany w tokarce nie mógł zmieniać prędkości i poruszać się w pracy, a było wiele wad technicznych, które były trudne do przezwyciężenia w obliczu precyzyjnej obróbki. Wraz z postępem technologii obrabiarka zaczęła być aktualizowana.

Obecnie technologia automatyzacji została dodatkowo ulepszona na tokarce CNC, a rozwój technologii sterowania numerycznego wszedł w erę kontrolerów ruchu. W otwartym systemie „PC + kontroler ruchu” obróbka obrabiarki uzyskała większą zdolność przetwarzania informacji, dokładniejszą trajektorię ruchu i większą wszechstronność.

Jednak chociaż technologia została ulepszona, przetwarzanie musi napotkać więcej trudności. W procesie obróbki przedmiotu obrabiarka często musi stawić czoła obróbce nieregularnej krzywej lub łuku. Chociaż obrabiarka może dobrze wykonać ruch względny segmentów liniowych, łuków lub innych analitycznych krzywych splajnu, w obliczu nieregularnego „swobodnego” ruchu, obrabiarka musi polegać na wieloosiowym sterowaniu ruchem i interpolacji.

koncepcje interpolacji i ekwiwalentu impulsu

Interpolacja to proces wyznaczania ścieżki ruchu narzędzia na obrabiarce CNC według określonej metody. Zgodnie z daną prędkością i trajektorią dodaj kilka nowych punktów pośrednich między znanymi punktami trajektorii i kontroluj stół przedmiotu obrabianego oraz narzędzie, aby przechodziło przez te punkty pośrednie, aby cały ruch mógł zostać zakończony. Mówiąc delikatnie, oznacza to, że narzędzie wykorzystuje przerywane linie do rysowania jednej po drugiej krzywej przeznaczonej do obróbki, co jest równoznaczne z przybliżeniem wymaganej krzywej i powierzchni za pomocą kilku małych segmentów i łuków.

Względny ruch narzędzia wzdłuż każdej osi współrzędnych jest wyrażony w jednostce równoważnej impulsu (mm/impuls). Gdy tor narzędzia jest linią prostą lub łukiem, urządzenie sterowania numerycznego wykonuje „zagęszczanie punktów danych” między wartościami współrzędnych punktu początkowego i końcowego odcinka linii lub łuku, uzyskuje wartości współrzędnych serii punktów pośrednich , a następnie wysyła impulsy do każdej współrzędnej zgodnie z wartościami współrzędnych punktów pośrednich, aby zapewnić przetworzenie wymaganej linii prostej lub konturu łuku.

Klasyfikacja metody interpolacji

Metody interpolacji obejmują interpolację liniową, interpolację łukową, interpolację splajnu itp. Jak sama nazwa wskazuje, interpolację liniową wykonuje narzędzie w ruchu liniowym między dwoma punktami; Interpolacja łuku polega na obliczaniu grup punktów zbliżających się do rzeczywistego łuku zgodnie z informacją cyfrową o interpolacji między punktami końcowymi, kontrolowaniu ruchu frezu wzdłuż tych punktów i przetwarzaniu krzywej łuku.

Zarys części jest często różny, w tym linia prosta, łuk, dowolna krzywa, splajn itp. Narzędzie obrabiarki CNC nie może być przesuwane o rzeczywisty kontur krzywej, ale jest przesuwane w przybliżeniu o kilka małych linii prostych, oraz kierunek przemieszczania się narzędzia to generalnie kierunki X i Y. Metody interpolacji obejmują: interpolację liniową, interpolację łukową, interpolację paraboliczną, interpolację splajnu itp.

Interpolacja liniowa

Interpolacja liniowa jest powszechnie stosowaną metodą interpolacji na tokarce. W tej metodzie interpolacja między dwoma punktami jest aproksymowana wzdłuż grupy punktów linii prostej, a ruch narzędzia jest kontrolowany wzdłuż linii prostej. Tak zwana interpolacja liniowa to metoda interpolacji, którą można zastosować tylko wtedy, gdy rzeczywisty kontur jest linią prostą (jeśli nie jest to linia prosta, krzywą można również aproksymować segmentem prostej w sposób aproksymacyjny, tak, że każdy odcinek może być interpolowany przez linię prostą) Najpierw załóżmy, że punkt początkowy rzeczywistego konturu jest krótkim odcinkiem wzdłuż kierunku X (odpowiednik jednego impulsu), a jeśli punkt końcowy znajduje się poniżej rzeczywistego konturu, następny segment linii to krótki odcinek wzdłuż kierunku Y.

Jeśli punkt końcowy segmentu linii nadal znajduje się poniżej rzeczywistego konturu, kontynuuj przejście krótkiego odcinka wzdłuż kierunku Y, aż znajdzie się powyżej rzeczywistego konturu, a następnie przejdź krótki odcinek w kierunku X i powtarzaj cykl, aż punkt końcowy konturu zostaje osiągnięty W ten sposób rzeczywisty kontur jest składany z odcinków linii przerywanych. Chociaż jest to linia łamana, jeśli każdy odcinek linii cięcia jest bardzo mały (w dopuszczalnym zakresie dokładności), to ten odcinek linii łamanych i rzeczywisty kontur można z grubsza uznać za tę samą krzywą, która jest interpolacją linii prostej

Interpolacja łuku

Interpolacja kołowa to metoda interpolacji. W tej metodzie, zgodnie z cyfrową informacją o interpolacji między punktami na obu końcach, obliczana jest grupa punktów zbliżająca się do rzeczywistego łuku, a frez jest sterowany tak, aby poruszał się wzdłuż tych punktów w celu przetworzenia krzywej łuku.

Algorytm interpolacji w czasie rzeczywistym dla złożonej krzywej

Tradycyjne CNC zapewnia tylko interpolację liniową i łukową, podczas gdy krzywe nieliniowe i łukowe są interpolowane przez segmentowe dopasowanie liniowe i łukowe. Ta metoda prowadzi do szeregu problemów, takich jak duża ilość danych, słaba dokładność, nierówna prędkość posuwu i złożone programowanie podczas przetwarzania złożonych krzywych, co nieuchronnie będzie miało duży wpływ na jakość przetwarzania i koszt przetwarzania. Wiele osób zaczyna szukać metody bezpośredniej interpolacji dla złożonych krzywych i powierzchni o dowolnym kształcie.

W ostatnich latach uczeni w kraju i za granicą przeprowadzili wiele dogłębnych badań na ten temat, co zaowocowało również wieloma nowymi metodami interpolacji. Takie jak interpolacja krzywej splajnu Aakima, interpolacja krzywej sześciennej splajnu, interpolacja krzywej Beziera, interpolacja krzywej Pitagorasa, interpolacja krzywej B-splajn itp. Ze względu na wiele zalet krzywej B-splajn, szczególnie jej potężną funkcję w przedstawianiu i projektowaniu kształtu swobodnej krzywej i powierzchni, badania nad algorytmem bezpośredniej interpolacji krzywej i powierzchni w wolnej przestrzeni koncentrują się głównie na nich.