多轴数控雕铣机系统前期数据预处理

要对待加工的数据文件进行前期的数据预处理,用常用的数控雕铣机的雕刻软件一般都能得到待雕刻的数据文件,数据文件一般是以每段直线x,y,z三轴的绝对坐标形式给出。

(1)将前后对应的x、y、z三轴的绝对坐标值对应相减,以得到整个文件中每条直线在x、y、z方向上对应的绝对长度。

(2)算出每条直线的矢量长度l,对于x、y两轴连动有:l=平方根(x2+y2);对于x、y、z三轴连动有:l=平方根(x2+y2+z2);这里算出的矢量长度l,就作为将来用于在FPGA中DDA插补算法的绝对长轴。

(3)算出每条直线的矢量角,在x、y平面上,以原点为极坐标的极点,x轴正相为极轴,可得夹角:θ=arcsiny/平方根(x2+y2);再算每条直线的z轴与x、y平面的夹角:ψ=arcsinz/平方根(x2+y2+z2);对于x、y两轴连动的情况,则无需算。经过上面步骤的处理,原始的x、y、z数据便扩展成x、y、z、l、θ、ψ等六个数据。

(4)分别用x、y、z除以对应的脉冲当量δx,δy,δz得到脉冲数Px、Py、Pz,而l则除以δx,δy,δz中的最小值即可,便可得Pl。

(5)对整个数据文件进行分段,将可视为连续运动的前后连续的多条直线(如圆弧)化分为一大段,划分的标准就是将前后两条直线的θ、ψ两两相比较,当min(θn-θn- 1,θn- 1-θn) 或min (ψn-ψn- 1, ψn- 1-ψn) 有较大变化时( ≥5°) 为每大段直线的分界点, 然后求出该大段连续运动的线的矢量合S。假设由上述标准划分的一大段数据中有n 条小的直线l1、l2..ln, 则该S 的长度的脉冲数PS 为: PS=ni = 1 "Pli; 这样数据的预处理便完成。虽然看上去比较繁琐, 但是明白基本原理后在PC 机上用VC 或VB 编程可以很容易的完成, 而且还可以直接放到MCU上来完成, 在MCU 通过USB 接口读入数据的过程中就可以通过对MCU 的编程来完成这个数据的预处理过程。其实, 求θ和ψ仅仅利用它们来完成对整个数据文件的分段, 以确定可以合并哪些数据来进行连续的运动, 分段完成后的和便可舍去, 以减小文件的数据量。假设待雕刻的数据文件由下图生成, 那么数据处理过后整个数据就被分成了3 个可以连续运动的加减速段即: S1、S2、S3且S1=l1, S2=l2+l3+..l(n- 1), S3=ln。那么在整个雕刻过程中,只会在p1 和p2 这两个地方停顿, 虽然整个半圆是由l2 到l(n- 1)共n- 2 条短直线拟和, 但画整个半圆的雕刻过程中将会很流畅的完成, 而不会出现停顿。

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