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数控弧型夹杂构件圆心的新型式运算

作者:天乙数控机床时间:2021-12-10716次浏览

信息摘要:

中的算法不能用于起终点连线与X轴平行的圆弧,因其公式中出现分母为(y2-y1)的情况;文献<2>明确给出了两组圆心坐标,但笔者认为,其取舍较为复杂。因为在R相同的情况下,顺逆圆将影响圆心坐标的确定;如果R和圆的顺逆均不变,起点和终点的坐标同样影响圆心的坐标。因此,该算法需要分别根据G02、G03、+R、-R以及由起

中的算法不能用于起终点连线与X轴平行的圆弧,因其公式中出现分母为(y2-y1)的情况;文献<2>明确给出了两组圆心坐标,但笔者认为,其取舍较为复杂。因为在R相同的情况下,顺逆圆将影响圆心坐标的确定;如果R和圆的顺逆均不变,起点和终点的坐标同样影响圆心的坐标。因此,该算法需要分别根据G02、G03、+R、-R以及由起点指向终点的矢量与坐标轴的夹角来进行取舍。


  为此,本文提出了矢量算法,利用矢量的方向性,快速简便地求解圆心坐标。


  1R编程的矢量算法如所示,已知圆的半径R,起点A(x1,y1)和终点B(x2,y2)。从中可以看出,满足此条件的圆心有两个O1(X1,Y1)和O2(X2,Y2)。连接AB和O1O2,其交点坐标为M(xm,ym),则有:xm=x1+x2(1)ym=y1+y2|MO1|=|MO2|=R2-(x2-x1)2+(y2-y1)24(2)起点A到B的矢量可以示为:LAB=(x2-x1)i+(y2-y1)j(3)影响圆弧圆心坐标的因素其方向矢量为lAB=x2-x1(x2-x1)2+(y2-y1)2i+y2-y1(x2-x1)2+(y2-y1)2j=lxi+lyj(4)MO1和MO2的矢量可以分别示为:LMO1=(X1-xm)i+(Y1-ym)j(5)LMO2=(X2-xm)i+(Y2-ym)j(6)圆心坐标的确定与圆弧的顺逆(G02、G03)、长短(优劣)以及起终点的位置关系如所示。


  圆心坐标的取舍圆弧的顺逆圆弧的优劣起终点位置圆心位置LAB与LMO1或LMO2的关系G02劣弧(a)或(e)O2或O1LAB顺时针旋转90到LMO2或LMO1G02优弧(b)或(f)O1或O2LAB逆时针旋转90到LMO1或LMO2G03劣弧(c)或(g)O1或O2LAB逆时针旋转90到LMO1或LMO2G03优弧(d)或(h)O2或O1LAB顺时针旋转90到LMO2或LMO1从可以看出:起终点相同的G02的劣弧和G03的优弧为同一圆心,此时LAB顺时针旋转90到其圆心所在的矢量方向;G02的优弧和G03的劣弧为同一圆心,此时LAB逆时针旋转90到其圆心所在的矢量方向,而与起终点的位置无关。


  因此,R编程格式圆心的求解可以归结为求解G02的劣弧和G02的优弧的圆心问题。


  如果弧AB是G02的劣弧((a)),其圆心为O2,此时,LAB顺时针旋转到LMO2,因有LABLMO2=0,所以矢量MO2的方向矢量为:lMO2=lyi+(-lx)j圆心O2的坐标就可以计算出来:X2=xm+|MO2|lyY2=ym+|MO2|(-lx)(7)如果弧AB是G02的优弧((b)),其圆心为O1,此时,LAB逆时针旋转到LMO1,所以矢量MO1的方向矢量为:lMO1=(-ly)i+lxj(8)圆心O1的坐标:X1=xm+|MO1|(-ly)Y1=ym+|MO1|lx(9)以上分析的是中(a)(d)的情况,对于(e)(h)的情况,只需将相应的圆心坐标的下标稍作修改。圆弧插补是平面曲线插补,对于笛卡尔坐标系的YOZ和XOZ平面,只要作相应的坐标变换就可以了。


  结论(1)将影响圆心位置的诸因素归结为两种情况,简化了计算和编程,程序由原来的60行减为21行;(2)利用矢量法给出确定的圆心坐标,计算的同时对圆心位置进行取舍,减少了计算量;(3)计算中减少了误差的累积和传播,提高了计算精度;(4)在本文公式中,分母出现的是(x2-x1)2+(y2-y1)2,故可以用于起终点连线与X轴或Y轴呈任意角度的圆弧,弥补了文献<1>中的不足。


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