高速cnc插補計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速CNC插補計算方法，用于控制數控機床運行，包括基于單元CU1計算過程的B2B構件計算過程，單元CU1計算過程是：將伯恩斯坦多項式B(t)=B0t+B1中的數據組（B0,B1）作為輸入數據組通過單元CU1計算過程計算出兩組輸出數據組〈B0l、B0r〉和〈B1l、B1r〉以及中點值B(0.5)；基于單元CU1計算過程的B2B構件計算過程是：將3次均勻樣條曲線的表達式p(t)=P0N0,3(t)+P1N1,3(t)+P2N2,3(t)+P3N3,3(t)中的數據組（P0,P1,P2,P3）作為輸入數據組通過B2B構件計算過程計算出數據輸出；然后，將上述作為控制數控機床運行的運行控制數據。本發(fā)明具有可高速計算并能產生高精度結果的、能滿足不斷發(fā)展的工業(yè)需求的優(yōu)點。
【專利說明】高速CNC插補計算方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種CNC運行數據的計算方法。
【背景技術】
[0002]數控加工是當代機械制造的基礎工藝之一。數控加工需要借助于數控機床。數控系統(tǒng)是數控機床的核心部件之一。目前，CNC數控是現代數控系統(tǒng)的不二形式。高速高精的數控系統(tǒng)是提高加工效率和質量的根本保障。以現場可編程門陣列FPGA為代表的新型可重構技術不僅改變傳統(tǒng)CNC插補計算的過程而且改變了其計算模式。但是，不管是那種方式，都是依照次序一個點接著一個點地計算的，這樣的計算其計算速度只能依賴計算機自身的運算速度，顯然，技術條件及成本的限制，計算機的計算速度是有限的，從而制約著數控加工的高速高精度的提高。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種可高速計算并能產生高精度結果的高速CNC插補計算方法，以滿足不斷發(fā)展的工業(yè)需求。
[0004]為了實現上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下:
[0005]一種高速CNC插補計算方法，用于控制數控機床運行，包括基于單元⑶I計算過程的B2B構件計算過程，
[0006]單元⑶I計算過程是:
[0007]將伯恩斯坦多項式BakBj+Bi中的數據組(B。，B1)作為輸入數據組通過以下方式進行運算，將B。分別送入輸出口 B。1以及加法器50，將^分別送入輸出口以及加法器50 ；加法器50接收到Bp B1后實施加法運算后將結果BfB1送至移位器60，移位器60將BfBi右移I位后的結果(BfB1) /2輸出到對應輸出口 B1^BJ以及中點值B (0.5)，這樣就獲得了兩組輸出數據組〈ΒΛΒΡ和〈ΒΛΒ”以及中點值Β(0.5)，其中，811、81\8(0.5)是相等的；
[0008]基于單元⑶I計算過程的Β2Β構件計算過程是:
[0009]將3次均勻樣條曲線的表達式P (t) =P0N0j 3⑴+P1Nlj 3⑴+P2N2j 3⑴+P3N3j 3⑴中的數據組(Ptl, P1, P2, P3)作為輸入數據組通過以下方式進行運算，將Pr P3分別送入單元⑶3，將P1分別送入單元⑶3、單元⑶I以及加法器300，將P2分別送入單元⑶3、單元⑶I以及加法器300，單元⑶3接收到(Ptl, P1, P2, P3)后實施運算后將結果Bz3送至加法器500，單元⑶I接收到(P1, P2)后實施運算后將結果Bzi送至乘法器400，乘法器400經過乘法運算將結果3ΒΖ1送入加法器500，加法器500接收到Bz3和3ΒΖ1后進行加法運算將結果ΒΖ3+3ΒΖ1送到加法器600，加法器300接收到輸入數據P” P2后進行加法運算將結果PJP2送入加法器600，加法器600接收到ΒΖ3+3ΒΖ1和P^P2后進行加法運算并把結果BzWBzJPAP2送到乘法器700，乘
法器700進行乘法運算將結果Ip/, + 3SZ1 + S + Λ )輸出；

6[0010]然后，將上述3β +G + Λ)作為控制數控機床運行的運行控制數據。
[0011]進一步,單元⑶3計算過程是:將伯恩斯坦多項式β (t) = β0(1-?)3+3β jtd-t)2+3 32t2(l_t) + 33t3，0≤t≤1中的數據組〈β0，β1; β2，β3〉作為輸入數據組通過以下方式進行運算，將Ptl分別送入輸出口 β ?以及⑶3加法器10，將P1分別送入⑶3加法器10、11，將β2分別送入⑶3加法器11、12，將@3分別送入輸出口以及⑶3加法器12 ;CT3加法器10接收到β 0, β 1后實施加法運算后將結果β -β i分別送至⑶3移位器16、加法器13 ;同樣地，⑶3加法器11將其計算結果β 2分別送至⑶3加法器13、14，⑶3加法器12將其計算結果β2+β3分別送至⑶3加法器14、移位器17 ;OT3移位器16、17分別將β0+β1,β2+β3右移丄位后的結果(β0+β1)/2,(β2+β3)輸出到對應輸出口 β11、β 1r ；CU3加法器13實施了加法得到β1+2 β 1+β 2后分別送CU3移位器18、⑶3加法器15，CU3加法器14實施了加法得到β汴2 β 2+ β 3后分別送CU3移位器19、CU3加法器15 ;CU3移位器18、19分別對β。+2 β片β 2、β A2 β 2+ β 3右移2位后輸出(β。+2 β ^ β 2)/4,(^+2^+^)/4至輸出口 β/、最后，CU3加法器15接收數據
β汴2 β 2+ β 3實施加法得到β 0+3 β J3 β 2+ β 3后送至CU3移位器20，經CU3移位器20右移3位后得到(β #3 3分別輸出至β/、β/以及中點值β (0.5)，這樣就獲得
了兩組輸出數據組〈β。1、β/、β/、β/〉和〈iV、βι' β2' 以及中點值β (0.5)，其中β/、β/、β (0.5)是相等的。
[0012]本發(fā)明所依據的理論如下:
[0013]一、本發(fā)明的理論基礎在于經典數學理論中多項式的兩個性質。
[0014]性質1.任意關于t的多項式
【權利要求】
1.一種高速CNC插補計算方法，用于控制數控機床運行，其特征在于:包括基于單元CUl計算過程的B2B構件計算過程， 單元⑶I計算過程是: 將伯恩斯坦多項式B (t) =BJ-B1中的數據組(Btl, B1)作為輸入數據組通過以下方式進行運算，將B。分別送入輸出口 B。1以及加法器50，將B1分別送入輸出口 BJ以及加法器50 ;加法器50接收到Bp B1后實施加法運算后將結果Bc^B1送至移位器60，移位器60將Bc^B1右移I位后的結果(BfB1) /2輸出到對應輸出口 B/、以及中點值B (0.5)，這樣就獲得了兩組輸出數據組〈ΒΛΒΡ和〈B/、B”以及中點值B (0.5)，其中，811、811:、8(0.5)是相等的； 基于單元CUl計算過程的Β2Β構件計算過程是: 將3次均勻樣條曲線的表達式P (t) =PqNcu (t) +P1Ny (t) +P2N2j3 (t) +P3N3,3(t)中的數據組(Ptl, P1, P2, P3)作為輸入數據組通過以下方式進行運算，將匕、P3分別送入單元⑶3，將P1分別送入單元⑶3、單元⑶I以及加法器300，將P2分別送入單元⑶3、單元⑶I以及加法器300，單元⑶3接收到(Ptl, P1, P2, P3)后實施運算后將結果Bz3送至加法器500，單元⑶I接收到(P1, P2)后實施運算后將結果Bzi送至乘法器400，乘法器400經過乘法運算將結果3BZ1送入加法器500，加法器500接收到Bz3和3BZ1后進行加法運算將結果BZ3+3BZ1送到加法器600，加法器300接收到輸入數據P” P2后進行加法運算將結果PJP2送入加法器600，加法器600接收到BZ3+3BZ1和P^P2后進行加法運算并把結果BzWBzJPAP2送到乘法器700，乘法器700進行乘法運算將結果
2.如權利要求1所述的高速CNC插補計算方法，其特征在于:單元CU3計算過程是:將伯恩斯坦多項式 β (t) = β Q (l_t) 3+3 β it (l~t) 2+3 β 2t2 (l~t) + β 3t3,0 < t < I 中的數據組(β0, βι, β2, β3)作為輸入數據組通過以下方式進行運算，將分別送入輸出口 βο1以及CU3加法器10，將β I分別送入CU3加法器10、11，將β 2分別送入CU3加法器11、12，將β 3分別送入輸出口 β J以及⑶3加法器12 ；CU3加法器10接收到β r β i后實施加法運算后將結果β ο+β i分別送至⑶3移位器16、加法器13 ;同樣地，⑶3加法器11將其計算結果β ^ β 2分別送至⑶3加法器13、14，⑶3加法器12將其計算結果β 2+ β 3分別送至⑶3加法器14、移位器17 ;OT3移位器16、17分別將β J β ^ β 2+β 3右移I位后的結果(β J β J/2、( β2+β3)/2輸出到對應輸出口 β/、加法器13實施了加法得到后分別送CU3移位器18、CU3加法器15，CU3加法器14實施了加法得到β片2 β 2+ β 3后分別送CU3移位器19、CU3加法器15 ；CU3移位器18、19分別對β 0+2 β ^ β 2、β汴2 β 2+ β 3右移2位后輸出(β。+2 β i+β 2) /4、( β !+2 β 2+β 3) /4至輸出口 β /、β 2 ;最后，⑶3加法器15接收數據β0+2β ι+β2> β汴2 β 2+ β 3實施加法得到β 0+3 β片3 β 2+ β 3后送至CU3移位器20，經CU3移位器20右移3位后得到(β。+3 β J3 β2+β3> /8分別輸出至β /、β /以及中點值β (0.5)，這樣就獲得了兩組輸出數據組〈β Λ β/、β2\ β3χ>和〈β。' βΛ β2r>β/〉以及中點值β (0.5)，其中631、^/、3 (0.5)是相等的。
【文檔編號】G05B19/4103GK103513613SQ201310461894
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權日:2013年9月30日
【發(fā)明者】王興波, 步建軍 申請人:佛山科學技術學院