什麼叫連續路徑補間 ?
所謂的補間控制器,顧名思義 , 就是多軸的情況下,可以走出任意的直線或圓弧路徑 , 但在一般的情況下 ,
若要連續執行移動多個向量,在每個向量的開時和結束時控制器都會做加速和減速的動作, 如下圖一所示 :
AB
為一個向量 , BC
為一個向量, CD
為一個向量,當從 A
到 B
時控制器會先開始加速到達最高速後連續不停移動,在到達
B 之前會先減速直到 B
點停止,然後立即由 B
點再開始加速到達最高速後連續不停移動 , 在到達 C
之前會先減速直到 C 點停止 , 然後立即由 C
點再開始加速到達最高速後連續不停移動,在到達 C
之前會先減速直到 C
點停止。如此一來 在從 A
點根據所規劃的路徑最後移動到 D 點間 ,
在 B 點及 C
點都會停留一瞬間然後繼續走
,這種方式的連續向量規劃就是非連續路徑補間(non-contouring path interpolation) , 也是一般較常見到的方式 。
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圖一 |
上述那種非連續路徑補間方式在某些情況下是適用的。例如你本來就要在
A , B
, C , D
這四點皆要停頓下來做一些動作如鑽孔,
點膠動作或是其他需要停下來加工的動作,
但在某些場合,
若是中間有停下來的動作時就會造成不正確的結果了。例如,若是我們要沿著如下圖二所示的路徑由
A 點開始沿著路徑經過B點再經過
C 點然後回到 A
點去做塗膠的動作時, 因為出膠設備在 A
點開始移動後是定量一直吐出的若中間有停頓的話(在 B
點及 C 點),則會造成 B
點及 C
點出的膠會出現太集中太多的現象;這並非是我們所想要的。於
是才有了連續路徑補間(contouring
path interpolation)的需求,所謂的連續路徑補間,
如下圖所示;當由 A
點開始加速到達最高速後繼需依照路徑移動經過 B
點時並不會減速或是停下來而是直接執行 BC
接著執行 CA
向量在回到結束點( A
點)前再減速然後停在結束點( A
點) 。所以,由 A 到 B
到 C 到 A
皆是連續平順的移動
,只有在一開始後和結束前分別做加減速的動作,而中間不會有任何減速或停止的現象,
這就是連續路徑補間
在連續補間的路徑規劃時,我們常常會遇到一個情況,當連續兩個向量的內夾角太小時,若將其規劃為連續路叫動作時,
若不做加減速直接轉過去時則會造成機械在轉角時會發生不順的現象。如下麵圖三的
AB 和 BC
線段 ;當規劃為連續路徑時, 整個動作在經過 B
點時會發生急速轉彎的現象,這種讓機械動作急速轉彎的現象
,對機械本身的壽命會造成影響,所以我們一般會讓動作在
B 點 減速後再加速。
雖然會造成前面所述之缺點,但為了保護機械本身,
一般都會盡量避免有急速轉角的連續路徑規劃情況。
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圖二 |
我們在歸連續路徑時常常會有轉
90 度角的情況; 如圖四所示,為了避免會有上述急速轉角的情況發生,所以我們都會在
90
度的轉角上,修飾上一個小圓弧角,讓它在做連續路徑時,在轉過這
90 度角時,能平順的轉過去。
如下圖五所示;當然 ,
這轉角越小,其平順的效果越差 ( 小到幾乎沒有 )。
若轉角越大, 其平順的效果越好,
但卻與原規劃路徑差異性會變大 (
原先是只有直角的路徑 ),至於弧角大小的標準,則要看使用者實際應用而定。
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