实训报告(数据采样插补)
二维插补实验报告 总
二维插补原理及实现实验题目：二位插补（直线）原理及实现学院：自动化工程学院组员：于金波，尹冰指导教师：吴贺荣2013/9/20一．实验目的掌握逐点比较法、数字积分法、数据采样法等常见直线插补原理和实现方法；通过利用运动控制器的基本控制指令实现直线插补，掌握基本数控插补算法的软件实现原理。
二．实验设备1、XY 平台设备一套2、PCI-1220板卡一块3、PC 机一台4、配套笔架5、绘图纸张若干6、VB 软件开发平台三．实验原理直线插补的计算原理。
数控系统加工的零件轮廓或运动轨迹一般由直线、圆弧组成，对于一些非圆曲线轮廓则用直线或圆弧去逼近。
插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，通过计算，将工件的轮廓或运动轨迹描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给指令。
数控系统常用的插补计算方法有：逐点比较法，数字积分法，时间分割法，样条插补法等。
1、 逐点比较法直线插补逐点比较法是使用阶梯折线来逼近被插补直线或圆弧轮廓的方法，一般是按偏差判别、进给控制、偏差计算和终点判别四个节拍来实现一次插补过程。
以第一象限为例，取直线起点为坐标原点，如右图所示，m 为动点，有下面关系：取 作为偏差判别式：若 F m =0，表明m 点在OA 直线上；若 F m >0，表明m 点在OA 直线上方的m ′处； 若 F m <0，表明m 点在OA 直线下方的m ″处。
从坐标原点出发，当F m ≧0时，沿＋X 方向走一步，当F m <0，沿＋Y 方向走一步，当两方向所走的步数与终点坐标（X e ,Y e ）相等时，停止插补。
当F m ≧0时，沿＋X 方向走一步，则X m+1=X m ＋1, Y m+1=Y m 新的偏差为：F m+1=Y m+1X e - X m+1Y e =Y m X e -(X m ＋1)Y eF m+1=F m -Y e当F m <0时，沿＋Y 方向走一步，则X m+1=X m , Y m+1=Y m ＋1 新的偏差为：F m+1 =Y m+1X e - X m+1Y e =(Y m ＋1)X e -X m Y eF m+1=F m ＋X e其它三个象限的计算方法，可以用相同的原理获得，下表为四个象限插补时，其偏差计算公式和进给脉冲方向，计算时，X e ,Y e 均为绝对值。
9.数据采样法插补原理
数据采样插补又称为时间分割法，与基准脉冲插补法不同，数据采样 插补法得出的不是进给脉冲，而是用二进制表示的进给量。这种方法是根 据程编进给速度F，将给定轮廓曲线按插补周期T（某一单位时间间隔）分 割为插补进给段（轮廓步长），即用一系列首尾相连的微小线段来逼近给 定曲线。每经过一个插补周期就进行一次插补计算，算出下一个插补点， 即算出插补周期内各坐标轴的进给量，如等，得出下一个插补点的指令位 置。
插补周期越长，插补计算误差越大，插补周期应尽量选得小一些。CNC 系统在进行轮廓插补控制时，除完成插补计算外，数控装置还必须处理一 些其它任务，如显示、监控、位置采样及控制等。
数据采样插补一般分为粗、精插补两步完成。第一步是粗插补，由它 在给定曲线的起、终点之间插入若干个微小直线段。 这些微小直线段由精 插补进一步进行数据的密化工作，即进行对直线的脉冲增量插补。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献不连续信号，对时间上连 续的信号进行采样，就是通过一个采样开关K（这个开关K每隔 一定的周期TC闭合一次）后，在采样开关的输出端形成一连串 的脉冲信号。这种把时间上连续的信号转变成时间上离散的脉 冲系列的过程称为采样过程，周期T叫采样周期。
) 2
R 1
1
/ 2 2
2!
/ 22
4!
图5-29 圆弧插补
2 R
8
X
对于直线插补，不会造成轨迹误差。在圆弧插补中，会带来轨迹误差。
机电工程学院
设T为插补周期，F为进给速度，则轮廓步长为
l TF
用轮廓步长代替弦长，有
l TF RR
,得
er
(TF ) 2 8R
可见，圆弧插补过程中，用弦线逼近圆弧时，插补误差er与程编
数据采样插补
数据采样插补一、概述数据采样插补多用于进给速度要求较高的闭环掌握系统。
它与前面我们介绍的插补方法的最大不同就是前者计算机一般不包含在伺服掌握环内，计算机插补的结果是输出进给脉冲，伺服系统依据进给脉冲进给。
每进给一步（一个脉冲当量），计算机都要进行一次插补运算。
进给速度受计算机插补速度的限制，很难满意现代数控机床高速度的要求。
而后者计算机一般包含在伺服掌握环内。
数据采样插补用小段直线来靠近给定轨迹，插补输出的是下一个插补周期内各轴要运动的距离，不需要每走一个脉冲当量就插补一次，可达到很高的进给速度。
1. 数据采样插补的基本原理粗插补：采纳时间分割思想，依据进给速度F和插补周期T，将廓型曲线分割成一段段的轮廓步长L，L=FT，然后计算出每个插补周期的坐标增量。
精插补：依据位置反馈采样周期的大小，由伺服系统的硬件完成。
2. 插补周期和检测采样周期插补周期大于插补运算时间与完成其它实时任务时间之和，现代数控系统一般为2~4ms，有的已达到零点几毫秒。
插补周期应是位置反馈检测采样周期的整数倍。
3.插补精度分析直线插补时，轮廓步长L与被加工直线重合，没有插补误差。
圆弧插补时，轮廓步长L作为弦线或割线对圆弧进行靠近，存在半径误差。
二、数据采样法直线插补1.插补计算过程（1）插补预备主要是计算轮廓步长l＝FT及其相应的坐标增量。
（2）插补计算实时计算出各插补周期中的插补点（动点）坐标值。
2.有用的插补算法（1）直线函数法插补预备：插补计算：2）进给速率数法（扩展DDA法）插补预备: 引入步长系数K则插补计算：三、数据采样法圆弧插补1. 直线函数法（弦线法）如图5-13所示，要加工圆心在原点O（0，0）、半径为R的第一象限顺圆弧，在顺圆弧上的B点是继A点之后的插补瞬时点，两点的坐标分别为A（Xi，Yi）、B（Xi＋1，Yi＋1），现求在一个插补周期T内X 轴和Y轴的进给量△X、△Y。
图中的弦AB是圆弧插补时每个插补周期内的进给步长l，AP是A点的圆弧切线，M是弦的中点。
实训_数据分析总结报告(3篇)
第1篇一、实训背景随着大数据时代的到来，数据分析已经成为企业决策、科学研究和社会管理的重要手段。
为了提高我们的数据分析能力，我们参加了为期一个月的数据分析实训。
本次实训旨在通过实际操作，使我们掌握数据分析的基本流程、常用工具和技巧，提升我们对数据的敏感度和分析能力。
二、实训目标1. 掌握数据分析的基本流程，包括数据收集、整理、分析、可视化等环节。
2. 熟悉常用的数据分析工具，如Excel、Python、R等。
3. 学会运用统计方法对数据进行描述性分析、相关性分析和预测分析。
4. 提高数据可视化能力，能够制作出清晰、美观的数据报告。
三、实训内容1. 数据收集与整理在实训初期，我们学习了如何从互联网、数据库、文件等多种渠道收集数据。
同时，我们掌握了数据清洗、数据整合、数据转换等基本操作，为后续分析奠定了基础。
2. 数据分析方法我们学习了描述性统计、推断统计、相关性分析和预测分析等方法。
通过实际操作，我们掌握了如何运用这些方法对数据进行深入分析。
3. 数据可视化我们学习了如何使用Excel、Python、R等工具制作数据可视化图表。
通过图表，我们能够更直观地展示数据特征和趋势。
4. 案例分析在实训过程中，我们选取了多个案例进行实战分析，包括市场营销、金融、医疗等多个领域。
通过案例分析，我们提高了分析问题的能力。
四、实训过程1. 数据收集与整理我们首先从互联网上收集了大量的数据，包括用户行为数据、销售数据、市场调研数据等。
然后，我们对数据进行清洗，去除无效数据、重复数据和异常值，确保数据的准确性。
2. 数据分析我们运用描述性统计方法，对收集到的数据进行描述性分析，包括计算均值、标准差、最大值、最小值等指标。
接着，我们运用相关性分析方法，探究不同变量之间的关系。
最后，我们运用预测分析方法，对数据趋势进行预测。
3. 数据可视化我们使用Excel、Python、R等工具制作了多种数据可视化图表，如柱状图、折线图、散点图、热力图等。
数控插补程序实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解数控插补的基本原理和常用方法。
2. 掌握逐点比较法、数字积分法等插补方法的应用。
3. 熟悉插补程序的编写和调试过程。
4. 提高数控编程和调试能力。
二、实验设备1. 实验平台：PC机、数控仿真软件2. 实验软件：Cimatron、UG、MasterCAM等3. 实验内容：数控插补程序设计与调试三、实验原理数控插补是数控系统实现复杂曲线加工的关键技术。
插补方法主要有逐点比较法、数字积分法、样条插补法等。
本实验主要介绍逐点比较法和数字积分法的原理和应用。
1. 逐点比较法逐点比较法是一种常用的直线插补方法。
它通过比较刀具中心与理论轨迹之间的距离，决定刀具的移动方向和距离。
具体步骤如下：（1）计算当前点与理论轨迹之间的距离；（2）根据距离的正负，决定刀具的移动方向（左移或右移）；（3）计算移动距离，更新刀具位置；（4）重复步骤（1）~（3），直至达到终点。
2. 数字积分法数字积分法是一种基于数值积分原理的插补方法。
它通过计算曲线在坐标轴上的积分，得到曲线的坐标点。
具体步骤如下：（1）计算曲线在坐标轴上的积分表达式；（2）将积分表达式离散化，得到一系列坐标点；（3）根据坐标点，生成插补程序；（4）运行插补程序，实现曲线加工。
四、实验步骤1. 选择合适的数控仿真软件，如Cimatron、UG、MasterCAM等。
2. 创建一个简单的二维或三维零件模型，用于进行插补实验。
3. 根据零件模型，确定插补方法（逐点比较法或数字积分法）。
4. 编写插补程序，实现曲线加工。
5. 在仿真软件中运行插补程序，观察加工效果。
6. 根据实验结果，对插补程序进行优化和调试。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过逐点比较法和数字积分法，分别实现了直线和曲线的加工。
实验结果表明，两种方法都能较好地满足加工精度要求。
2. 实验分析（1）逐点比较法具有编程简单、易于实现的特点，但插补精度相对较低。
（2）数字积分法具有较高的插补精度，但编程复杂，计算量较大。
机电系统实验-数控系统的插补实验
实验三数控系统的插补实验一、实验目的了解数控系统直线插补和圆弧插补的原理及其实现方法，通过插补算法的可视化，加深对常用插补算法的了解。
应用标准G代码编程实现直线插补和圆弧插补，掌握标准G代码的直线插补和圆弧插补编程方法。
二、实验要求1.掌握数控机床插补原理。
2.掌握数控机床直线和圆弧插补。
三、实验原理1.基本概念机床数字控制的核心问题之一，就是如何控制刀具与工件的相对运动。
加工平面直线或曲线需要两个坐标轴联动，对于空间曲线或曲面则需要三个或三个以上坐标轴联动，才能走出其轨迹。
插补(interpolation)的实质上是决定联动过程中各坐标轴的运动顺序、位移、方向和速度。
具体来说，插补方法是指在轮廓控制系统中，根据给定的进给速度和轮廓线形的要求，在已知数据点之间插入中间点。
每种方法又可能用不同的计算方法来实现，具体的计算方法称之为插补算法。
插补的实质就是数据点的密化。
数控系统中完成插补工作的装置叫插补器。
根据插补器的不同结构，可分为硬件插补器和软件插补器两大类。
硬件插补器由专用集成电路组成，它的特点是运算速度快，但灵活性差:软件插补器利用微处理器通过系统程序完成各种插补功能，这种插补器的特点是灵活易变，但速度较慢。
随着微处理器运算速度和存储容量的提高，现代数控系统大多采用软件插补或软、硬件插补相结合的方法。
2.插补算法按数学模型来分，有一次(直线)插补，二次(圆、抛物线等)插补及高次曲线插补等，大多数控机床都具有直线插补和圆弧插补。
根据插补所采用的原理和计算方法的不同，有许多插补方法，目前应用较多的插补方法分为脉冲增量插补和数字增量插补两类。
脉冲增量插补又称为基准脉冲插补，适用于以步进电动机驱动的开环数控系统中。
在控制过程中通过不断向各坐标轴驱动电机发出互相协调的进给脉冲，每个脉冲通过步进电动机驱动装置使步进电动机转过一个固定的角度(称为步距角)，并使机床工作台产生相应的位移。
该位移称为脉冲当量，是最小指令位移。
703-3学生实验报告(数控技术及应用)试验二
三、实验(实训)原理
机床数控系统依据一定方法确定刀具运动轨迹，进而产生基本廓形曲线，如直线、圆弧等。其它需要加工的复杂曲线由基本廓形逼近，这种拟合方式称为“插补”（Interpolation）。“插补”实质是数控系统根据零件轮廓线型的有限信息（如直线的起点、终点，圆弧的起点、终点和圆心等），在轮廓的已知点之间确定一些中间点，完成所谓的“数据密化”工作。
第四步：插补；
2.逐点比较法圆弧插补
第一步：在插补类型选择框里点选逐点比较法圆弧插补，相应的圆弧参数输入框、插补方式选择框及演示方式选择框被激活；
第二步：输入参数，选择插补方式和演示方式；
第三步：点击画线型，画出给定圆弧；
其中绿色的直线表示圆弧的起始点，用于分别顺圆插补和逆圆插补。
第四步：点击插补按键进行插补；
七、实验(实训)心得及体会(总结)
成绩
教师签名
批时间
年月日
四、仪器设备、实验(实训)材料
华中数控车C2-3250K
五、实验(实训)步骤
1．逐点比较法直线插补
第一步：在软件初始界面插补类型选择框中选择逐点比较法直线插补；
第二步：输入所要插补直线的参数X Y值（不能大于125）；
第三步：点击画线型按键，画出你所给定的直线；
网格的间距相当于脉冲当量。此时可以进行插补。
学生实验(实训)报告
学院
机电工程学院
课程名称
数控技术及应用
专业
机械
实验名称
插补原理实验
班级
小组情况
姓名
实验时间
2013-11-12
学号
指导教师
关万跃
报告内容
一、实验(实训)目的
数据采集与处理技术实验报告
《数据采集与处理技术》实验报告书
实验名称:ADC量化与显示原理实验
实验时间：2014年11月24日得分：
一、实验目的
1．了解数据采集中ADC外围电路基本原理，重点：采样时钟、数据输出与数据同步时钟、参考电压等；
2．学习ADC量化数值和显示对应关系;
3．了解ADC输入电压与量化数字结果的关系。
二、实验内容
1．学习AD9481的基本原理，了解高速数据采集系统的基本设计原理。
2．了解8bit波形数据在320*240分辨率LCD上显示方法。
3．验证ADC输入电压与量化数字结果的对应关系。
三、实验步骤
1．ADC模拟输入与量化结果实验
调节位移旋钮，用DMM模块测量ADC的信号输入点VIN+，见图7中红圈1或者2，并观察液晶屏波形（无信号输入时为一条基线）显示位置，完成表1和表2。
1
2
图7 ADC采集模块实物照片
四、实验结果记录与分析
实验结果如下图所示：
说明：一大格（div）有25个点（像素），分为5个小格，每小格5个像素。
五、实验思考题
ADC将输入的模拟信号与参考电压进行比较，量化得到数字与模拟输入信号的幅度成比例关系，试分析，如果参考电压发生变化（变大或者变小），那么量化得到的数字结果是如何变化的？
答：当参考电压变大时，量化得到的数字结果变大；当参考电压变小时，量化得到的数
字结果变小。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数字化实训报告
一数据采样差补简介
所谓数据采样插补法，或称为时间分割法。
它尤其适合于闭环和半闭环以直流或交流电机为执行机构的位置采样控制系统。
这种方法是把加工一段直线或圆弧的整段时间细分为许多相等的时间间隔，称为单位时间间隔（或插补周期）。
每经过一个单位时间间隔就进行一次插补计算，算出在这一时间间隔内各坐标轴的进给量，边计算，边加工，直至加工终点。
与基准脉冲插补法不同，采用数据采样法插补时，在加工某一直线段或圆弧段的加工指令中必须给出加工进给速度F，先通过速度计算，将进给速度分割成单位时间间隔的插补进给量L（或称为轮廓步长），又称为一次插补进给量。
这类算法的核心问题是如何计算各坐标轴的增长数∆x和∆y（而不是单个脉冲），有了前一插补周期末的动点位置值和本次插补周期内的坐标增长段，就很容易计算出本插补周期末的动点命令位置坐标值。
对于直线插补来讲，插补所形成的轮廓步长子线段（即增长段）与给定的直线重合，不会造成轨迹误差。
而在圆弧插补中，因要用切线或弦线来逼近圆弧，因而不可避免地会带来轮廓误差。
其中切线近似具有较大的轮廓误差而不大采用，常用的是弦线逼近法。
有时，数据采样插补是分两步完成的，即粗插补和精插补。
第一步为粗插补，它是在给定起点和终点的曲线之间插入若干个点，即用若干条微小直线段来逼近给定曲线，粗插补在每个插补计算周期中计算一次。
第二步为精插补，它是在粗插补计算出的每一条微小直线段上再做“数据点的密化”工作，这一步相当于对直线的脉冲增量插补。
二直线插补
直线插补的情况如右图所示。
要求刀具在XY 平面中作所示的直线运动。
在这一程序段中,每一小段的长度为L=KFT（K进给倍率，F进给速度，T插补周期）。
只要求出∆x和∆y即可。
tanα=X E Y E
cosα=
1
√1+（tanα）2
∆X=L∗cosα
∆Y=∆X∗tanα三顺圆圆弧插补
3.1公式推导
圆弧插补的情况如下。
顺圆弧AB为待加
工曲线，可以依据几何知识推导出关系式：
∆Y ∆X =X I+0.5∗L∗COSαY I−0.5∗L∗SINα
无法求解出∆x和∆y，取α=45°.如此会引起的误差就是下一点可能不在圆弧上面，所以修正关系式为：
∆X′=L*COS45
X I2+Y I2=(X I+∆X)2+(Y I−∆Y)2A
B
3.2流程图
3.3程序
CLOSE
&1
#1->2500X
#2->2500Y
OPEN PROG 28
CLEAR
INC;增量模式
P0=1；每个周期的步长
P1=100；半径
P2=0；x0
P3=100；y0
P4=100；x1
P5=0；y1
P11=0.7071；sin45，cos45
P6=SQRT((P4-P2)*(P4-P2)+(P5-P3)*(P5-P3))；始末点距离
P7=INT(2*(ASIN(P6/2/P1))*P1/P0)+1；步数
WHILE(P7>0)；由步数控制循环
P8=ATAN((P2+0.5*P0*P12)/(P3-0.5*P12*P0))；计算新的角度P9=P0*COS(P8)；dx
P10=-(P2+0.5*P9)*P9/(P3-0.5*P9)；dy
P2=P2+P9；新的x0
P3=P3+P10；新的y0
X(P9)；电机动作
Y(P10)
P7=P7-1；步数减一
ENDWHILE
CLOSE
四逆圆圆弧插补
4.1公式推导
圆弧插补的情况如下。
逆圆弧为待加工曲线，可以依据几何知识推导出关系式：
∆Y ∆X =
X I+0.5∗L∗COSαY I−0.5∗L∗SINα
无法求解出∆x和∆y，取α=45°.如此会引起的误差就是下一点可能不在圆弧上面，所以修正关系式为：
∆X′=L*COS45
X I2+Y I2=(X I−∆X′)2+(Y I+∆Y′)2
可以看出和顺圆插补的公式很相似 ,经过整理之后得到
∆Y′=(Xi−0.5∗∆X′)∗∆X′Yi−0.5∗∆X′
O
D C
4.2流程图
4.3程序
CLOSE
&1
#1->2500X
#2->2500Y
OPEN PROG 28
CLEAR
INC;增量模式
P0=1；每个周期的步长
P1=100；半径
P2=100；x0
P3=0；y0
P4=0；x1
P5=100；y1
P11=0.7071；sin45，cos45
P6=SQRT((P4-P2)*(P4-P2)+(P5-P3)*(P5-P3))；始末点距离
P7=INT(2*(ASIN(P6/2/P1))*P1/P0)+1；步数
WHILE(P7>0)；由步数控制循环
P8=ATAN((P2+0.5*P0*P12)/(P3-0.5*P12*P0))；计算新的角度P9=P0*COS(P8)；dx
P10=-(P2-0.5*P9)*P9/(P3+0.5*P9)；dy
P2=P2+P9；新的x0
P3=P3+P10；新的y0
X(P9)；电机动作
Y(P10)
P7=P7-1；步数减一
ENDWHILE
CLOSE。