专利名称：数控机床的手摇轮插值产生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种手摇轮插值产生装置，特别是一种数控机床的手摇轮插值产生装置。其中藉由一脉冲调整器中增加有一脉冲平滑修整器，可将使用者手摇轮的控制脉冲命令加以平滑修整，使被加工的物件表面粗细度较佳。
目前市面上所使用的全自动的电脑数值化控制(CNC)铣床或电脑数值化控制(CNC)车床等机床，虽然使操作很便利，但是这种机床中进给的路径或速率的快慢是由程序所给定。若当程序编写时给的路径不对或速率给定不良，常造成加工胚料的浪费或加工时间的延误。此种情形最常发生在后段精加工的工序。
然而，后段的精加工工序，也许只是要精修一个圆槽或者是切削一个圆角，如此简单的动作若是编辑一个自动电脑数值化的控制程序去执行，不但费时，若有误动作时甚至会损坏原来的半成品。尤有甚者，若操作者要求较高的精度，需要边量边精修时，电脑数值化的控制(CNC)的自动执行更难做到。所以若有上列需求，则使用传统的手摇轮手动方式去加工应该较为适合，但先前的手摇轮加工无法做到两轴同动，所以如果能发展一手摇轮插值产生装置，就可做到两轴直线插值，以及两轴圆弧插值。而且，手摇轮摇动时插值就马上进行；手摇轮停止时，插值就马上停止，如此可以使操作者以手感来灵活地控制切削工序的进行。
如
图1所示，图1为习用工具机床的手摇轮插值控制系统的方框图。其主要包括有一操作面板10，面板中包括有一手摇轮11以及一手摇轮倍率选择开关12，手摇轮11与手摇轮倍率选择开关12可根据使用者的手摇轮操作而输出一脉冲信号，之后将该脉冲信号传送至一位置控制硬件20，而控制硬件20再依序连接至一伺服控制硬件30以及一被驱动的机器40，如此而接受使用者操作面板的控制并进一步驱动工具机床，执行我们所需的加工动作。另外，操作面板10还可包括有一轴向选择器13，用以供使用选择工件的X轴、Y轴及Z轴的加工方向。
但是人的手摇动作并不流畅，若没有经过修整，加工出来的工件会有两个缺点，第一是速度不均，所以会造成表面纹路不佳；第二是做圆弧插值时，若有突增的脉冲量则会使圆度变差。例如，美国第5453674号专利公开一以图形对话方式输入工件尺寸，而使用手摇轮脉冲输出信号做插值动作。其缺点在于插值产生器的输出脉冲并未经过平滑度的修整加工，所以会产生上述两种缺点，亦即其手动手摇轮会增加车床工具机的不稳定性，以及被加工的工件表面粗细度会较差。
本发明的目的在于提供一种高精密度、高平滑度的电脑数值化控制手摇轮插值产生装置。
本装置能在不写出刀具路径的方式下，使两轴直线同动，而且手摇轮输出的脉冲信号会先经过一脉冲调整器，使得输出脉冲在总量不变的情形下，变的较为平滑，以增加加工件的精密度及表面粗细度。
为了达到上述目的，本发明采取如下方案本发明除了采用习用技术的操作面板、位置控制硬件、伺服控制硬件以及被驱动的机器外，另外加入了一脉冲调整器，脉冲调整器设置于操作面板与位置控制硬件等两电路之间，用以进一步调整手摇轮的输出脉冲信号，使该脉冲信号更为平滑。另外，该脉冲调整器连接有一人机界面加工数据的输入界面，用以接收使用者所需的加工数据。
该脉冲调整器中主要包括有一手摇轮插值产生器，可用以输出一较为平滑的脉冲讯号。
此外，该脉冲调整器包括有一动态平滑修整参数调整电路或软件机制，连接于该人机界面加工数据的输入端，该软件机制是指电路功能可以软件方式来实现。
此外，该脉冲调整器中的手摇轮插值产生器，由一脉冲平滑修整器以及一直线、圆弧及曲线插值产生器组成，其中圆弧插值亦可以曲线方式加以表示。
本发明采取如下具体结构本发明的一种数控机床的手摇轮插值产生装置，主要包括有一操作面板，作为操作一手摇轮的操作面板，其输出脉冲命令；一脉冲调整器，连接于操作面板，可用以平滑调整操作面板所输出的脉冲命令，脉冲调整器包括有一脉冲平滑修整器与一直线及圆弧插值产生器，以及连接一人机界面，以输入加工参数；人机界面连接在脉冲调整器的一输入端；直线及圆弧插值产生器，包括有曲线插值产生器，圆弧插值可以曲线插值方式表示。
所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述操作面板包括有一手摇轮及其倍率选择开关，以供使用者操作手摇轮。
所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述操作面板包括一脉冲修整器开关，作为所述脉冲调整器的开关。
所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述脉冲调整器包括一动态平滑修整参数调整器，用于相关修正参数的调整，动态平滑修整参数的调整以软件方式控制调整。
所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述脉冲平滑修整器采用往前平均法方式作脉冲的取样讯号。
所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，还包括一位置控制器，连接于所述脉冲调整器的输出端，用以作手摇轮的变换位置控制，以及包括有一伺服控制器，连接于位置控制器，作为手摇轮的伺服控制。
所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述脉冲调整器产生直线插值、圆弧插值或曲线插值的命令。
所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述倍率选择开关的操作方式，主要以脉冲的倍率来取代，其取代方式为若脉冲倍率为10或100倍，则自动开启脉冲调整器；若脉冲倍率为1时，则为求精确表达手摇轮的细微动作，所以会自动关闭脉冲调整器，而所述自动开启脉冲调整器的方式，指开启脉冲调整器中的脉冲平滑修整器。
所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述脉冲平滑修整器的输出脉冲的峰值较输入脉冲低，即输出脉冲变化不剧烈，并维持平均速率不变。
所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述输出脉冲与输入脉冲除以修整参数后加入余数关系，进而取一整数。
所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述输出脉冲与输入脉冲除以修整参数，再乘上一权重值，以增加取样的精密度。
配合附图及实施例详细说明如下附图简要说明图1习用工具机的手摇轮插值控制系统的电路方框图。
图2本发明的手摇轮插值产生装置的控制系统的电路方框图。
图3本发明的手摇轮插值产生装置的输入脉冲信号的取样参考波形图。
图4本发明实施例中经由平滑修整过的手摇轮脉冲信号波形示意图。
图5未经平滑修整而执行手摇轮命令的圆弧插值示意图。
图6经由平滑修整动作再执行手摇轮命令的圆弧插值示意图。
本发明的手摇轮插值产生装置中新加入了脉冲调整器，可将手摇轮的插值产生器输出的脉冲命令信号加以平滑修整，藉以改进习用手摇轮技术的两种主要缺点，亦即其手动手摇轮会增加工具机的不稳定性，以及被加工的工件表面粗细度会较差等缺失。
请参阅图2，图2为本发明手摇轮插值产生装置的实施例相关控制电路的方框示意图。主要包括一操作面板50，操作面板50包括有手摇轮及其倍率选择开关51，以及包括有一脉冲修整器开关52，手摇轮及其倍率选择开关51是用以供使用者执行手摇轮加工控制以及进一步选择所需的加工倍率，之后，该手摇轮输出一脉冲命令信号。图2中亦显示有一脉冲调整器60，脉冲调整器60用以接受手摇轮所输出的脉冲命令信号，以及连接有一人机界面70，用以接受使用者的加工数据，以作进一步控制。脉冲调整器60亦有连接于操作面板50的脉冲修整器硬件开关52，可针对脉冲调整器60作开关动作。
关于脉冲修整器开关52的开关方式，主要可以脉冲的倍率来取代，其取代方式如下，若脉冲倍率为×10或×100，则自动开启脉冲调整器60中所设置的一脉冲平滑修整器622，但若为×1时，则为求精确表达手摇轮的细微动作，所以会自动关闭脉冲调整器60。
此外，脉冲调整器60连接于一位置控制硬件80，以及依序连接有一伺服控制硬件90与一被驱动的机器100，如此使得手摇轮能经由使用者的手动控制，以及经由脉冲调整器60将手摇轮的输出脉冲命令信号作一平滑修整，使脉冲调整器60的输出脉冲信号能在总量不变的情形下，变得较为平滑，并且可增加加工件的精密度及表面粗细度。
另一方面，为了使上述脉冲修整得较平滑，脉冲调整器60包括有一手摇轮插值产生器62，以及一动态平滑修整参数调整器64，其中手摇轮插值产生器62为本发明的重点所在，其主要功能即用以修整手摇轮所输出的脉冲命令，使其波形变为较为平滑，所以手摇轮插值产生器62包括有一脉冲平滑修整器622，脉冲平滑修整器622接收手摇轮所输出的脉冲命令，作平滑修整。
之后，脉冲平滑修整器622的输出连接有一直线及圆弧插值产生器24，即为用以产生被加工工件所需的直线或圆弧加工的插值，此外，亦可以产生曲线插值，以及该圆弧插值亦可以曲线方式加以表示，可进一步控制位置控制硬件80、伺服控制硬件90以及被驱动的机器在100作工件加工的处理。其中位置控制硬件80，连接于脉冲调整器60的输出端，用以作手摇轮的变换位置控制。伺服控制硬件90，则连接于位置控制硬件80，作为手摇轮的伺服控制用。关于被驱动的机器100，则连接于伺服控制硬件90，用以代表被加工工件所欲加工驱动的机器，例如铣床或车床工具机等等。
另一方面，脉冲平滑修整器622连接于脉冲修整器开关52，用以接受开关的控制。而脉冲平滑修整器622另连接于动态平滑修整参数调整器64，用以接受使用者人机界面的输入项目。藉由本发明的手摇轮插值产生器62，以及其所包括的脉冲平滑修整器622与直线及圆弧插值产生器624即可产生较为平滑的脉冲信号，以符合高精密度、高平滑度的电脑数值化控制工具机的需求。
为了进一步说明本发明的技术特征，兹举一运用实例中手摇轮数值的取样数字作详细说明首先，本发明的脉冲平滑修整器622，是采用往前平均法(Backward Aceraging)的方式，操作者可输入一平均取样时间n(n即为修整参数，本例中的预设值n＝5)，假设输入脉冲平滑修整器622的脉冲量在每个取样时间的输入脉为A(1)、A(2)、A(3)……A(K)，即如图3所示的脉冲波形，图3为本发明实施例中手摇轮插值产生装置的输入脉冲命令的取样参考波形图。经由脉冲平滑修整器622的修整后的输出脉冲量为B(1)、B(2)、B(3)……B
在上述具有结构式(I1)-(I54)的化合物中，我们尤其优选具有结构式(I1)，(I2)，(I14)，与(I31)的化合物。
在可用于本发明的制染料的组合物的具有化学式(II)的阳离子直接染料中，我们特别优选具有如下列结构式(II1)-(II9)的化合物
平均速率)情况下，而有较低的峰值，且能够增加圆弧插值时的真圆度。
此外，脉冲调整器60也可采用不同的修整方式，即为将上述原修整方式所提出的式子，增加一权重K(i)可变成
而取整数，增加权重K(i)而不同于前一公式，可更进一步使各个取样点较为精确。
再者，关于上述两式的修整参数n值是可以作动态变化的，例如当输入脉冲A(i)的值＜10时，则平均取样的修整参数n＝1；10≤A(i)＜100时，则修整参数n＝3；当100≤A(i)＜200，则修整参数n＝5……等等，也就是修整参数n随着输入脉冲A(i)的变化而自动变大，藉以使输入脉冲A(i)在很小时，修整后的输出脉冲B(i)仍保持灵敏度。而当输入脉冲A(i)在很大，且容易变化剧烈时，将修整参数n值变大则可以增加平滑度。
对于本发明中，关于修整前与修整后的手摇轮命令信号的圆弧插值的相关比较，则请参阅图5与图6，其中图5为未经平滑修整的动作而执行手摇轮命令的圆弧插值示意图，而图6为经由平滑修整的动作再执行手摇轮命令的圆弧插值示意图。针对比较图5、图6两者的差异，其中因为修整后的输出脉冲B(i)的峰值小于未经修整的输入脉冲A(i)，所以经过平滑修整后送入插值产生器所产生的插值量的弦长IP2，小于原峰值经插值产生器所产生的插值量的弦长IP1(即IP2＜IP1)；所以经平滑修整后径向误差E2，小于未经平滑修整的径向误差E1(即E2＜E)，所以经修整的脉冲命令，再去执行圆弧插值所获得的圆精度较好。
本发明具有以下效果综上所述，本发明的手摇轮插值产生装置为一种可运用于电脑数值化控制的车床工具机的后段加工，其主要目的是能在不必写出刀具路径的方式下，做出两轴直线同动，而且手摇轮输出的脉冲命令会先经过一脉冲平滑修整器622来使输出脉冲在总量不变的情形下，变得较为平滑，以增加加工件精度及表面平整度。
权利要求
1.一种数控机床的手摇轮插值产生装置，主要包括有一操作面板，作为操作一手摇轮的操作面板，其输出脉冲命令；一脉冲调整器，连接于操作面板，可用以平滑调整操作面板所输出的脉冲命令，脉冲调整器包括有一脉冲平滑修整器与一直线及圆弧插值产生器，以及连接一人机界面，以输入加工参数；人机界面连接在脉冲调整器的一输入端；直线及圆弧插值产生器，包括有曲线插值产生器，圆弧插值可以曲线插值方式表示。
2.根据权利要求1所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述操作面板包括有一手摇轮及其倍率选择开关，以供使用者操作手摇轮。
3.根据权利要求1所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述操作面板包括一脉冲修整器开关，作为所述脉冲调整器的开关。
4.根据权利要求1所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述脉冲调整器包括一动态平滑修整参数调整器，用于相关修正参数的调整，动态平滑修整参数的调整以软件方式控制调整。
5.根据权利要求1所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述脉冲平滑修整器采用往前平均法方式作脉冲的取样讯号。
6.根据权利要求1所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，还包括一位置控制器，连接于所述脉冲调整器的输出端，用以作手摇轮的变换位置控制，以及包括有一伺服控制器，连接于位置控制器，作为手摇轮的伺服控制。
7.根据权利要求1所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述脉冲调整器产生直线插值、圆弧插值或曲线插值的命令。
8.根据权利要求2或3所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述倍率选择开关的操作方式，主要以脉冲的倍率来取代，其取代方式为若脉冲倍率为10或100倍，则自动开启脉冲调整器；若脉冲倍率为1时，则为求精确表达手摇轮的细微动作，所以会自动关闭脉冲调整器，而所述自动开启脉冲调整器的方式，指开启脉冲调整器中的脉冲平滑修整器。
9.根据权利要求5所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述脉冲平滑修整器的输出脉冲的峰值较输入脉冲低，即输出脉冲变化不剧烈，并维持平均速率不变。
10.根据权利要求5所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述输出脉冲与输入脉冲除以修整参数后加入余数关系，进而取一整数。
11.根据权利要求5所述的手摇轮插值产生装置，其特征在于，所述输出脉冲与输入脉冲除以修整参数，再乘上一权重值，以增加取样的精密度。
全文摘要
一种数控机床的手摇轮插值产生装置,包括:一操作面板,输出操作脉冲命令;一脉冲调整器,连接于操作面板,其包括一脉冲平滑修整器与一直线及圆弧插值产生器,以及,一连接在脉冲调整器一输入端的人机界面;操作面板包括有一手摇轮及其倍率选择开关,以供使用者操作,还包括一脉冲修整器开关,作为脉冲调整器的开关,脉冲调整器包括一动态平滑修整参数调整器,用于修正参数的调整,动态平滑修整参数调整以软件方式控制。
文档编号B23Q15/013GK1246399SQ9811770
公开日2000年3月8日 申请日期1998年8月27日 优先权日1998年8月27日
发明者郭伦毓, 曾文鹏, 苏兴川 申请人:财团法人工业技术研究院