图2-31所示为第Ⅰ象限顺圆弧段,圆弧方程为
图3-31 扩展DAA圆弧插补
设现时刀具处在点的位置。若在一个采样周期
内,刀具沿切线方向的轮廓进给步长为
,即进给一步后应到达
点,显然,
的长度为
。由图可见,它的径向误差是较大的。扩展DDA算法并不是让刀具沿切线进给,而是将切线逼近圆弧的方法转化为弦线逼近法。
如果我们通过线段的中点
作半径为
的圆弧的切线
,再通过
点作
的平行线
,即
∥
,并在
上截取
=
=
(容易证明
点必不在圆弧侧)。扩展DDA就是用线段
进给来代替
的切线段进给,即扩展DDA在一个采样周期内计算的结果,应是刀具从
点沿弦线走到
点(而不是沿切线走到
点)。显然,这样进给使径向误差减小了。
现在我们就来计算在采样周期内的轮廓进给步长
之坐标分量
和
值,得到了此两值,就很容易得到本次采样周期后应达到的坐标位置
。
设刀具以恒速进给,即在每个采样周期内的进给速度均为
,显然,
=
=
。过
点作
轴的平行线
交
轴于
点,交
线段于
点。可以看出,直角△
与直角△
相似,从而有比例关系:
(2-34)
式中 =
;
在直角△ 中
因此
在直角△ 中
将以上各式代入式(2-34),有
将式(2-32)代入上式并整理,得
因为,故将
略去不计,则上式为
若令
则
(2-35)
在上述两相似三角形的关系中,还有下式成立:
即
已知
由直角△得
而=
,因此
=
同理,因
,故略去
不计,则
仍记
则
(2-36)
由于为已知,故利用式(2-35)和(2-36)很容易求得
和
值。有了此两值,就可算出本次采样周期刀具应达到的坐标位置
和
值,即
依照此原理,读者不难得出其他象限及其他走向的圆弧插补之计算公式。