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。