V = ds/dt = 沿曲线的进给速度 (mm sec.-1),
* κ = 曲率 (mm-1).
对于一个给定的采样间隔△t,实时插补器的功能是计算上的曲线(参数值ξ0,ξ1,...ξN所决定的),对应的离散采样序列参考点(在瞬间0 ,△t,... N△t)在一个恒定的速度下平滑地通过指定的曲面。进给速度可能有很多种,例如以下:
如1,今后我们使用曲线参数ξ,因为我们保留时间t。
(a) 一个恒定速度: V 0,
(b) 一个时间函数: V (t),
(c) 一个函数的曲线的弧长: V (s),
(d) 一个函数的曲线参数: V (ξ),
(e) 一个函数的局部曲率: V (κ).
情形(a)是最简单的的 — 它的数学计算的序列点沿着曲线,均匀间隔的弧长增量小号△S0= Vo△T.有些作者采用例(d)作为一种手段,指定变量的速度沿着曲线[93,94,253,475]通过 — 但这是一个相当“人造”的做法,因为曲线参数ξ是其内在的几何图形(无关曲线的参数化生成一个不同的进给率变化的物理实现)。
例(C)和(e)更多的“自然”的方式来规定一个变量的进给速度,根据了曲线的几何形状。他们对于一般的多项式或有理曲线的计算更加的困难,但pH曲线的代数结构的特殊允许在其实施的分析减少插值积分(实际利益的情况下)。案例(b)在指定一个开始和结束在休息的议案,是一个加速/减速的阶段。
对于上文(a)模式 - (e)模式的进给速度规范,就要找到所需的理想序列的参数值ξ0,ξ1,... ξN的几分微分方程式
从t = 0(对应ξ0= 0)到t =△t,2△t,...N△t,其中N是最小的整数,那么ξN> 1。当V是已知的 — 直接或间接通过s或κ — 作为ξ的一个函数,这可能运用在积分形式
(29.2)
未知的参考点的参数值ξ0,ξ1,...,ξN出现限制集成。对于制定的实时插值,pH曲线的优点,相比较于一般的B'ezier / B样条曲线,形成一个封闭的“插补积分”(29.2),减少的可行性产生各种有用的进给速度V的形式(a) — (e)段的功能。
29.2泰勒系列插值
一般B'ezier / B样条曲线r(ξ)的实时插值通常依赖于泰勒级数展开近似连续的参考点的参数值[93,94,253,411,475]。该参考点的参数值对应的离散采样ξk=ξ(k△t)的函数ξ(t)描述的曲线参数时间tξ的变化,按照规定的进给速度。我们可能会增大ξ(t)在泰勒级数关于 = k△t,以获得
(29.3)
当点表示时间的导数。现在虽然ξ(t)是不是清楚的,但是我们可以明确指出的参数化速度的定义,从σ和进给速度V,与时间t和曲线参数衍生物其他(已知)衍生物及其衍生物ξ有关
(29.4)
把ξ(t)带入,我们可以得到公式
(29.5)等,其中素数由ξ而得出,参数速度σ及其衍生物,需要(29.5),可以如下表示
(29.6)
等,如果进给速度V是作为一个物理意义的变量,如电弧长度,弧度,或时间,就必须转化成衍生物并且使用(29.5),以ξ变量的衍生物的功能。
在实践中,自定义通常只保留了线性长期(29.3),没有试图估计的截断误差,这可能成为重要的当曲率过高和/或参数速度过低。提高精度的这项计划纳入高等 — 条款可能招致重大的计算成本,因为科?客户的二次和随后的条款越来越复杂的情况下变进给。Yang和Kong[ 475 ]首先提出了可变 — 进给插补,这是基于泰勒级数截断后的二次项。然而,正如[ 191 ],其扩展包含一个错误的二次项(只适用于恒定进给速度,虽然依赖于曲线的参数是明确表示的)。这个错误是后来一再Yeh和Hsu指出[ 477]。
一个正确的泰勒系数的推导,推导至三阶(29.3),在[193]中提出,当在一个恒定的进给速度的情况下,进给速度取决于时间,弧长,或曲率。对于一个恒定的进给速度,我们只需设置V’ = V’’ = 0(29.5)。对于时间依赖性的进给速度,如下图
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