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transformation d'une spirale d'archimède en arc

Posté par
flamme34
12-08-13 à 17:20

Bonjour,

je ne sais pas si je suis dans la bonne section ou non mais je fait confiance au admin pour me rediriger si besoin.

Voila je suis développeuse et je coince sur un algorithme me permettant de transformer une spirale d'Archimède en un ensemble d'arc.
Je coince sur l'aspect mathématique du problème.

Voila je m'explique un peu plus clairement dans le cadre d'un logiciel de pilotage machine je souhaiterais pouvoir réaliser des spirales, or mes moteurs ne comprennent que des arcs ou des lignes. Je coince un peu sur la façon d'envoyer ces spirales sous forme d'un ensemble d'arc, sachant que pour envoyer un arc il me faut l'angle de départ de mon arc, l'angle de parcours, le rayon de courbure et sa position à l'une des extrémités de l'arc.

je n'ai aucun mal a récupéré les positions que je souhaiterais être les extrémités de ma spirale avec les formules :

  

Citation :
rayon = (pas_variationSpire/(2*))*angle;
  x = cos(angle)*rayon + x_duMilieuDeLaSpirale;        
  y = sin(angle)*rayon + y_duMilieuDeLaSpirale;


Je prend alors deux angles différents pour récupérer les extrémités de mon futur arc, mon angle de parcours est alors la différence entre ces deux angles.

mais a partir de ça j'ai du mal à comprendre ( ou du moins m'a façon de calculé de marche pas totalement) comment obtenir le reste des informations c'est a dire l'angle de départ, le rayon de courbure, et la position ajusté de la première extrémité de l'arc.

j'ai supposé que le rayon de courbure était le rayon de courbure de la moyenne des rayons entre chacun des point et le centre de la spirale mais je n'en suis pas sûr.

Voila si vous pouvez m'aider je vous en serais extrêmement reconnaissante.

  

Posté par
DOMOREA
transformation d'une spirale d'archimède en arc 12-08-13 à 18:07

Bonjour,
Il y a sûrement des logiciels  de dessins qui pourraient réaliser ton application.
Mais avec les moyens du bord...., Il me semble avoir compris que tu ne sais tracer que des arcs de cercle.
Je te propose une solution par approche discrète  qui consiste à reculer ou à avancer le centre de l'arc sur le rayon du cercle de déplacement  pour diminuer ou augmenter la courbure puisque \rho=1/r

plus précisement S(x_s;y_S) le "centre" de ta spirale

D(x_D;y_D) ton point de départ , DS le rayon de départ, d\theta la variation d'angle
Tu traces l'arc de centre S de rayon DS et d'angle d\theta, M1 le point d'arrivée, tu définis une variation de courbure d\rho, R_1=\frac{1}{\rho+d _rho)} le nouveau rayon
Sur la ligne SR_1 tu places le nouveau centre S1 de manière à avoir S_1M_1=R_1et tu poursuis ainsi.

Je ne sais si tu connais les nombres complexes, je pourrais t'expliquer plus mathématiquement le processus

Posté par
flamme34
re : transformation d'une spirale d'archimède en arc 12-08-13 à 18:11

tout d'abord merci de me répondre.

alors oui je connais les nombres complexes et oui mes moteurs ne savent que faire des arcs de cercle.

concernant ta proposition j'avoue que j'ai un peu de mal a visualisé la chose comme ça.

Posté par
GaBuZoMeu
re : transformation d'une spirale d'archimède en arc 12-08-13 à 18:14

La spirale d'Archimède n'est pas une réunion d'arcs de cercles. Je ne comprends pas bien ce que tu essaies de faire.
Si tu ne peux dessiner que des arcs de cercles, tu peux faire une spirale à deux centres, réunion de demi-cercles. Voir .

Posté par
flamme34
re : transformation d'une spirale d'archimède en arc 13-08-13 à 09:37

Oui je sais que la spirale d'Archimède n'est pas une réunion d'arc, mais j'essai d'en faire une approche la plus fiable possible en "discrétisant" ma spirale en arc de cercle selon un pas angulaire paramétrable, donc théoriquement plus se pas angulaire est petit plus je devrais être proche d'une vrai spirale d'Archimède.

En se qui concerne les spirales à deux centres, je ne connais pas trop bien le sujet : cette spirale sera-t-elle un réel équivalent à une spirale d'Archimède?

Posté par
GaBuZoMeu
re : transformation d'une spirale d'archimède en arc 13-08-13 à 10:21

Which is which ?


[img1

transformation d\'une spirale d\'archimède en arc

Posté par
flamme34
re : transformation d'une spirale d'archimède en arc 13-08-13 à 11:01

Les deux spirales semblent quand même avoir une différence significative.
Mon application devant permettre de faire des spirales très précises (au micron près) cette solution ne pourra pas être envisagé

Posté par
GaBuZoMeu
re : transformation d'une spirale d'archimède en arc 13-08-13 à 11:11

Au micron près avec un truc capable seulement de tracer des arcs de cercles ? Tu galèjes ?

Tu peux avoir aussi des spirales à n+1 centres (sommets d'un polygone régulier de côté 1/n), qui ont un pas de 1 et se rapprochent de la spirale d'Archimède pour n tendant vers l'infini.
Mais, avec un pas de 1cm, pour avoir une précision de 1 micron il faudrait prendre n de l'ordre de 10 000.
Je répète : tu galèjes !

Posté par
flamme34
re : transformation d'une spirale d'archimède en arc 13-08-13 à 11:44

Il s'agit d'un logiciel permettant de réaliser des microlentilles.
Donc forcement il faut être assez précis c'est pourquoi j'était parti sur une discrétisation de ma spirale en arc de cercle afin de garder le maximum de précision.

J'était parti sur un pas angulaire variant entre PI/16 et PI/64    

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : transformation d'une spirale d'archimède en arc 13-08-13 à 12:02

Proposition :

Rho = b + a.theta
est l'équation de la spirale.

x = Rho.cos(theta)
y = Rho.sin(theta)

x = (b + a.theta).cos(theta)
y = (b + a.theta).sin(theta)

dx/dt = a.cos(theta) - a.theta.sin(theta)
dy/dt = a.sin(theta) + a.theta.cos(theta)

d²x/dt² = -2a.sin(theta) - a.theta.cos(theta)
d²y/d²t = 2a.cos(theta) - a.theta.sin(theta)

R(theta) = [(a.cos(theta) - a.theta.sin(theta))² + (a.sin(theta) + a.theta.cos(theta))²]^(3/2) /[(a.cos(theta) - a.theta.sin(theta)).(2a.cos(theta) - a.theta.sin(theta)) - (a.sin(theta) + a.theta.cos(theta)).(-2a.sin(theta) - a.theta.cos(theta))]

R(theta) = [a²(1+theta²)]^(3/2)/[a².(2+theta²)]

R(theta) = a.(1+theta²)^(3/2)/(2+theta²)  
C'est le rayon de courbure en fonction de theta. (Calculs non vérifié ... c'est à faire)

-----
Exemple numérique :

Supposons qu'on veut relier 2 points, l'un à theta = 15° et l'autre à theta = 20°
Pour la courbe Rho = 1 + 2*theta (theta en radians)

Point A : Theta = 15*Pi/180 rad ;  Rho = 1 + 2 *15*Pi/180 = 1,5236
Point B : Theta = 20*Pi/180 rad ;  Rho = 1 + 2 *20*Pi/180 = 1,6981

R(pointA) = 2 * (1 + (15*Pi/180)²)^3/2 / (2 + (15*Pi/180)²) = 1,068
R(pointB) = 2 * (1 + (20*Pi/180)²)^3/2 / (2 + (20*Pi/180)²) = 1,120

Rmoyen = (1,068+1,120)/2 = 1,094

Le centre du cercle à tracer se trouve sur la médiatrice de [AB] et à la distance 1,094 de A (ou de B, c'est pareil).
Le centre du cercle est donc déterminé et son rayon est 1,094.
-----

Le tout à vérifier.  

Posté par
DOMOREA
transformation d'une spirale d'archimède en arc 13-08-13 à 12:13

Bonjour,
Comme le dit GaBuZoMeu, une spirale d'Archimède n'est pas une réunion d'arcs de cercle, alors puisque ton outillage te permet de construire des arcs de cercle, il doit aussi savoir faire des segments!

Autant construire des points réels de ta spirale d'Archimède.
Tu choisis un pas d'angle t=d\theta
Puis tu choisis les paramètres de ta spirale d'Archimède  a,r_0  formule r=a\theta+r_0

Les points S_n seront définis par leur coordonnées (r_ncos(nt);r_nsin(nt))
avec r_n=ant+r_0

Ensuite tu traces les segments S_nS_{n+1} c'est sûrement aussi bien que des arcs de cercle
Si t est petit, tu approches la spirale convenablement il me semble, évidement plus t est petit plus il te faut de points, mais je pense que tu disposes d'outils informatiques.

J'ai fais l'essai avec un logiciel , une chose est sûre, tes points S_n appartiennent à la vraie spirale, les segments ne sont là que pour le décor, la ligne brisée obtenue colle assez bien à la spirale avec un t qui n'est pas si faible que cela.

Posté par
GaBuZoMeu
re : transformation d'une spirale d'archimède en arc 13-08-13 à 15:04

Pourquoi est-ce que les microlentilles seraient en forme de spirale d'Archimède ? Y a-t-il une raison pour ça ? Une lentille a aussi une épaisseur, quid de cette épaisseur ?
S'il s'agit de microlentilles, c'est me semble-t-il une très petite portion d'une telle spirale, en admettant que ce soit une spirale. Je vois difficilement l'utilité de lentilles comme celle du dessin que j'ai fait plus haut.
Si tu étais plus précise sur les spécifications réelles de ton problème ?

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : transformation d'une spirale d'archimède en arc 13-08-13 à 15:32

Piqué sur le net :

transformation d\'une spirale d\'archimède en arc

Mais j'imagine que ce n'est pas de cela qu'on parle.



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