Matematické Fórum

edison · 28. 12. 2020 16:45

Hraju si tady se skriptem v pythonu do Kicadu. Cílem je umístit součástky na spirálu tak, aby sousední byly stejně daleko od sebe.

Vyšel jsem ze skriptu, který je rozmístí na kružnici v konstantním úhlovém rozestupu. Přidal jsem nárůst poloměru. Jenže pak byly součástky čím dál řídčejší a to nechci. Tak jsem si řekl, že úhlový rozestup budu snižovat ve stejném poměru, jako roste poloměr. Kupodivu to ale vedlo ke značnému houstnutí a teda není mi moc jasné proč tak moc, čekal bych že to není moc vzdálená aproximace:-) Dal jsem tedy odmocninu z toho poměru a to už celkem sedí, i když rozestup zas mírně roste, ale to by asi nevadilo.
Takhle vypadá kód:

Code:

# spirala mm for refMin-refMax, fixed distance 
def placeSpiralF(refText, refMin, refMax, angStart, angStep0, center, radStart, dr=0, component_offset=0, hide_ref=True, lock=False):
    """
    Places components in a spiral/circle
    refText: text of reference des.
    refMin: min ref. des. number
    refMax: max ref. des. number
    angStart: Starting angle
    angStep0: First step of angle in spiral
    center: Tuple of (x, y) mm of spiral center
    radStart: Starting radius of the spiral in mm
    dr: radius change between components
    component_offset: Offset in degrees for each component to add to angle
    hide_ref: Hides the reference if true, leaves it be if None
    lock: Locks the footprint if true
    """
    pcb = GetBoard()
    #deg_per_idx = angTotal / (refMax-refMin)
    for idx in range(refMin, refMax+1):
        rd = refText + str(idx)
        part = pcb.FindModuleByReference(rd)
        radius = (radStart + dr * idx)
        angle = (angStart + idx * angStep0 / math.sqrt(radius/radStart)) % 360;
        print "{0}: {1}, {2}".format(rd, angle, radius)
        xm = center[0] + math.cos(math.radians(angle)) * radius
        ym = center[1] + math.sin(math.radians(angle)) * radius
        part.SetPosition(wxPoint(FromMM(xm), FromMM(ym)))
        part.SetOrientation(angle * -10)
        if hide_ref is not None:
            part.Reference().SetVisible(not hide_ref)

po použití placeSpiralF("D", 0, 71, 0.0, 25.0, (0, 0), 12.0, 0.33) je výsledek:

Zajímalo by mě, zda existuje nějaké jednoduché řešení, aby to vyšlo přesně, např. nějaká mocnina kousek pod 1/2, nebo to není tak jednoduché a mám se spokojit s tím jak to je:-)

MichalAld · 28. 12. 2020 17:51

Moc to nechápu, podle mě by mělo platit, že

[mathjax]dl = r d\varphi[/mathjax]

Takže pokud chceš mít konstantní L, tak by přírustek úhlu měl být L/r.

Problém je možná v tom, že ten úhel počítáš jako idx * angStep0 / korekce. Jenže ty bys měl počítat jen ten poslední přírustek úhlu, a předchozí úhel si pamatovat (protože ten byl vypočten z jiných radiusů, než co máš teď).

edison · 28. 12. 2020 19:36

Vlastně je tam ještě druhý problém, že by to chtělo i konstantní stoupání.

Nejlepší by teda asi bylo, kdyby byly nějaký dvě řady, nebo funkce, kde by z nastavených parametrů a z indexu vznikl úhel a poloměr.

[mathjax]\varphi_i = f_1(\varphi_0, r_0, rozestup, stoupání, i)[/mathjax]
[mathjax]r_i = f_2(\varphi_0, r_0, rozestup, stoupání, i)[/mathjax]

Ale teda nenapadá mě, jak ty funkce vymyslet - kromě nějakého polynomu a pokus-omyl, což se mi nechce, vzhledem k tomu, že to nejspíš použiju jednou za x let na nějaký blikátko pro děti na kroužek.

laszky · 28. 12. 2020 20:41 — Editoval laszky (28. 12. 2020 23:24)

↑ edison:

Ahoj, pokud bych se mel podelit o svuj "navod", snazil bych se nejprve rozmistit body po spirale tak, aby mely od sebe stejnou vzdalenost.

Spirala:
[mathjax]r=a\phi[/mathjax]

Body:
[mathjax] x_i = r_i\cos\phi_i = a\phi_i\cos\phi_i[/mathjax]
[mathjax]y_i = r_i\sin\phi_i = a\phi_i\sin\phi_i[/mathjax]

Stejna vzdalenost:
[mathjax]L^2 = (x_{i+1}-x_i)^2 + (y_{i+1}-y_i)^2[/mathjax]

Po uprave:
[mathjax]\phi_{i+1}^2+\phi_i^2 - 2\phi_i\phi_{i+1}\cos(\phi_i-\phi_{i+1})=\frac{L^2}{a^2}[/mathjax]

Tato nelinearni rovnice ti da posloupnost uhlu [mathjax]\{\phi_i\}[/mathjax] pomoci kterych dopocitas [mathjax]r_i=a\phi_i[/mathjax].

EDIT:

Vysledek pak vypada napr. takto: https://ibb.co/dQGDYHp

Pokud navic vezmes v uvahu, ze normalovy smer spiraly je [mathjax](\sin\phi_i+\phi_i\cos\phi_i,\phi_i\sin\phi_i-\cos\phi_i),[/mathjax]

potom ziskas: https://ibb.co/MGqKQpY nebo dokonce https://ibb.co/j55FL0H

MichalAld · 29. 12. 2020 00:02

↑ edison:

Celý problém se ale vyřeší, když si v tom cyklu budeš pamatovat předchozí hodnoty úhlu a radiusu. Tedy (uvnitř cyklu):

r = r + dr
fi = fi + L/r

L je ta rozteč součástek.

edison · 29. 12. 2020 09:36

Tak díky oběma, nějak to dám dohromady.
Nakonec se mi zalíbila metoda, kdy generuju tu spirálu v přiměřeném rozlišení, např. 0,1 mm a vždy při překročení nastavené vzdálenosti od poslední pozice tam posadím součástku.

Když pak od středu budou jezdit rozsvícený úseky, bude to vypadat efektně. Ještě k tomu by to mělo vydávat haluzní zvuly:-) Druhá věc je, jestli budou ochotní připájet 96 LEDek a z druhý strany desky 12 posuvných registrů.

edison · 30. 12. 2020 07:45

Kdyby to někdo taky potřeboval, tak tady:

Code:

# archimedova spirala, mm, refMin-refMax 
def spiral(refText, refMin, refMax, angStart, center, rMin, stoup, dist, component_offset=0, hide_ref=True, lock=False):
    # r = a + b*fi
    a = rMin
    b = stoup / 2 / math.pi
    ang = angStart
    angStep = 0.01/(a + b * math.sqrt(refMax-refMin))
    pcb = GetBoard()
    idx = refMin
    prevX=-123456
    prevY=-123456
    for i in range(0, 1000000):
        ang += angStep
        r = a + b * ang
        x = center[0] + r * math.cos(ang)
        y = center[1] + r * math.sin(ang)
        if prevX == -123456 and prevY == -123456 or sqrt((x-prevX)**2 + (y-prevY)**2) >= dist:
            rd = refText + str(idx)
            part = pcb.FindModuleByReference(rd)
            part.SetPosition(wxPoint(FromMM(x), FromMM(y)))
            part.SetOrientation((math.degrees(ang) % 360) * -10)
            prevX=x
            prevY=y
            idx+=1
            if idx>refMax:
                print "hotovo, otacek: " + str(ang/2/math.pi) + ", krok: " + str(math.degrees(angStep)/360.0) \
                + " deg = " + str(angStep * 2 * math.pi * r) + " mm na konci"
                break
                
    if i>=1000000:
        print "Chyba: Mimo rozsah uhloveho indexu"

A takhle zatím vypadá výsledek:

Teď už jen naroutovat spoje:-)

Matematické Fórum

#1 28. 12. 2020 16:45

Součástky na spirále

Code:

#2 28. 12. 2020 17:51

Re: Součástky na spirále

#3 28. 12. 2020 19:36

Re: Součástky na spirále

#4 28. 12. 2020 20:41 — Editoval laszky (28. 12. 2020 23:24)

Re: Součástky na spirále

#5 29. 12. 2020 00:02

Re: Součástky na spirále

#6 29. 12. 2020 09:36

Re: Součástky na spirále

#7 30. 12. 2020 07:45

Re: Součástky na spirále

Code:

Zápatí