Функциональный интерполятор

 

Изобретение касается числового программного управления и может найти применение в автоматических системах резьбонарезных, зубообрабатывающих и намоточных станков, а также роботов, обслуживающих конвейеры и поточные линии. Целью изобретения является повышение быстродействия интерполятора . Функциональный интерполятор содержит регистр ведущей координаты 1, блок управления 10, счетчик импульсов 13, элементы И 11 и 12, а для каждой координаты введены регистр 2, коммутаторы 3, 4, 9, сумматор 5, формирователь импульсов 7, дешифратор 6, элемент ИЛИ 8. Основной особенностью данного устройства является реализованный в нем покодовый принцип функциональной интерполяции в отличие от импульсного (пошагового ) характера обмена информацией. Цереход к обработке пачек импульсов (слов) вместо одиночных импульсов (битов) позволяет существенно повысить быстродействие интерполятора, реализуемого на базе стандартных блоков . Кроме того, изобретение позволяет повысить точность интерполяции благодаря организации управления в функции фактического (а не заданного ) движения ведущей координаты. 2 ил. 5 рк О) D5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (П) (51)4 С 05 В 19 18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2!) 3973250/24-24 (22) 04.11.85 (46) 23.04.87. Бюл. 11- 15 (71) Ленинградский электротехничес" кий институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) В.М.Водовозов и Н.Д.Заяц (53) 621. 503.55(088.8) (56) Патент США У 4084083, кл. С 05 .В 19/18, опублик. 1978.

Авторское свидетельство СССР

Р 1168900, кл. G 05 В 19/15, 1984. (54) ФУНКЦИОНАЛЬБЬ Й ИНТЕРПОЛЯТОР (57) Изобретение касается числового программного управления и может найти применение в автоматических системах резьбонарезных, зубообрабатывающих и намоточных станков, а также роботов, обслуживающих конвейеры и поточные линии. Целью изобретения является повышение быстродействия интерполятора. Функциональный интерполятор содержит регистр ведущей координаты 1, блок управления 10, счетчик импульсов 13, элементы И 1 1 и

12, а для каждой координаты введены регистр 2, коммутаторы 3, 4, 9, сумматор 5, формирователь импульсов 7, дешифратор 6, элемент ИЛИ 8. Основной особенностью данного устройства является реализованный в нем покодовый принцип функциональной интерполяции в отличие от импульсного (пошагового) характера обмена информацией.

Переход к обработке пачек импульсов (слов) вместо одиночных имгульсов (битов) позволяет существенно повысить быстродействие интерполятора, реализуемого на базе стандартных блоков. Кроме тога, изобретение позволяет повысить точность интерполяции благодаря организации управления в С функции фактического (а не заданно" го) движения ведущей координаты. 2 ил, 2

f0

f5

40! !3О

Изобретение относится к числовому программному управлению и может найти применение в автоматических системах резьбонарезных, зубообрабатывающих и намоточных станков, а также роботов, обслуживающих конвейеры и поточные линии.

Цель изобретения — повышение быстродействия интерполятора.

На фиг.l приведена схема функционального интерполятора; на фиг.2— временные диаграммы.

Основной чертой интерполятора является реализованный в нем покодовый принцип функциональной интерполяции в отличие от известного импульсного (пошагового) характера обмена информацией. Переход к обработке пачек импульсон (слов) вместо одиночных импульсов (битов) позволяет нонысить быстродействие интерполятора, реализуемого на базе стандартных блоков.

Функциональный интерполятор (фиг.l) содержит регистр 1 ведущей координаты, последовательно соединенные в каждой ведомой координате регистр 2, первый коммутатор 3, третий коммутатор 4, сумматор 5, дешифратор 6, формирователь 7 импульсов, элемент ИЛИ 8, второй коммутатор 9, блок 10 управления, второй и первый элементы И 11 и 12, счетчик 13 импульсов, блок 10 управления, состоящий из пульта 14, счетчика 15 кадров и блока 16 памяти.

Интерполятор работает следующим образом.

При подаче питания на интерполятор коммутаторы 3 и 4 подключают к сумматорам 5, регистры 1 и 2.и счетчики импульсов 13 и кадров 15 обнуляются.

Нулевой код счетчика 15 кадров поступает на адресные входы блока 16 памяти в блоке 10 управления. Импульс обнуления счетчика 13 импульсов подается к входам записи регистров 1 и 2 и в счетчик 13 импульсов, разрешая занесение в них данных, расположенных по адресу О блока 16 памяти, т.е. приращение в кадре по ведущей координате аЕ, н прямом коде записывается в регистр 1 и счетчик 13 импульсов, а приращения по ведомым координатам 6Х аУ н дополнительном коде — в соответствующие регистры 2.

Информацию о приращениях несут (и-1) младших разрядов данных блока 16 памяти. Старшие разряды 57. и 7 являются знаковыми и подаются на упранляющие входы соответствующих ключей коммутатора 9, а старший разряд

Ь Е управляет элементом И 12 по его инверсному нхоцу. Если нулевому кадру соответствует нулевая информация (ЬХ = ЬУ = 5 Z = О), результат сложения в сумматорах 5 ранен нулю. При этом единичные потенциалы с выходов дешифраторон 6 поступают через элементы ИЛИ 8 на первые входы элемента

И 12, вслед за чем прерывается дешифрация в дешифраторе 6.

После нажатия кнопки Пуск" на пульте 14 блока 10 управления запускается ведущая координата Z (например, шпиндель токарно-нинторезного или стол зубофрезерного станка), подается питание на ведомые координаты

Х, У, единичный потенциал поступает на вход элемента И ll, открывая его, и сигнал "1" проходит на вход элемента И 12 и на вход обратного счета счетчика 13 импульсов. При появлении в счетчике 13 импульсов отрицательного кода "-1" на выходе его формируется импульс, который приходит на счетный вход счетчика 15 кадров, выставляющего адрес первого кадра, и на входы записи регистров 1 и 2 и счетчика 13 импульсов. Информация о приращениях йХ,, h Y,, hZ н первом кадре с младших разрядов блока 16 памяти заносится в соответствующие регистры 1 и 2 и счетчик 13 импульсов. В зависимости от информации старших разрядов (О или 1) кодов h X,, h Y, коммутатор 9 подключает выходы интерполятора к положительным или отрицательным входам соответствующих координат. Старший разряд кода

Первый же импульс отработки с ведущей координаты Z;, проходя через элемент И 12, разрешает передачу результатов сложения на выходы сумматоров 5, а затем — дешифрацию в блоках 6. Если результат суммирования прямого кода 5Z с дополнительным кодом аХ(6У) оказывается положительным, на выходе дешифратора 6 устанавлинается единичный потенциал, который через элемент ИЛИ 8 поступает на вход занесение информации очередного кадра 40 в регистры 1 и 2 и счетчик 13 импульсов. С приходом импульсов Z обработка продолжится. После отработки последнего кадра программы старших разряд кода 5Z становится равным единице. Присутствие этого сигнала на

45 инверсном входе элемента И 12 препятствует прохождению импульсов Z< . Выполнение программы прекращается. Для

50 прекращения отработки в произвольный момент времени достаточно снять сигнал кнопкой "Пуск" пульта 14 в блоке

10 управления.

Временная диаграмма отработки программы (фиг.2) состоит из трех кадров. I кадр hX = 3, 5Y --4, hZ=5;

II кадр ЬХ =8, ЬУ=О, Q Z=5; III кадр

4Х=З, ЬУ=6, 6 7.=3.

3 1305 элемента И ll а коммутатором 4 переключает выходы сумматора 5 с выходов регистра 2 на выходы сумматора 5.

Если результат суммирования отрицателен, единичный потенциал устанавливается на выходе дешифратора 6. Импульс формирователя 7 импульсов через коммутатор 9 подается на ведомую координату X(Y) и переключает коммутатором 3 входы сумматора 5 с выхо- Я дов регистра 2 на выходы этого сумматора. По завершении импульса формирователя 7 дешифратор 6 анализирует результат сложения предыдущей отрицательной суммы с кодов аЕ. Если ре- 15 зультат вновь окажется отрицательным, на ведомую координату X(Y) подается еще один импульс, и новая сумма складывается с ЬЕ. Цикл продолжается до тех пор, пока результат в сумматоре 20

5 не перестанет быть отрицательным, но продолжительность его в любом случае не превышает периода следования импульсов.

Всякий раз, когда все дешифраторы 25

6 фиксируют наличие неотрицательных кодов во всех сумматорах 5, открывается первый элемент И 11, подготавливая второй элемент И 12 к прохождению очередного импульса Z; и умень- 30 шается на единицу код счетчика 13.

Последующие импульсы отработки ведущего привода Z; инициируют повторение рассмотренного цикла.

Если в результате очередного цик- 35 ла интерполяции произойдет обнуление счетчика 13 импульсов, импульс с его выхода увеличит на единицу номер кад-. ра в счетчике 15 кадров и разрешит

639 4

По первому импульсу Z в сумматоре координаты Х выполняется операция

5-3=2 О, в сумматоре координаты Y

5-4=1 > О. По второму импульсу Z; в сумматоре Х 2-3=-1 а О и посылается импульс Х„, затем — l + 5 = 4 ) О. В сумматоре Y 1-4= -3 < О и посылается импульс У,, затем -3+5=2 О. По третьему импульсу Z; в сумматоре Х

4 — 3 = 1 О, в сумматоре Y 2-4

= -2 (О и посылается второй импульс У;, затем -2+5=3 ) О. По четвертому импульсу Z; в сумматоре Х

1-3= — 2 < О и второй импульс Х;, затем -2+5 3 > О. В сумматоре Y 2-4

=-1 О и третий импульс У, затем

-1+5=4 ) О. По пятому импульсу Z; в сумматоре X 3-3=0 и третий импульс

Х;. В сумматоре Y 4-4=0 и четвертый импульс Y . Счетчик 13 импульсов обнуляется и происходит смена кадра.

Аналогично отрабатываются другие кадры.

Формула изобретения

Функциональный интерполятор, содержащий блок управления, выходы (n-1) разрядов которого подключены к информационным входам счетчика импульсов, а также первый и второй элементы И, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены регистр ведущей координаты и в каждую ведомую координату последовательно соединенные регистр,- первый коммутатор, сумматор, дешифратор, формирователь импульсов и второй коммутатор, а также элемент

ИЛИ и третий коммутатор, причем выходы сумматора соединены с вторыми входами первого и с первыми входами третьего коммутаторов, второй вход которого соединен с выходом регистра ведущей координаты, выход — с вторым входом сумматора, а управляющий вход— с вторым выходом дешифратора и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к третьему выходу дешифратора и к второму входу формирователя, второй выход которого соединен с первым управляющим входом сумматора и дешифратора, второй управляющий вход сумматора соединен с выходом первого элемента И и вторым управляющим входом дешифратора, первый вход первого элемента И соединен с первым входом функционального ин5 1305639 терполятора, второй вход — с выходом гистров в каждой ведомой координате второго элемента И и входом обратно- соединены с информационными входами го счета счетчика импульсов, вход эа- счетчика импульсов и выходами (n-1) писк счетчика импульсов соединен с разрядов блока управления, первый входом записи регистра, выходом счет- 5 вход второго элемента И соединен с чика импульсов и входом блока управ- управляющим выходом блока управления, ления„ выходы и разрядов которого со- а вторые входы — с выходами элемента единены с управляющим входом второго ИЛИ каждой ведомой координаты, упкоммутатора и инверсным входом пер- равляющий вход первого коммутатора вого элемента И, информационные вхо- 10 соединен с первым выходом дешифрады регистра ведущей координаты и ре- тора, (о

Составитель И.Швец

Редактор Н.Рогулич Техред Л.Сердюкова Корректор И. Муска

Заказ )426/44 Тираж 864 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д.415

Производственно-полиграфическое предприятие,r.Ужгород,ул.Проектная,4