Устройство для формирования шаговых траекторий

 

Союз Советскии

Социалистическии

Республик

О П И С А Н И Е (щ()262

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6) ) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлеио21.03.79 (2() 2739550/18-24 (53)M. Кд.

3 с присоецинением заявки М— (23) ПриоритетС1 05 В 19/18

3Ъеударстинный комнтет

СССР ло делам нзабретеннй и втнрытнй

Опубликовано 23.05.82. Бюллетень Юя19

Дата опубликования описания 23.05 82 (53.) УДK 621 503..55(088;8) М. П. Фецоренко, А.М. Полищук и В. B. ?Кцанов "

C у 1 Ъ с °,...

1, ру . а (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ШАГОВЫХ ТРАЕКТОРИЙ

Устройство относится к устройствам автоматики и вычислительной техники .и может быть использовано цля формирова» ния траекторий цвижения исполнительных органов, например, в чертежнь-графичес» ких автоматах ипи металлорежущих станках.

Известно устройство цля формирования траекторий, в котором расчет щаговых траекторий выполняется с использованием знаков оценочной функции.

В этом устройстве цля опрецеления момента окончания процесса формирования траекторий используются реверсные счетчики, что усложняет устройство.

tS

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является линейный интерполятор с оценочной функцией, соцержащий сумматор с блоком анализа знака, координатные сумматоры с блоками вентилей, блок конца интерполяции, программный блок и коорцинатные регистры.

Сущность формирования траекторий с помощью этого пнтерполятора заключается в расчете узловых точек с использованием оценочной функции, причем сово купность узловых точек представляет пря« молинейную траекторию (2).

Недостатком этого интерполятора является то что он сложен, так как цля опре1 деления момента окончания процесса формирования шаговой траектории в нем йспользуются .координатные регистры, счетчики приращений коорцинат, блоки вентилей и блок конца интерполяции .

Цель изобретения - упрощение и повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство цля формирования щаговых траекторий, соцержащее сумматор. и счетчики, ввецены блоки элементов зацержки, элементы 2И-ИЛИ и ИЛИ, информационные выходы счетчиков поцключены к информационным вхоцам сумма.тора, первый выход знакового разряца которого поцключен к вхоцу первого блока элементов задержки и к счетному вхоцу первого счетчика, а второй выход каждой координате. Блоки 4 и 5,выполненные, например, в виде трехразрядных регистров сдвига, служат для задержки управляющих импульсов, поступающих со знакового разряда сумматора 1. Элемент

2И-ИЛИ 6 предназначен для анализа импульсов, поступающих со знаковых разрядов сумматора через блоки элементов задержки, и выработки сигналов (по ши10 нам 17 и 21 одновременно), если на вход любого иэ элементов И одновремен» но цоступает цва сигнала с линией задержек. Элемент ИЛИ 7 служит для формирования сигнала окончания процесса формирования шаговой траектории.

Формирование шаговой траектории выполняется с использованием вычислений значений оценочной функции в соответствии с Выражением:

2О

- Е ЬХ-- .ДЫ(.+0,5(ЬХ-й) =F.-,(>

5=0 5 1 О 1 13 }

Э

rue F ° — экстраполированная оцейочная

13 функция в узловых точках i,,,ЭХ

ЬХ; — текущие значения приращений координат отрезка формируемой траектории, Х,Ь - начальные значения приращений координат; j=0,гп, «= On - индексы узловых точек шаговой траектории; ю, и количество элементарных шагов по координате - и соответственно, выполненных цри формировании шаговой траектории.

При реализации выражения (1 ) . следует учитывать, что при 1 =Я, значение амит =О, при 1 =0 зна35 чение АХО=О, при 1 =1, значение =

= 6 1, при j =1 значение йХ„=дХ -1 и затем при i) 1, ) 1 значения dX u

ЬЪ„вычисляются с помощью рекуррентного соотношения

М =ь)(- „-q

Р.= аУ1 1-4

Правило расчета оценочной функции с помощью выражения (1) следующее:

Э если F„->i0, то значение 1 в следующем цйкле увеличивается Чи единицу, если F<- (О, то в следующем цикле зна9 чение 1 увеличивается на единицу.

Правило формирования шаговой траектории следующее: при выполнении условия, что знак оценочной функции не изменился по отношению к знаку оценочной функции в предыдущем цикле, выполняется элементарный шаг или по координате х, если з предыдущем цикле 0 или по коорЭ динате g, если в предыдущем цикле F;>(O, При выполнении условия, что знак оценоч3 930262 4 знакового разряда — к входу второго блока элементов задержки и к счетному входу второго счетчика, выходы перепол- нения счетчиков подключены к входам элемента ИЛИ, первые выходы блоков элементов задержки подключены к управляющим входам сумматора, а вторые выходы — к соответствующим входам элемента 2И-ИЛИ.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — шаговая траектория, сформированная с помощью устройства.

В состав устройства входят сумматор

1, счетчики 2 и 3 приращений координат, блоки 4 и 5 элементов задержки, элементы 2И-ИЛИ 6 и ИЛИ 7. Входы устройства шинами 8 и 9 подключены к числовым входам счетчиков 2 и 3 соответствен но. Информационные выходы обоих счетчиков подключены к информационным входам сумматора. Первый выход знакового разряда сумматора шиной 10 подключен к счетному входу счетчика 3 и к входу блока 4 элементов задержки. Второй выход знакового разряда сумматора шиной

11 подключен к счетному входу счетчика

2 и к входу блока 5 элементов задержки.

Выходы переполнения счетчиков 2 и 3 шинами 12 и 13 поцключены к входам элемента ИЛИ 7.

Первый выход блока 4 элементов задержки подключен шиной 14 к первому управляющему входу сумматора 1, второй выход шиной 15 подключен к первому входу элемента 2И-ИЛИ 6, а третий выход шиной 16 — к второму входу элемента 2И-ИЛИ 6 и к выходной шине устройства 17.

Первый выход блока 5 элементов за4О держки подключен шиной 18 к второму управляющему, входу сумматора, второй выход шиной 19 -- к третьему входу элемента 2И-ИЛИ 6, а третий выход шиной 20 - к четвертому входу элемента 2И-ИЛИ 6 и к выходной шине устрой45 ства 21. Выход элемента ИЛИ 7 подключен к выходной шине устройства 22.

Первый и четвертый вхоцы элемента

2И-ИЛИ 6 являются входами первого элемента И, а второй и третий вхоцы элемента 2И-ИЛИ 6 являются входами второго элемента И.

Сумматор 1 служит цля вычисления значения оценочной функции в узловых точках шаговой траектории и выработки управляющих импульсов на выход устройства. Счетчики 2 и 3 служат для вычис. ления текущих значений приращений по

5 930262 6 ной функции изменился на противополож- ной функции без формирования элеменный, по отношению к знаку оценочной тарных шагов по координате х Н функции в предыдущем цикле, выполняеч Пример выполнения расчетов и формися элементарный комбинированный шаг, рования импульсов при отработке шаговой т. е. по координатам х и s одновременно. 5 траектории с исходными данными h)(12, После выполнения комбинированного шага h =3, F 0,5(М-М)=4,5 приведен в выполняется один цикл расчета оценоч-, таблице.

+4 5

12-1=11

+4,5-3=+1,5 1 1-1=10

+1,5 3=1,5 10

-1,5+10 8,5 10-1=9

3 1

3-1=2 1

Юа

2 1

2 1

2 1

2 1

2»1=1 1

+8,5-2 +6,5

+6,5-2+4,5

+4,5-2=+2,5

9-1=8

8-1=7

7-16

+2,5-2=+0,5 6-1=5

+0,5-2=1,5

-1,5+5 3,5

+3,5-1=+2,5 4-1=3

12 9 2 + 2,5-1=+1,5

3-1=2

2-1=1

+l,5-1 0,5

+0,5-1 0,5

13, 10 2

11 2

11 3

12 3

-О,5+1 =+0,5 1-1=0

+0,5-0+О, 5

0-1 1

1 0 0

2 1 0

3 2 0

4 2 1

5 3 1

6 4 1

7 5 1

8 6 1

9 7 1

10 7 2

11 8 2

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчика 2 и 3 сумматор 1 и блоки 4 и 5 находятся в нулевом состоянии. B подготовительном цикле на входы устройства по шинам

8 и 9 поступают приращения ЬХ и ЬЪ соответственно (например, 8Х =1 2, ь3 =3), а сумматор 1 - начальное значение оценочной функции Foo =(ax- йУ) 0,54,5

Э (первый цикл таблицы, столбец 4).

Так как значение знака сумматора 1 положительно, то на шине 11 вырабатывается сигнал, который поступает на счетный вход счетчика 2 текущего приращения ЬХ и на вход блока 5.. При этом из содержимого счетчика 2 вычитается единица, и в нем образуется число 12-1=11 (таблица, цикл 1, столбец 5)

Задержанный на такт сигнал со знакового разряаа (шина 11) поступает по шине 19 .на вход элемента 2И-ИЛИ 6, однако на выход этого элемента сигналы не постулают,.так как на втором его axoae в это время сигнал отсутствует. На выход устройства сигналы по шинам 17 и 21 также не поступают.

Во втором цикле работы устройства на управляющий вход сумматора l no шине 18 с блока 5 элементов задержки поступает сигнал вычитания, и из содер жимого сумматора 1 вычитается содержимое счетчика 3, т. е. из значения опеночной функции вычитается значение при ращения b>.. При этом в сумматоре 1 образуется число 4,5-3 1,5. Знак сумматора 1 в этом цикле остался положительным, и на вхоа блока 5 снова поступает сигнал, а сигнал, который поступает на вхоа этого блока в предыаушем цикле, появляется на выходных шинах 19 и 21, что соответствует формированию элементарного шага ах исполнительным органом, формирующим траекторию. На фиг. 2 показан этот шаг (из точки 0 в точку А). В этом же цикле сигнал со

7 930 знакового разряда сумматора 1 поступает на счетный вход счетчика 2, из содержимого которого вычитается единица, и в нем образуется новое числ о 1 1-1 =1 О. (таблица, цикл. 2, столбец 5).

В третьем цикле на управляющий вход сумматора по шине 18 снова поступает сигнал на вычитание, и из содержимого сумматора 1 вычитается содержимое счетчика 3. Таким образом, в сумматоре 40 образуется число 1,5-3=1,5. Знак содержимого сумматора изменяется по отношению к знаку, который он имел в предыдушем цикле. По шине 10 со знакового разряда сумматора поступает сигнал на счетный вход счетчика 3 и на вход блока

4. С выхода блока 4 сигнал по шине 15 поступает на первый вход элемента

2И-ИЛИ 6, а на четвертый — по шине

20 сигнал с блока 5. Таким образом, на выходах элемента 2И-ИЛИ 6 вырабаTbtBBloTcsI сигналы, которые по шинам

17 и 21 поступают на выход устройства, в соответствии с которыми выполняется элементарный комбинированный шаг из точки А в точку В (рис. 2). После этого блоки 4 и 5 устанавливаются в исходное состояние. В этом же цикле из содержимого счетчика 3 вычитается единица, и в счетчике 3 образуется чиспо зо

3-1 =2.

Таким образом, работа устройства продолжается до тех пор, пока в счетчиках 2 и 3 не образуется нуль.

В следующем (после этого состояния счетчиков) цикле из содержимого одного из счетчиков вычитается единица, и на выходе этого счетчика, например, по шине 12, появляется сигнал, который поступает на вход элемента ИЛИ 7. С выхода этого элемента по шине 22 посту40 пает сигнал, который свидетельствует о прекращении процесса формирования траектории, и все устройство устанавливается в исходное состояние.

Эффективность предлагаемого устройства состоит в том, что в нем для определения момента окончания процесса форI

262 8 мирования шаговой траектории используется один логический элемент ИЛИ вместо двух координатных регистров, двух блоков вентилей и блока конца интерполяции, что значитепьно сокращает количество оборудования.

По сравнению с известным интерполятором предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность формирова. ния траектории за счет исключения из расчетной траектории узловых точек, наиболее удаленных от идеальной прямой линии, являющейся аналогом шаговой траектории. При этом сглаживание траектории осуществляется с использованием простых блоков элементов задержки и одного элемента 2И-ИЛИ.

Формуоа из обретен ия

Устройство дпя формирования шаговых

I траекторий, содержащее сумматор и счетчики, отличающееся тем, что, с цел ью упрощения и иовы ше ния точ ности устройства, в него введены блоки элементов задержки, элементы 2И-ИЛИ и ИЛИ, информационные выходы счетчиков подключены к информационным входам сумматора, первый выход знакового разряда которого подключен к входу:первого блока элементов задержки и к счетному входу первого счетчика, а второй выход знакового разряда - к входу второго блока элементов задержки и к счетному входу второго счетчика, выходы переполнения счетчиков подключены к входам элемента ИЛИ, первые выходы блоков элементов задержки подключены к управляющим входам сумматора, а вторые выходы - к соответствующим входам элемента 2И-ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Авторское свидетельство СССР

No 481023, кл. (j 05 В 19/18, 1973.

2 Авторское свидетельство СССР

N 401964, кл. Q 05 В 19/20, 1972 (прототип).

030262

Составитель Н. Белинкова

Редактор H. Лазаренко Техред Л. Пекарь Корректор С. Шекмар

Заказ 3469/62 Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушокая наб.,д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4