Функциональный интерполятор Советский патент 1987 года по МПК G05B19/18 G05B19/4103 

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

Цель изобретения - повышение быстродействия интерполятора.

На фиг.1 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 импульсов (слов) вместо одиночных импульсов (битов) позволяет повысить бвютродействие интерполятора, реализуемого на базе стандартных блоков.

Функциональный интерполятор (фиг.1 содержит регистр I 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 1 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. . прирап1,ение в кадре по ведущей координате AZj, в прямом коде записывается в регистр и счетчик 13 импульсов , а прираще21ия по ведомым координатам йХд, в дополнительном коде - в соответствующие регистры 2. Информацию о приращениях несут (п-1) младших разрядов данных блока 16 памяти. Старшие разряды д) и uY являются знаковыми и подаются на уп5

равляющие входы соответствующих ключей коммутатора 9, а старший разряд Д Z управляет элементом И 12 по его инверсному входу. Если нулевому кадру соответствует нулевая информация (дХ uY uZ 0), результат сложения в сумматорах 5 равен нулю. При этом единичные потенциалы с выходов дешифраторов 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-винторезного или стол зубофрезерного станка), подается питание на ведомые координаты X, Y, единичный потенциал поступает

0 на вход элемента И 11, открывая его, и. сигнал 1 проходит на вход элемента И I2 и на вход обратного счета счетчика 13 импульсов. При появлении в счетчике 13 импульсов отрицательно- го 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 ЬХ, &Y, , (iZ, в первом кадре с младших разрядов блока 16 памяти заносится в соответствзэдщие регистры I и 2 и счетчик 13 импульсов. В

5 зависимости от информации старших разрядов (О или 1) кодов йХ, , iY, коммутатор 9 подключает выходы интерполятора к положительным или отрица- тельньм входам соответствующих коор - динат. Старший разряд кода fiZ, равный нулю во всех кадрах, поступает на инверсный вход элемента И 12. Результаты сложения ДХ и UZ,, uY, и UZ, готовы к передаче на входы

S соответствуюш51х дешифраторов 6, но до поступления управляющего сигнала не анализируются ими.

Первый же импульс отработки с ведущей координаты Z;, проходя через

0 элемент И 12, разрешает передачу результатов сложения на выходы сумматоров 5, а затем - дешифрацию в блоках 6, Если результат суммирования прямого кода uZ с дополнительным ко5 дом uX(uY) оказьшается положительным, на выходе дешифратора 6 устанавливается единичный потенциал, который через элемент ИЛИ 8 поступает на вход

0

элемента И 11, а коммутатором Д 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 выходов регистра 2 на выходы этого сумматора. По завершении импульса формирователя 7 дешифратор 6 анализирует результат сложения предыдущей отрицательной суммы с кодов uZ. Если ре- зультат вновь окажется отрицательным, на ведомую координату X(Y) подается еще один импульс, и новая сумма, скла- дьгоается с UZ. Цикл продолжается до тех пор, пока результат в сумматоре 5 не перестанет быть отрицательным,

но продолжительность его в любом случае не превышает периода следования импульсов.

Всякий раз, когда все дешифраторы 6 фиксируют наличие неотрицательных кодов во всех сумматорах 5, открывается первый элемент И 11, подготавливая второй элемент И 12 к прохожде

нию очередного импульса Zj, и умень- 30 к информационным входам счетчика импульсов, а также первый и второй элементы И, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены регистр ведущей

гистр, первый коммутатор, сумматор, дешифратор, формирователь импульсов и второй коммутатор, а также элемент

шается на единицу код счетчика 13. Последующие импульсы отработки ведущего привода Zj инициируют повторение рассмотренного цикла.

Если в результате очередного дик- 35 координаты и в каждую ведомую коорди- ла интерполяции произойдет обнуление нату последовательно соединенные ре- счетчика 13 импульсов, импульс с его выхода увеличит на единицу номер кадт ра в счетчике 15 кадров и разрешит занесение информации очередного кадра40.ИЛИ и третий коммутатор, причем вы- в регистры 1 и 2 и счетчик 13 импуль- ходы сумматора соединены с вторыми сов. С приходом импульсов Z; обработ- входами первого и с первыми входами ка продолжится. После отработки пос- третьего коммутаторов, второй вход леднего кадра программы старших раз- которого соединен с выходом регистра ряд кода &Z становится равным еди- 45 ведущей координаты, выход - с вторым нице. Присутствие этого сигнала на входом сумматора, а управляющей вход- инверсном входе элемента И 12 препят- с вторым выходом дешифратора и пер- ствует прохождению импульсов Z; . Вы- вым входом элемента ИЛИ, второй вход полнение программы прекращается. Для которого подключен к третьему выходу прекращения отработки в произвольный 50 дешифратора и к второму входу форми- момент времени достаточно снять сиг- рователя, второй выход которого соединен с первым управляющим входом сумматора и дешифратора, второй управляющий вход сумматора соединен с 55 выходом первого элемента И и вторым управляюнщм входом дешифратора, первый вход первого элемента И соединен с первым входом функционального иннал кнопкой Пуск пульта 14 в блоке

10управления.

Временная диаграмма отработки программы (фиг.2) состоит из трех кадров: I кадр ЬХ 3, uY 4,

11кадр ЛХ 8, , III кадр , ., Д .

o

5

По первому импульсу Z , в сумматоре координаты X выполняется операция О, в сумматоре координаты Y 5-4 I О. По второму импульсу Z; в сумматоре X О и посылается импульс Х-, затем .В сумматоре У 1-4 -3 О и посылается импульс Y; , затем 0. По третьему импульсу Z в сумматоре X Д - 3 1 О, в сумматоре Y 2-4 -2 : О и посылается второй импульс Y; , затем О. По четвертому импульсу Z, в сумматоре X « О н второй импульс X; , затем О, В сумматоре Y 2-4 -1 -i О и третий импульс Y, затем О. По пятому импульсу Z; в сумматоре X и третий импульс Х. В сумматоре Y и четвертый 0 импульс Y; . Счетчик 13 импульсов обнуляется и происходит смена кадра.

Аналогично отрабатываются другие кадры.

изобретения

Формула

Функциональный интерполятор, содержащий блок управления, выходы (п-1) разрядов которого подключены

пульсов, а также первый и второй элементы И, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены регистр ведущей

гистр, первый коммутатор, сумматор, дешифратор, формирователь импульсов и второй коммутатор, а также элемент

координаты и в каждую ведомую коорди- нату последовательно соединенные ре- ИЛИ и третий коммутатор, причем вы- ходы 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 управляющей вход- с вторым выходом дешифратора и пер- вым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к третьему выходу дешифратора и к второму входу форми- рователя, второй выход которого соединен с первым управляющим входом сумматора и дешифратора, второй управляющий вход сумматора соединен с выходом первого элемента И и вторым управляюнщм входом дешифратора, первый вход первого элемента И соединен с первым входом функционального интерполятора, второй вход - с выходом второго элемента И и входом обратного счета счетчика импульсов, вход за писи счетчика импульсов соединен с входом записи регистра, выходом счетчика импульсов и входом блока управления, выходы п разрядов которого со едииены с управляющим входом второго коммутатора и инверсньм входом первого элемента И, информационные входы регистра ведущей координаты и реРедактор Н.Рогулич

Составитель И,Швец Техред Л.Сердюкова

Заказ 1426/44 Тираж 864Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗЗ,Раушская наб., д.4/5

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

056396

гистров в каждой ведомой координате соединены с информационными входами счетчика импульсов и выходами (п-1) разрядов блока управления, первый

вход второго элемента И соединен с

управляющим выходом блока управления, а вторые входы - с выходами элемента ИЛИ каждой ведомой координать:, управляющий вход первого коммутатора fO соединен с первым выходом дешифра- тора.

Фиг. г

Корректор И. Муска

Изобретение касается числового программного управления и может найти применение в автоматических системах резьбонарезных, зубообрабатываю- щих 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 покодо- вый 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