Функциональный интерполятор Советский патент 1988 года по МПК G05B19/4103 

(21)4097652/24-24

(22)24„07.86

(46) 23.03.88. Бюл.№ 11

(71)Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина)

(72)В.М.Водовозов, М.Н.Запруднов, Л.Н.Рассудов и Л.В.Суховаров

(53)621.503.55(088.8)

(56)Патент CI IA № 4084083,

кл. G 05 В 19/18, опублик. 1978. Авторское свидетельство СССР № 1168900, кл. G 05 В Г9/415, 1984.

(54)ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ИНТР:РПОЛЯТ()Р

(57)Изобретение относится к числовому программному управлению и предназначено для формирования сигналов управления на станки и роботы, имеющие ведущую координату. Целью изобретения является повышение точности

интерполятора путем обеспечения предельно высокой степени равномерности выходной частоты. Интерполятор содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, счетчики ведущей 3 и ведомых координат, два 5 и 12 ключа и узел управления 13. В него введено два дополнительнътх коммутатора 6,9 и два 10 и 11 счетчика для распределения импульсов. Устройство позволяет перерабатывать не информацию о приращениях в кадрах л X, ЛУ, AZ, а предварительно подготовленные на основании ее коды коэффициентов деления Д2/ЛХ, Д2/йУ и обратные им величины. Этим обеспечивается строгая равномерность поступления импульсов на выходы интерполятЬра и возможность интерполяции при и 2 ; &Х(лУ,...). 4 ил/

с S

(Л

с

Изобретение относится к числовому программному управлению и может найт применение в автоматических системах резьборезных, зубообрабатывающих и намоточных станков, а также роботов, обслзтживающих конвейеры и поточные линии.

Цель изобретения - повышение точ- .ности интерполятора путем обеспече- ния предельно высокой степени равномерности выходной частоты по каждой координате и возможности обрабатыват программы со всеми возможными соотношениями в кадре b7j uX(iY...) AZ $AX(AY)...&X(uY,..) О, но Л2 f 0.. , - ,

Последнее условие является признаком функциональной интерполяции, .при которой перемещение ведомых ко- ординат X,Y,..o осзт1ествляется в функции перемещения ведущей координаты Z, а остановка последней ведет к останову ведомых.

На фиг,-1 изображена схема предла- гаемого интерполятора; на фиг.2 - временные диаграммы его работы; на фиг.З - узел управления; на фиг.4 - генератор импульсов, делитель частоты и счетчик,

Функциональный интерполятор .(фиг.1) содержит генератор 1 импуль- сов, делитель 2 частоты, счетчик 3 ведущей координаты и по числу ведомых координат триггеры 4, первьй ключ 5, первый коммутатор 6, первьй 7 и второй 8 счетчики импульсов, второй коммутатор 9, третий 10 и четвертый 11 счетчики, а также один на все координаты второй ключ 12 и узел 13 управления, включающий в себя пульт 14, счетчик 15 кадров, блок 16 памяти и элемент 17 задержки.

Важной особенностью устройства является его способность перерабаты- вать не информацию о прира дениях в кадрах йХ, AY, AZ, а пр едварительно подготовленные на основании ее коды коэффициентов деления AZ/&X, Л ZAY,...j и обратные им величины. Этим обеспе- чивается строгая равномерность поступления импульсов на выходы интерполятора и возможность интерполяции при uZ AX(&Y,....).

Если представить отношение UZ/&X в виде

- 2 дх

об

АХ

(1)

где ci - целая часть коэффип,иента

деления;

/Ь - остаток деления, то

AZ oi- fiX + А (ЛХ -В )ci + /3(oi+l

.(2)

т.е. AZ импульсам ведущей координаты соответствует КлХ импульсов ведомой координаты, из которых &Х - импульсов формируется при коэффициенте деления об , а И импульсов - при коэффициенте деления ot. + 1 . Таким образом, любой кадр программы может быть разбит с помощью интерполятора на два полукадра, в каждом из которых обеспечивается равномерная частота выходных импульсов. Аналогичное соотношение имеет место при Л Z : &Х, если поменять их местами в (l) т.е. К AX/iZ, и сформировать признак умножения вместо деления.

Обозначим Д.Х, О - признак деления; &Х( 1 - признак умножения; uX-i 06+ 1 - левая часть коэффициента деления, увеличенная на единицу; ДХ, - остаток деления; оо - код переполнения, соответствующий результату деления на нуль.

Функционирование устройства рассмотрим на примере отработки программы, состоящей из двух кадров, в первом из которых uZ 15, йХ 16, iiY 18 (кадр OJ, а во втором uZ 5, ЛХ 10, лУ Q (кадр 1).

До начала работы производится подготовка управляющей информации. В процессе подготовки выполняется деление приращения по ведущей координате & Z на приращение по ведомой координате и X, ДТ в каждом кадре. Для тех кадров, где А/j 5 UX(AY), первой части информационного слова Д Х,, (AY,) присваивается значение AX,(AY,) 0. Для остальных кадров, имеющих Л2 i uX(&Y), присваивается АХ((AY,) 1 и производится деление AX(AY) на AZ. Результат деления в каждом кадре представляется в виде слова АХ,, &Х2,АХз, где АХ, - зна- ковьй разряд, ЛХ, - старшая часть, АХэ - младшая часть, которое заносится в блок памяти узла управления под адресом,соответствующим йомерукадра.

В нашем случае для первого, кадра

AZ 3. AY 3 АХ 1 AZ Т5 для второго кадра

. ,. А2 -00 iZ . 5 &Y 0

в результате чего управляющая программа -имеет вид

N0: Лх,, , AY, 1,

uY 2, Yj 3, &Z 15; N1: &X,-I, uX.j 2, ДХз 00, Y , 0,

uYj cx)

&Y, 1, UZ 5.

Интерполятор работает следующим образом,

В исходном состоянии контакт Пуск узла 13 управления разомкнут, а сигналы Сброс и Запись установлены на входах сброса и записи элементов устройства.

При нажатии кнопки Пуск на пульте 14 узла 13 управления снимается сигнал Сброс. В счетчик 3 в еду1цей координаты по информационному входу заносится код Z нулевого кадра.

Рассмотрим работу устройства на одну ведомую координату (например, Х), когда кадры программы имеют вид

N0: ЬХ, О, ЛХ,; 3, X, в 3,

iiZ 15, N1: iX, , bXi 2, йХз 00 ,

bZ 5

(оо - переполнение). При этом состояния первого 6 и

второго 9 коммутаторов .таковы, что выход второго счетчика 8 через коммутатор 6 подключен к выходу интерполятора, а через коммутатор 9 - к входу вычитания третьего счетчика. Импульсная последовательность генератора 1, поделенная в делителе 2, поступает на. управление ведущей координатой Z, на входы вычитания счетчиков 3 и 8 и на S-вход триггера 4. Единичньй сигнал триггера 4 поступает на С-вход счетчика 7, разрешая запись в него кода Л Х,, присутствзпощего на информационной шине счетчика 11. Одновремен но .открывается первый ключ 5, пропуская импульсы генератора 1 на вход вычитания счетчика 7 и на первый вход коммутатора 6. Но коммутатор 6 закрыт по первому входу сигналом.ЛX, О, поэтом на выход интерполятора импуль сы не проходят.

Каждый третий импульс ведущей координаты Z устанавливает в О второй

5

5

0

5

0

5

5

счетчик 8. При этом сигнал 1 с выхода счетчика проходит через коммутатор 6 на выход интерполятора и че-- рез коммутатор 9 на вход вычитания третьего счетчика 10. Так как в счетчике 10 первоначально записан код 6,Х, 3, через три таких такта этот счетчик устанавливается в О. Сигнал 1 с его выхода уменьшит на единицу код четвертого счетчика 11.

Уменьшенный на единицу код (дХ, - -1) поступает на вход второго счетчика 8 импульсов и, начиная с этого момента (т.е. с десятого импульса по координате Z), каждьш второй импульс ведущей координаты Z устанавливает в О второй счетчик импульсов, который посыпает через коммутатор 6 импульсов на выход интерполятора.

Через Z 15 импульсов счетчик 3 устанавливается в О. Сигнал 1 с его выхода в момент присутствия 1 на инверсном выходе триггера 4 проходит через ключ 12, увеличивая на единицу адрес очередного кадра в узле 13 управления. Происходит смена кадра.

Во втором кадре после установки в 1. триггера 4 импульсы генератора 1 проходят через первый ключ 5 на вход вычитания, первого счетчика 7 и первый вход коммутатора 6, Так как дХ, 1 в этом кадре, коммутатор 6 открыт по первому входу и закрыт по.; второму. Поэтому импульсы проходят на выход интерполятора. Через iiX 2 импульса первьй счетчик 7 устанавливается в О. Соответствующий этому состоянию сигнал 1 устанавливает в О триггер 4, закрывая первый ключ 5 до прихода следующего импульса на S-вход триггера 4 и координату Z, Через пять импульсов координаты Z установится в О счетчик 3, инициируя смену кадра,

Аналогично обрабатывается информация по координате Y,

В это же время в канале координаты Y ни одному из импульсов ведущей координаты Z не удается пройти на четвертьш выход интерполятора, так как AY &Z; уже через AZ 5 импульсов устанавливается в О счетчик 3, инициируя смену кадра в узле 13 управления.

I ..,

Таким образом, устройством осуществляется автоматическое разбиение кадра О на два полукадра: на первые

девять импульсов Z приходится три импульса X, на оставгаиеся шесть импульсов также три импульса X; на первые три импульса Z приходится шесть импульсов Y,, на оставшиеся 12 импульсов Z - 12 импульсов Y. В каждом по лук,адре импульсы на ведомые координаты поступают строго равномерно, В

чен инверсный выход триггера, а к выходу - вход узла управления, о т лич-ающий с я тем, что, с целью повышения точности, он содер жит в каждой ведомой координате пе вый и второй коммутаторы li трети - четвертый счетчики импульсов., прич выход первого ключа соедннен с пер

. . . - f,.tl

кадре 1 равномерность импульсов обес-|0 входом первого коммутатора, первьй

печивается целочисленным коэффициен том деления.

Формула изобретения

Функциональный интерполятор, со- держащий генератор импульсов, подклю- ченный через делитель частоты к входу вычитания счетчика ведущей координаты к в каждой ведомой координате - к Б-входу триггера, прямой выход ко- 20 торого соединен с входом записи первого счетчика и с первым входом пер- вого ключа, второй вход которого соединен с генератором импульсов, а выход .- с входом вычитания первого 25 счетчика импульсов ведомой координаты, выход которого подключен к первому R-входу триггера, второй сброса которого объединен с входами сброса счетчикаведущей координаты, зо первого и второго счетчиков импульсов, делителя частоты и выходом сброса узла управления, выход записи которого подключен к одноименному входу счетчика ведущей координаты, а соответствую1чий информационный выход к информационному входу этого счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом второго ключа,, к второму входу которого подклю- д

35

вход второго коммутатора объединен с S-входом триггера и с входом вычитания второго счетчика импульс выход которого подключен к его inep вому входу записи и к вторым входа первого и второго коммутаторов, вы второго коммутатора соедннен с вход вычитания третьего счетчика импульсов, выход которого объединен с вхо дом вычитания четвертого счетчика импульсов, и с вторым входом записи второго счетчика импульсов, третий вход записи которого объединен с входами записи второго,, третьего н четвертого счетчиков импульсов и вы ходом записи узла управления, а выход сброса - с входами сброса пер вого,третьего и четвертого счетчико импульсов, информационная шина четвертого счетчика импульсов соедршен с информационными входами перво.го и второго, счетчиков импульсов, первьй информационный выход узла з равленк с управляющими входа1 ш первого и второго коммутато ров 5 второй информ ционный выход - с информационным входом четвертого счетчика импульсов, а третий информационный выход с информационным входом третьего счетчика импульсов, Kaffp

чен инверсный выход триггера, а к выходу - вход узла управления, о т - лич-ающий с я тем, что, с целью повышения точности, он содержит в каждой ведомой координате первый и второй коммутаторы li трети - и четвертый счетчики импульсов., причем выход первого ключа соедннен с первы

. . . - f,.tl

входом первого коммутатора, первьй

0 5 о

5

вход второго коммутатора объединен с S-входом триггера и с входом вычитания второго счетчика импульсовj выход которого подключен к его inep- вому входу записи и к вторым входам первого и второго коммутаторов, выход второго коммутатора соедннен с входом вычитания третьего счетчика импульсов, выход которого объединен с дом вычитания четвертого счетчика импульсов, и с вторым входом записи второго счетчика импульсов, третий вход записи которого объединен с входами записи второго,, третьего н четвертого счетчиков импульсов и выходом записи узла управления, а выход сброса - с входами сброса пер-- вого,третьего и четвертого счетчиков импульсов, информационная шина четвертого счетчика импульсов соедршена с информационными входами перво.го и второго, счетчиков импульсов, первьй информационный выход узла з равленкя - с управляющими входа1 ш первого и второго коммутато ров 5 второй информа ционный выход - с информационным входом четвертого счетчика импульсов, а третий информационный выход - с информационным входом третьего счетчика импульсов, Kaffp

Фиг. 2

Запись

шЛ