Устройство для измерения угла в системах числового программного управления Советский патент 1993 года по МПК G05B19/405 G05B19/18 

Изобретение относится к области автоматики л вычислительной техники и может Зыть использовано в системах числового программного управления станками.

Цель изобретения - расширение облачи применения устройства.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - графическая аналогия первого ггапа работы; на фиг. 3 - графическая ана- югия второго этапа работы; на фиг. 4 - гра- ическая аналогия заключительного этапа аботы; на фиг. 5 - вариант выполнения хемы линейного интерполятора; на фиг. 6- хема накапливающего сумматора.

Устройство состоит из кругового интер- юлятора 1, построенного по принципу цифровых дифференциальных анализаторов, еверсивных счетчиков 2-5, счетчика 6, (инейного интерполятора 7, элементов И 8 17, элементов ИЛИ 18-21, триггеров 22 25, генератора 26, причем реверсивные счетчики 2,3 являются рабочими счетчиками интерполятора 1.

Линейный интерполятор 7 (фиг. 5) состоит из двух накапливающих сумматоров 27, 28, элементов И 29, 30, регистра 31.

Перед началом работы информация распределяется по блокам устройства следующим образом. В счетчики 2,3 заносятся соответственно Хн, Ун - декартовы координаты точки, для которой необходимо измерить угол рх, образуемый радиусом-вектором этой точки и осью X,

Устройство работает следующим образом. Режим работы запускается сигналом Пуск измерения. Этот сигнал поступает на единичные входы триггеров 22 и 25 и устанавливает их в единицу.

Как только триггер 22 установится в единицу, открывается элемент И 12 и импульсы

СП

С

00

00

VJ

N: сг

генератора 26 начинают проходить через элемент ИЛИ 18 на вход кругового интерполятора 1, а также через элемент ИЛИ 19 на вычитающий вход счетчика 4. Т.к. триггер 23 сброшен в ноль, то открыты элементы И 9.10, и выходные импульсы координаты X кругового интерполятора 1 поступают через элемент И 9 на вычитающий вход реверсивного счетчика 2, а выходные импульсы координаты У - на суммирующий вход счетчика 3.

Такая коммутация выходов кругового интерполятора 1 и входов счетчиков 2, 3 соответствует повороту радиуса-вектора точки с координатами Хн1, Ун против часовой стрелки (см. фиг. 2). Так продолжается до тех пор, пока радиус-вектор не совместится с осью У, т.е. пока не появится сигнал обнуления счетчика 2, который сбросит в ноль триггер 22, а также пройдя через элемент ИЛИ 20, установит триггер 23 в единицу. В этот момент счетчик 2 будет находиться в нулевом состоянии, в счетчике 3 будет находиться величина R радиуса-вектора точки (Хн, Ун), а в счетчике 4 - количество импульсов в дополнительном коде, прошедших на вход кругового интерполятора 1.

Известно, что для кругового интерполятора, построенного на цифровых дифференциальных анализаторах, имеется прямая пропорциональная зависимость между количеством импульсов, прошедших на его вход, и углом поворота радиуса-вектора точки, координаты которой находятся в рабочих счетчиках интерполятора. Поэтому в счетчике 4 к этому моменту оказалась величина в дополнительном коде, прямо пропор- циональная углуу у между

радиусом-вектором точки (Хн, Ун) и осью У или, что то же самое, величина угла в единицах отсчета кругового интерполятора.

Т.к. триггер 23 установлен в единицу то открывается элемент И 13, и импульсы генератора 26 начинают проходить на суммирующие входы счетчиков 6,4, а также черёз: элемент ИЛИ 18 на вход кругового интерполятора 1, кроме того, открыты элементы И 8, 11 и импульсы с координаты X кругового интерполятора 1 поступают на суммирующий вход счетчика 3. Такая коммутация выходов кругового интерполятора 1 и его рабочих счетчиков соответствует вращению радиуса-вектора по часовой стрелке (фиг. 3). Вращение происходит до совмещения его с осью X, т.е. до появления сигнала обнуления счетчика 3, который сбросит в ноль триггер 23 и установит в единицу триггер 24. К этому времени в счетчике 6 будет подсчитано количество импульсов, поступивших на вход

кругового интерполятора 1 при повороте радиуса-вектора на 90°, т.е. фактически величина в отсчетах кругового интерполятора 1.

В счетчике 4 будет находиться в прямом

коде величина (- fo+ PQO), равная р, т.е. величина угла, образуемого радиусом-вектором точки (Хн. Ун) и осью X в отсчетах кругового интерполятора 1. При прохождении счетчика 4 через нулевое состояние возникнет сигнал нуля счетчика 4, который однако не повлияет на работу схемы, т.к. триггер 24 и так находится в нуле.

Целью следующего этапа вычислений

является пересчет значения угла р в счетчике 4 из единиц отсчета угла интерполятора в нужные нам единицы: градусы, угловые минуты или радианы.

Для этого на первый вход линейного

интерполятора 7 подаются кодовые сигналы счетчика 6,гкоторые содержат вычисленную величину - количество отсчетов кругового интерполятора 1 на угол 90°; на вход второй координаты подается код 90° или

5400 или п в зависимости от необходимой

нам единицы измерения.

После установки триггера 24 в единицу открывается элемент И 14, и импульсы генератора 26 начинают проходить на вход аргумента линейного интерполятора 1; однако работа кругового интерполятора 1 на данном этапе в режиме измерения угла является несущественной.

Импульсы с выхода первой координаты линейного интерполятора 7 через элемент ИЛИ 19 поступают на вычитающий вход счетчика 4, а импульсы с выхода второй координаты - через элемент И 15, открытый

единичным сигналом с триггера 25, поступают на суммирующий вход счетчика 5. Так продолжается до обнуления счетчика 4, сигнал нуля которого через элемент ИЛИ 21 сбросит триггер 24. Процесс окончен. В

счетчике 5 находится величина искомого угла в заданных единицах измерения. Отработка первого режима закончена. В счетчиках 2 и 3 находятся соответственно Хк и УК - координаты искомой точки,

Рассмотрим работу устройства при использовании его для задания угла, т.е. нахождения координат (Хн, Ун) точки, лежащей на окружности заданного радиуса R с центром в начале координат, радиус-вектор которой образует с осью X заданный угол . Перед началом работы информация распределяется следующим образом. В счетчик 3 заносится величина R, в счетчик 5 - величина угла рх в заданных единицах измерения, триггер 25 находится в произвольном состоянии, остальные счетчики и триггеры сброшены в ноль, а триггер 23 через элемент ИЛИ 20 устанавливается в единицу. Импульсы генератора 26 через элемент И 13 начинают проходить на суммирующие входы счетчиков 4,6, а также через элемент ИЛИ 18 на вход кругового интерполятора 1. При этом, т.к. триггер 23 установлен в единицу, открыты элементы И 8,11, что соответствует вращению радиуса-вектора по часовой стрелке (фиг.З).

Когда радиус-вектор совместится с осью X, сигнал нулевого состояния счетчика 3 сбросит в ноль триггер 23 и установит триггер 24 в единицу. В этот момент в счетчиках 6 и 4 находится величина рдо, т.е.. количество импульсов кругового интерполятора 1, приходящееся на 90° поворота. Кодовые выходы счетчика 6 подаются на .входы первой координаты линейного интерполятора 7, на входы второй координаты необходимо подать код 90° или 5400 или ту.

Когда триггер 24 установится в единицу, импульсы с генератора 26 через И 14 начи- нают проходить на вход аргумента линейно- го интерполятора 7 и через элемент ИЛИ 18 на вход кругового интерполятора 1. При этом, т.к. триггер 23 в нуле, открыты элемен- ты И 9, 10. Эта коммутация соответствует вращению против часовой стрелки радиуса- вектора (фиг. 4).-Импульсы с выхода второй координаты линейного интерполятора 7 че- рез элемент И 16, открытый единичным по- тенциалом с инверсного выхода триггера 25, проходят на вычитающий вход счетчика 5. Сигнал нулевого состояния счетчика 5, пройдя через элемент И 17; открытый еди- ничным потенциалом инверсного выхода триггера 25, и через элемент ИЛИ 21, сбра- сываеттриггер 24 в ноль. Процесс закончен. В счетчиках 2 и 3 находятся соответственно Хк и УК - координаты искомой точки. Необходимо заметить, что сигнал обну- ления счетчика 4 не может возникнуть до сигнала обнуления счетчика 5, т.к. в счетчи- ке 4 записан код, соответствующий поворо- ту на 90° в отсчетах кругового интерполятора 1 в то время, как в счетчике 5 записан код угла (в общепринятых или еобходимых измерениях). Формула изобретения Устройство для измерения угла в систё- мах числового программного управления, одержащее первый реверсивный счетчик, первый элемент ИЛИ, выход которого сое- динен с входом аргумента кругового интеролятора, первый выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, второй выход которого подключен к первым входам второго и третьего элементов И, выходы первого и второго элементов И подключены соответ- 5 ственно к суммирующему и вычитающему входам второго реверсивного счетчика, кодовые выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами кругового интерполятора, выходы третьего

10 и четвертого элементов И подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам третьего реверсивного счетчика, выход генератора импульсов подключен к первым входам пятого, шестого и седьмого

15 элементов И, ко вторым входам которых подключены прямые выходы первого, второго и третьего триггеров соответственно, выход пятого элемента И подсоединен к первому входу первого элемента ИЛИ, к

0 второму входу которого подключен выход шестого элемента И, разрядные выходы счетчика импульсов соединены с группе информационных входов линейного интерполятора, к входу аргумента которого под5 ключей выход седьмого элемента И и третий вход первого элемента ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, в него дополнительно введены второй, третий и четвертый элементы ИЛИ,

0 восьмой, девятый и десятый элементы И и четвертый триггер, причем S-входы первого и четвертого триггеров подключены к входу Пуск измерения устройства, R-вход четвертого триггера и первый вход второго эле5 мента ИЛИ подключены к входу Пуск задания устройства, выход нулевого состояния второго реверсивного счетчика соединен с R-входом первого триггера и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход кото0 рого соединен с S-входом второго триггера, R-вход которого соединен с выходом третьего реверсивного счетчика и S-входом третьего триггера, R-вход которого подключен выход четвертого элемента ИЛИ, пер- 5 вый вход которого подключен к выходу нулевого состояния четвертого реверсивного счетчика, второй вход- к выходу десятого элемента И, первый вход которого подключен к выходу нулевого состояния первого

0 реверсивного счетчика, а второй вход - к первому выходу девятого элемента И и инверсному выходу четвертого триггера, прямой выход которого подключен к первому входу восьмого элемента И, второй вход

5 восьмого и девятого элементов И соединен с первым выходом линейного интерполятора, второй выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, выходы восьмого и девятого

элементов И соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами первого реверсивного сметчика, выход нулевого состояния которого подключен к второму входу десятого элемента И, к вторым входам первого и четвертого элементов И подключен прямой выход второго триггера, инверсный выход которого подключен к вторым входам второго и третьего элементов И, суммирующий вход четвертого реверсивного счетчика соединен со счетным входом .счетчика импульсов, а к вычитающему входу подключен выход второго элемента ИЛИ.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах числового программного управления станками. Целью изобретения явилось расширение области применения. Расширение функциональных возможностей и области применения заключается втом, что устройство в состоя нии обеспечить поворот радиуса-вектора на заданный угол, т.е. произвести измерение угла. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, состоящее из первого реверсивного счетчика, элемента ИЛИ кругового интерполятора, элементов И, счетчика импульсов, линейного интерполятора, трех триггеров, дополнительно введены со второго по четвертый элементы ИЛИ, четвертый триггер, с восьмого по десятый элементы И. 6 ил.

Фиг. /