ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИСТЕМ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВУХКООРДИНАТНЫМИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯМИ Советский патент 1968 года по МПК G06F9/00 

Известны вычислительные устройства для систем программного управления двухкоординатными перемещениями, содержащие генератор тактовых импульсов, блок ввода программы с трансмиттером, линейный реверсивный интерполятор с реверсивным двоично-десятичным счетчиком, декадные переключатели, схемы совпадения и триггер переключения каналов.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить быстродействие и упростить конструкцию устройства.

Это достигается благодаря тому, что генератор тактовых импульсов через схемы совпадения и декадный переключатель подключен к первым двум декадам реверсивного двоично-десятичного счетчика, две последние декады которого связаны между собой через второй декадный переключатель. Последний подсоединен к триггеру переключения каналов, ко второму входу которого подключена последняя декада реверсивного счетчика. Предпоследняя декада счетчика подсоединена к схеме запуска трансмиттера блока ввода программы, выход которой подключен к управляющим входам декадных переключателей.

Блок-схема описываемого устройства приведена на чертеже.

Она содержит интерполятор 1, генератор 2 тактовых импульсов, блок 3 ввода программы с трансмиттером (на чертеже не показан), задатчик скорости 4, схемы совпадения 5 и 6, узел 7 работы и отвода, узел 8 стабилизации скорости, блоки «координата X» 9 и «координата У» 10, блок индикации 11 и блок питания 12.

Интерполятор, в свою очередь, содержит регистры 13 и 14 для хранения программы перемещений на двух смежных участках вдоль оси X, регистры 15 и 16 для хранения соответствующих размеров перемещений вдоль оси У, реверсивный пятидекадный счетчик 17 с декадными переключателями 18 и 19, реверсивными декадными счетчиками 20-24 и триггером 25 работы каналов 26 и 27.

Назначение и взаимосвязь перечисленных узлов можно охарактеризовать следующей последовательностью выполнения операций:

1) Координаты Х₁, У₁ и скорость V₁ соответствующие первому участку программы, вводятся из блока 3 ввода программы соответственно в регистры 13 и 15 интерполятора 1 и задатчик скорости 4.

2) По команде «Пуск» с пульта управления интерполятор 1 совместно с узлом 8 стабилизации скорости обеспечивает получение на своих выходах импульсов, суммарная частота которых соответствует величине заданной скорости перемещения V, а количество импульсов к концу завершения программы соответствует установленным перемещениям Х₁ и У₁. Если в процессе работы устройства возникает короткое замыкание электрода с трафаретом, то координатный стол отводится в направлении к исходному положению по той же программе траектории и с той же скоростью путем переключения знаков каналов на выходе интерполятора 1 и реверса счетчика 17. После этого в системе восстанавливается рабочий режим. При обрыве проволоки поступает команда «останов», запирается схема совпадения 6 и поступление импульсов в интерполятор 1 от генератора 2 прекращается. После окончания программы запирается схема совпадения 28. Работа схемы совпадения 5 связана с узлом стабилизации скорости и будет объяснена ниже.

3) За время, необходимое для ввода следующей подпрограммы, но после перемещения электрода от начала на расстояние, достаточное для отвода по текущей программе в случае короткого замыкания (время определяется по величине заполнения счетчика 17), осуществляется ввод кодов Х₂ и У₂ в регистры 14 и 16 и скорости V₁ в задатчик скорости 4, причем процесс обработки при этом не нарушается.

4) В момент окончания первого участка программы, фиксируемый как результат переполнения реверсивного счетчика 17 (переключается триггер 25 работы каналов), к выходу интерполятора подключаются каналы вентильных матриц 29 и 30: работа Х₂, отвод X₂, работа У₂, отвод У₂ - вместо каналов: работа X₁, отвод Х₁, работа У₁, отвод У₁ - в результате чего осуществляется автоматический переход к следующему участку без останова технологического процесса обработки. В случае необходимости отвода электрода с автоматическим переходом на предыдущую программу координаты X₁, У₁ в регистрах 13, 15 временно сохраняются, пока электрод не переместится от точки переключения программы на достаточную величину. Затем в регистры 13 и 15 вводятся координаты Х₃, У₃, чем обеспечивается подготовка к выполнению очередной программы.

Таким образом, работа схемы подразделяется на четные и нечетные циклы, определяемые состоянием триггера 25 работы каналов, переключающего совместно с триггерами знака регистров 13-16 каналы на выходе интерполятора 1.

Интерполятор 1 обеспечивает получение на выходах переключателей каналов 26 и 27 частоты и количества импульсов, соответствующих на отдельных участках программы кодам перемещений, вводимым в регистры 13-16, и заданной скорости V₁. Передача импульсов с выхода интерполятора в блоки 9 к 10 осуществляется по двум каналам, в зависимости от знака перемещений. Цена каждого импульса соответствует перемещению в 0,001 мм.

Принцип работы интерполятора основан на подекадном умножении с помощью схем совпадений импульсов, возникающих при переключении триггеров декадных счетчиков 20-24 реверсивного счетчика 17, на содержимое декад регистров 13-16. Количество и схема соединения вентилей в матрицах 29 и 30 рассчитаны на параллельное умножение количества поступивших от генератора 2 импульсов через схемы совпадений 5, 6 и 28 на вход реверсивного счетчика 17, одновременно на содержимое регистров 13, 15 и 14, 16, а также при работе счетчика 17 как в прямом, так и обратном направлениях. Полученный результат умножения по четырем каналам (работа Х₁, Х₂, отвод Х₁, Х₂ или работа У₁, У₂) передается в переключатели каналов 26 и 27.

Общее количество импульсов на выходах матриц зависит от положения декадных переключателей 18 и 19. Если переключатель 18 пропускает импульсы на вход первой реверсивной счетной декады 20, а переключатель 19 - с выхода декады 23 на вход триггера 25 знака, минуя декаду 24, то на выходах каналов «Работа X₁» и «Работа Х₂» появится количество импульсов, равное:

где n₁, n₂, n₃, n₄ - содержимое декад регистров 13 и 14;

k - количество импульсов, поступившее на вход счетчика 17 при счете в прямом направлении относительно начала отсчета. При количестве импульсов k=10⁴, соответствующем моменту переполнения счетчика 17, получим:

N_xl, _х2=n₄·10³+n₃·10²+n₂·10+n₁.

Реверсивный счетчик 17 обслуживает одновременно обе матрицы 29 и 30, поэтому за период полного заполнения счетчика 17 количество импульсов на выходах матрицы 29 окажется равным содержимому регистров 15 и 16. При включении в схему счетчика 17 дополнительной декады 24 с помощью переключателя 19 его емкость увеличивается с 10⁴ до 10⁵, поэтому за период полного заполнения на выходе матриц 29 и 30 появится удесятеренное число импульсов.

В случае, если содержимое старших декад регистров 13, 15 или 14, 16 равно нулю (n₄=0), в схеме предусмотрена возможность выключения из реверсивного счетчика 17 первой декады 20 с помощью декадного переключателя 18, который обеспечивает переключение выхода схемы совпадения 6 непосредственно на вход реверсивной декады 20.

Отключение декады 20 приводит к увеличению постоянных коэффициентов при втором слагаемом в формуле (1) в десять раз, но одновременно в такое же число раз уменьшается и емкость реверсивного счетчика 17, поэтому количество импульсов на выходах вентильных матриц 29 и 30 за период заполнения счетчика 17 остается неизменным, но зато скорость получения этих импульсов в десять раз возрастает.

Изменение количества и схемы соединения декад переключателями 18 и 19 в реверсивном счетчике 17 производится с целью нормализации вводимых в систему управления кодов программ, чем обеспечивается повышение точности и равномерное во времени распределение импульсов на выходе интерполятора с частотой, определяемой задатчиком скорости 4.

Управление переключателями 18 и 19 в регистрах осуществляется блоком 3 по максимальному значению координат max[Х₁, У₁].

Независимо от величины задаваемых приращений размеров X, У на отдельных участках программы обработки цена одного импульса на выходе интерполятора составляет 0,001 мм. В диапазоне max[Х, У]=10 - 100 мм; это обеспечивается путем умножения содержимого декад регистров 13-16 на 10, благодаря включению в схему реверсивного счетчика 17 декады 24.

Полученные в задатчике скорости 4 импульсы с частотой f_г, пропорциональной заданной скорости перемещения, вводят триггер 31 в состояние «1». Триггер 31 открывает схему совпадения 5, и на вход реверсивного счетчика 17 интерполятора 1 начинают поступать импульсы от задающего генератора 2 с частотой f_г=40 кгц. При выбранных в системе значениях скоростей V максимальное значение частоты от задатчика скорости остается, по крайней мере, в десять раз меньшим тактовой частоты f_г, поэтому при условии нормализации максимальной координаты в регистрах 13-16 интерполятора 1 за период T_v на одном из его выходов, а следовательно, и на выходе собирательной схемы 32, обязательно появится импульс. Этот импульс переводит триггер 31 в состояние «0», в результате чего доступ импульсов на вход интерполятора 1 прекращается до начала следующего периода T_v. В результате количество импульсов, прошедших на вход интерполятора в течение периода T_v, оказывается обратно пропорциональным максимальной величине записанных в его регистрах координат, а на выходе одного из каналов появляется только один импульс, чем обеспечивается стабилизация суммарной скорости V_x+V_y=V_зaд. При изменении соотношения между величинами заданных приращений X и У результирующий вектор скорости будет меняться, но максимальное отклонение от заданной скорости V_зaд при V_x≈V_y не превысит

В случае совпадения всех или части импульсов на выходах X и У интерполятора вектор скорости будет возрастать, но отклонение от заданной величины при V_x=V_y также не превысит

Вычислительное устройство для систем программного управления двухкоординатными перемещениями, содержащее генератор тактовых импульсов, блок ввода программы с. трансмиттером, линейный реверсивный интерполятор с реверсивным двоично-десятичным счетчиком, декадные переключатели, схемы совпадения и триггер переключения каналов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в нем генератор тактовых импульсов через схемы совпадения и декадный переключатель подключен к первым двум декадам реверсивного двоично-десятичного счетчика, две последние декады которого связаны между собой через второй декадный переключатель, подсоединенный к триггеру переключения каналов, ко второму входу которого подключена последняя декада реверсивного счетчика, причем предпоследняя декада счетчика подсоединена к схеме запуска трансмиттера блока ввода программы, выход которой подключен к управляющим входам декадных переключателей.