Круговой интерполятор Советский патент 1979 года по МПК G05B19/18 G05B19/4103 

(5.4) КРУГОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР

3

вход второго блока управления соединен с выходом второго счетчика импульсов, а первый выхой блока ввела программы подключен ко входам второго счетчика импульсов и регис- ра, выход nejpBoro элемента ИЛИ подсоединен ко входу блока ключей, второй выход блок ввода программы соединен со входами второго элемента ИЛИ, регистра и триггера (з7.У этого интерполятора сложная схе.ма.

Цель изобретения - упрощение интерполятора - достигается тем, что в него введены третий счетчик импульсов, первый дешифратор, последовательно соединенные четвертый счетчик импульсов, второй дешифратор и вычислительный блок и последовательно соединенные третий элемент ИЛИ, пятый счетчик импульсов и четвертый элемент ИЛИ, а также шестой счетчик импульсов и пять1Й элемент ИЛИ. Первый и ьторой Bxoztti счетчика импульсов подключены к первому и второму выходам второго блока управления соответственно, первый выход блока ввода программ подключен ко входам третьего, четвертого, пятого и шестого счетчиков импульсов, второй выход блока ввода прюграммы соединен со входами третьего и пятого элементов ИЛИ, другие входы котбрь1х подсоединены к выходам коммутатора. Выход пятого элемента ИЛИ через последовательно соединенные шестой счетчик импульсов и четвертый элемент ИЛИ подключен к четвертому входу второго блока управления, пятый вход которого соединен с выходом второго дешифратора. Входы третьего счечика импульсов подключень1 к третьему и четвертому выходам второго блока управления, а вьосод третьего счетчика импульсов через первыми дешифратор соединен со входом первого блока управления, с Третьим входом коммутатора и шестым входом второго блока управления, пятый и шестой BJIXO/U, которого подключены соответственно ко входам блока ввода программы и вычислительного блока, одни из входов которого подключены к выходу первого элемента ИЛИ и ко второму выходу

13194

блока ввода программы, а выход вычислительного блока соединен с одним из входов первого счетчика импульсов.

5 На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема интерполятора, на фиг. 2 - диаграмма его работы.

Интерполятор содержит генератор импульсов 1, ключ 2, счетчики импульtO сов 3-8, делитель частоты 9, коммутатор 10, элементы ИЛИ 11-15, блоки управления 16, 17, дешифраторы 18, 19, блок ввода программы 20, регистр . 21, вычислительный блок 22, триггер 23,

5 блок ключей 24 и приводы 25, 26.

Окружность, дугу которой необходимо 1антерполировать, условно делят на восемь одинаковых частей (фиг.2). Прямую АВ разделяют на ГТ одинаковых частей, следовательно, по дуге АС располагаются п элементарных треугольников, с помощью гипотенуз которьк происходит Круговая интерполяция данной дуги. Большие катеты элементарных треугольников одинаковы. Величина их

У2

Если

определяется выражением

VTn

теперь для каждого треугольника сформировать значения щ отношений больших катетов к меньшим, которые не зависят от радиуса интерполируемой окружности, делением значения большего катета на эти отношения можно получить величины меньших катетов, а следовательно выполнить круговую интерполяцию окружностей любого радиуса. Точность интерполяции зависит от числа t1 и радиуса окружности. Величины отношений большего катета к меньшему в элементарных треугольниках, если рассматривать их в направлении по часовой стрелке или против, повторяются для каждой восьмой части окружности, но в обратном порядке. Из фиг.2 также следует, что в период интерполяции при прохождении точек окружности, дуги которых равны 45, 135, 225, 315°, необхоjg димо коммутировать каналы X и Y. а при прохождении точек, дуги которых равны 9О, 180, 270 и 360°,

следует

менять знаки X и Y согласно приведенной ниже таблице.

Рабочие импульсы, вырабатываемые задающим генератором I, с частотой следования о , где i -номинальная частота исполнительных устройств (на чертеже не показаны), Q - основание системы счисления приращений координат, а К - максимально возможная разрядность цифровых эквивалентов приращений, подаются на вход ключа 2, KOTOpibift закрыт. Каждый цикл интерполяции начинается с ввода информации кадра блоком 20, начальный пуск которюго выполняют вручную, а затем при вводе каждого кадра он запускается автоматически по сигналам со второго выхода блока управления 16. В каждый кадр в двоично-десятичном коде входят: начальное значение большего катета элементарного треугольника, так как начало интерполируемой дуги, как правило, не совпадает с началом большего катета элементарного треугольника, а если совпадает, то н(а альное значение равно величине большего катета; значение большего катета; начальное значение числа п ; номер части окружности; количество импульсов, отрабатываемых по оси X ; количество импулыюв, отрабатываемых по оси V ; признак направления интерполяции (по часовой стрелке или напротив нее).

Если необходимо вьшолнить круговую интерполяцию между точками Т) и Е по Часовой стрелке с радиусом Т при П элементарных треугольников в части окружности, калр и{югроммы

будет содержать следующую числовую информацию, где линейные величины выражаются в элементарных шагах исполнительного устройства: отрезок ( Р начальное значение большего катета;

-R

значение большего

величину .-

l-n

катета; числовое значение (i- 1 ) начальное значение счетчика п j 2R -(CR L Н ) - количество импульсов, отрабатываемое по оси- , X 2Т -() - количество импульсов, отрабатьшаемых по оси Ч J номер части окружности, равный единице; числовой признак интерполяции по часовой стрелке.

Ввод в интерполятор информации с кадра блоком 20 происходит по тетрадам, адреса которых определяются счетчиком строк фотосчитьшающего устройства. При появлении сигнала о конце ввода кадра фотосчитьшаюшее устройство останавливается. После ввода в счетчиках 8, 7, 4 и регистра 21 в обратном .двоично-десятичном коде соответственно оказывается количество импульсов, отрабатываемое по оси )( , количество импульсов, отрабатываемое по оси Y , начальное значение Goiibrшего катета, значение большего кятета, а в счетчики: 5 и 6 в прямом двоично-десятичном коде соответственно заносятся номер части окружности и начальное значение счетчика числа П.

Числовой признак направления интерполяции в нашем случае - признак интерполяции по часовой стрелке, записьюается при вводе информации в блоки управления 16 и. 17. По переднему фронту сигнала с блока 2О о конце ввода кадра к содержимому счетчиков 8, 7, 4 и регистра 21 через счетные входы прибавляется единица, и числовое значение коэффициента п, сформированное блсжом 22 формирования числовых значений отношений больших катетов к меньшему, по сигналу с дешифратора 18 для значения счетчика 6, равного (-1), . переписывается в счетчик 3, а по заднему фронту этого сигнала тригге{5 23 устанавливается в единичное состояние. При единичном состоянии триггера 23 открывается ключ 2, и импульсы с частотой следования ц о поступают на делитель чистоты 9 и на счетный вход , счетчика 3. С делителя частоты 9 импульсы с частотой следования i j. поЙ шэтся на коммутатор 1О каналов уп.равления координатными осями К и Y и через элемент ИЛИ 11 на счетный вход счетчика 4.

При поступлении на вход счетчика QP импульсов он устанавливается в нулевое состояние, и на его выходе возникает импульс, который по третьему входу запускает блок 16. Количество Импульсов, равное Q Г . при интерполяции по часовой стрелке и значении счетчика 5, равном единице, через коммутатор 10 и блок управления 17 поступает также в привод 26 координаты V , а чер)ёз элемент ИЛИ 15 складьшается с содержимым счетчика 7 количества импульсов, отрабатываемых по оси Y .

Так как делитель частоты 9 имеет коэффициент деления Ц , то на счетчик 3 поступает GI Fa, импульсов. Счетчик 3 имеет разрядность 2 к, следовательно, он переходит в нулевое состояние при поступлениинаеговход т-ф импульсов.

При установке счетчика в нулевое состояние на его выходе возникает импульс, который поступает в коммутатор 10, а также на первый вход блока управления 16. По этому импульсу блок 16 на первом выходе формирует им улье, по которому в момент паузы между иктпульсами с Частотой следования i значение ГП с блока 22.снова переписываетбя в счетчик 3, Перепись значения т- с блока 22 в счотчик 3 через

количество импульсов m t , повторяется до поступления в блок 16 сигнала со счетчика -1. Таким образом, в период работы счетчика 1 Q Р cj импуль сов делятся на П с, а,следовательно, со счетчика 3 через коммутатор 10 и блок 1 7 управления в привод 25 оси X поступает DM импульсов, и пишущий элемент с линейным законом интерполяции перемешается из точки D в точку W .

В момент интерполяции 33М импульсов через:, элемент ИЛИ 14 попадает в счетчик 8 количества импульсов, отрабатываемых по оси X . Использование счетчика 3 с разрядностью, в два раза большей, чем разрядность счетчика 4, а также последовательности импульсов, поступающих на счетчик 3 с частотой следования i Ц. , позволяет разделить больший катет элементарного треугольника на целые и дробные значения П1 .

При интерполяции по часовой стрелке и значении счетчика 5, равном единице, (см. таблицу) по импульсу со счётчика 4 на третьем выходе блока 16 возникает импульс. По переднему фронту этого импульса в паузе между импульсами с частотой следования i . cj в счетчик 6 прибавляется единица, и его значение CTaHOBHTCia равным i, а по заднему фронту через блок 24 значение

И

большего катета

.переписывается

2п

из регистра 21 в счетчик 4, и с ёлока 22 в счетчик 3 заносится новый коэффициент ш , сформированный по значению счетчика 6.

В дальнейшем работа схемы пов-торяется. По оси Y формирует

,v .

Си импульсов, а по оси X 2 гг.

2Л

и пий)ущий элемент исполни2пт

тельного устройства перемещается из точки М в точку Р. При первом значении счетчика 6, равном п , когда пишущий элемент находится в точке А, на второй вход блока 16 с дешифратора 18

поступает управляющий сигнал, при на-. лични которого на один импульс блокируются оба счетных входа счетчика 6, и при интерполяции по часовой стрелке по сигналу со счетчика 4 блок 16 на

пятом выходе формирует импульс, по которому в паузе между импульсами с частотой следования 1 g к содержимому счетчика 5 прибавляется единица. По этому же импульсу, поступающему в блоки 22 к 24 через элемент ИЛИ 23, текушее значение m п;ереписьтается из блока 22 в счетчик 3 и

ш

большего катета - из

значение

2п

регистра 21 через блок 24 .в счетчик 4

При значении счетчика 5 номеров частей окружности, равном , коммутируются каналы X и V . Теперь при интерполяции каждой элементарной гипотенузы по оси X поступает

-R..,«VTT

импульсов, а по оси Y

2п

2ПП1

Кроме этого, при значении счетчика 5, равном двум, по сигналу счетчика 4 блок 16 формирует импульс на четвертом выходе, а,следовательно,каждый раз из содержимого счетчика 6 вычитается единица. При 1нтерполяции по часовой стрелке приращения координат X и Y при значениях счетчика 5, равных Ьдьому и двум, положительны. При первом, значении счетчика 6, равном единице, с дешифратора 18 на второй вход блока 16 поступает управляющий сигнал, при наличии которого как и при значении счетчика 6, равном п 1 на один импульс блокируются оба счетных входа счетчика 6, а по , импульсу со счетчика 4 на пятом выходе блока 16 формируется импульс, по которому в счетчик 5 прибавляется единица. По этому-же импульсу, поступающму в блоки 22 и 24 через элемент ИЛИ 23, текущее значение fti переписывается из блока 22 в счетчик 3, а

значениебольшего катета - из реin

гистра 21 через блок 24 в счетчик 4.

При значении счетчика J5, равном трем (см. таблицу), приращения по оси Y отрицательны. Поэтому по управляющему сигналу с дешифратора 19 блок 17 изменяет вращение привода по оси Y . Кроме того, по сигналу со счетчика 4 блок 16 на третьем выходе формирует импульс, который каждый раз прибавляется к значеЕШю счетчика 6. В остальном работа схемы полностью аналогично, а. приращений

координат и коммутация каналов X и Y изменяются согласно таблице. Интерполяция заданной дуги окружности продолжается до установки счетчика 8

или 7 в нулевое состошше. | При поступлении на эти счетчики cooTBJeTCTBeHHo Т - (СК +ЬН) или 21 - ШК + ЬН ) импульсов один из нИх или оба устанавливаются в нулевое состояние. При установке счетчика 8 или 7 в нулевое состояние на его выходе формируется импульс, который через элемент ИЛИ 12 поступает на четвертый вход блока управления 16 и запускает его. Блок 16

на втором выходе формирует сигнал . сброса, по которому триггер 23, делитель частоты 9 и счетчик 3 устанавливаются в исходное состояние и запускается блок 2О для ввода очередного

кадра. При интерполяции заданной дуги окружности против часовой стрелки, работа электрической схемы аналогична. Отличие состоит в том, что импульсы с блока 16 поступают на вычитающий

вход счетчика 5, и последовательность включения суммирующего и вычитающего входов счетчика 6 изменяется согласно таблице.

Использсжание в схеме новых элементов, обеспечивающих выполнение круговой интерполяции, выгодно отличает предлагаемый круговой интерполятор от известных, так как позволяет выполнить круговую интерполяцию заданной дуги окружности при достаточно простой схеме и малом объеме информации в управляющей программе.

40

Формула изобретения

Круговой интерполятор, содержащий первый счетчик импульюсв, первый блок управления, подключенный к приводу, блок ввода программы, первый выход которого соединен с первым входом второго блока управления, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подсоединены ко входам первого элемента ИЛИ, и последовательно соединенные генератор импульсов, ключ, подсоединен Ный к триггеру, делитель частоты, второй элемент ИЛИ и второй счетчик импульсов, подключенный через блок ключей к рет-истру, первый вход первого счетчика имго льсов соединен со входами триггсра и делителя частоты и с пятым выходом второго, блока управления, второй вход первого счетмика импульсов подсоединен к выходу ключа, а выход - ко второму входу второго блока управления и к первому входу коммутатора, второй вход которого под ключен к выходу делителя частоты, вы ходы коммутатора соединены со входами первого блока управления, третий вход второго блока управления соединен с выходом второго счетчика импул сов, а первый выход блока ввода программы подключен ко входам второго счетчика импульсов и регистра, выход первого элемента ИЛИ подсоединен ко входу блока ключей, второй выход блока ввода программы соединен со входами второго элемента ИЛИ, регистра и триггера, отличающийся, тем, что, с целью упрощения схемы в нее введены третий счетчик импульсо первый дешифратор, последовательно со диненные четвертый счетчик импульсов, второй дешифратор и вычислительный блок и последовательно соединенные третий элемент ИЛИ, пятый счетчик им пульсов и четвертый элемент ИЛИ, а тшсже шестой счетчик импульсов и пят элемент ИЛИ, первый и второй входы счетчика импульсов подключены к перв му и второму выходам второго блока управления соответственно, первый вых;од блока ввода программы подключен ко входам третьего, четвертого, пятого .и щестого счетчиков импульсов, вто 1912 рой выход блока ввода программы соединен со входами третьего и пятого элементов ИЛИ, другие входы которых подсоединены к выходам коммутатора, выход пятого элемента ИЛИ через последовательно соединенные шестой счетчик импульсов и четвертый элемент ИЛИ подключен к четвертому входу второго блока управления, пятый вход которого соединен с выходом второго дешифратора, вхс :ы третьего счетчика импульсов подключены к третьему и четвертому выходам второго блока управления, а выход третьего счетчика импульсов через первый дешифратор соединен со входом первого блока управления, третьим входом коммутатора и шестым входом второго блока управления; пятый и шестой выходы которого подключены соответственно ко входам блока ввода программы и вычислительного блока, одни из входов которого подключены к выходу первого элемента ИЛИ и ко второму выходу блока ввода программы, а выход вычислительного блока соединен с, одним из входов первого счетчика импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 257571, кл. 05 В 19/18, 1969, 2.Авторское свидетельство СССР № 344415,кл. q О5 В 19/18, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР Nb 499555, кл. Q О5 В 19/18, 1971.