Устройство для программногоупРАВлЕНия МНОгОКООРдиНАТНыМиСТАНКАМи Советский патент 1981 года по МПК G05B19/418 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах программного управления металлорежущими станками. Известно устройство для программного управления многокоординатными станками, в котором линейная интерполяция заданной траектории движения реализуется методом двоичного умножения при помощи устройства формирования последовательности адресов управляющих слов, массив которых хранится в памяти ЦВМ, причем количество формируемых- за фиксированный интервал времени адресов каждого управляющего слова прямо пропорционально двоичному весу разрядов, из которых составлено соответствующее управляющее слово 1. Недостатки этого устройства - существенная неравномерность распределения командных импульсов по времени отработки кадра программы, что отрицательно сказывается на точности воспроизведения заданной траектории движения исполнительных органов многокоординатного стана, а также высокая сложность устройств согласования выхода ДВМ с исполнительными приводами станка. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для программного управления многокоординатными станками, содержащее вычислительный блок, первый выход которого соединен через счетчик с элементом И, подключенным другим входом к генератору и выходом - к другому входу счетчика, в котором интерполяция осуществляется при помощи счетчиков и генератора, преобразующих заданные коды перемещений по всем координатам в последовательность командных импульсов постоянной для данного кадра частоты следования 2. Однако введение в систему счетчиков и элементов И по числу управляемых координат значительно усложняет сопряж ение ЦВМ с управляемым станком. В этой системе для преобразования кодов перемещения по координатам в последовательность командных импульсов используется общий генератор, поэтому распределение во времени импульсов для каждой координаты зависит от задаваемой величины перемещения по данной координате и является существенно неравномерным, что снижает точность воспроизведения заданной траектории движения исполнительных органов станка. Введение в систему средств усреднения частоты выходных импульсов с целью увеличения равномерности их следования дополнительно усложняет систему. Цель изобретения - повыщение точности устройства. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее вычислительный блок, первый выход которого соединен через счетчик с элементом И, подключенным другим входом к генератору и выходом - к другому входу счетчика, введены регистры, элемент задержки и триггер, один вход и выход которогр соединены соответственно со вторым выходом и входом вычислительного блока, подключенного вторым и третьим выходами ко входам первого регистра, выход которого через второй регистр соединен с выходами устройства, а другой вход триггера через элемент задержки соединен с выходом счетчика и другим входом второго регистра. На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - формат управляющего слова для случая пятикоординатного станка. Устройство содержит вычислительный блок (ЦВМ) 1, счетчик 2, элемент И 3, генератор 4, формирователь 5, элемент задержки 6, триггер 7, первый и второй (буферный и инверторный) регистры 8 и 9. Так как программа управления станком является результатом линейной аппроксимации заданной траектории движения и представляет собой массив кадров, которые содержат информацию о величинах-приращений положения по координатам (числе командных импульсов), знаках приращений и времени обработки кадра, то при обработке кадра программы ЦВМ 1 осуществляет линейную интерполяцию, результатом которой является последовательность управляющих слов, (фиг. 2). За каждой координатой в управляющем слове закреплены два разряда: первые два - за координатой X, вторые два - за координатой Y и так далее, по числу координат. Наличие единицы в первом из каждых двух разрядов является признаком перемещения по координате в положительном направлении, наличие единицы во втором из каждых двух разрядов - признаком перемещения в отрицательном направлении. Расчет управляющего слова на каждом элементарном щаге интерполяции осуществляется методом оценочной функции с шагом по диагонали, дающем наиболее равномерное распределение командных импульсов по времени отработки кадра программы. Количество управляющих слов при отработке кадра программы равно числу командных импульсов по координате, имеющей максимальное приращение по сравнению с остальными, а период из выдачи определяется в результате деления времени обработки кадра на величину приращения положения по данной координате. При этом управляющее слово всегда содержит признак перемещения по координате, имеющей максимальное приращение положения в данном кадре, а признаки перемещения по остальным координатам на каждом шаге интерполиции формируются в результате анализа знака вычислительных значений оценочной функции для каждой координаты. Отсчет интервалов времени, через которые на выходе системы появляются управляющиевоздействия, производится при помощи счетчика 2, генератора 4 и элемента И 3. При этом ЦВМ 1 на каждом щаге интерполяции заносит в дополнительном коде в счетчик 2 величину, определяющую период следования командных импульсов по координате, имеющей максимальное приращение в кадре. Расчет этой величины производится ЦВМ 1 заранее для каждого кадра, например, при загрузке программ управления в память ЦВМ 1, по следующей формуле: Т fb:iti I j J где Т, - время отработки кадра; ft- - частота генератора 4; NtTiox- максимальное из заданных в кадре приращений. Квадратные скобки определяют выделение целой части. Разрядность счетчика 2 и частота генератора 4 выбираются в каждом конкретном случае, исходя из диапазона изменения частоты командных импульсов на выходе системы и требуемой точности задания периода их следования. Для хранения и преобразования управляющего слова в импульсные сигналы предназначены буферный 8 и инверторный 9 регистры, а также формирователь 5. Буферный регистр состоит из триггеров, количество которых определяется разрядностью управляющего слова. Выход каждого триггера управляет прохождением импульсов с выхода формирователя 5 через соответствующую схему совпадения инверторного регистра 9 на вход импульсных приводов исполнительных органов станка. При отработке кадра программы на первом шаге интерполяции ЦВМ 1 выдает на счетчик 2 код периода следования управляющих воздействий, рассчитывает и выдает на установочные входы буферного регистра 8 первое управляющее слово, сопровождая его сигналом, стробирующим занесение управляющего слова в буферный регистр 8 и обнуляющим триггер 7. При занесении в счетчик 2 кода сигнал обнуления на его выходе снимается, разрешая прохождение импульсов генератора 4 через элемент И 3 на счетный вход счетчика 2 до тех пор, пока содержимое счетчика не станет равным нулю. Сигнал обнуления счетчика является признаком отработки заданного интервала времени м поступает на вход формирователя 5, на выходе которого формируется импульс Необходимой длительности, проходящий через инверторный регистр на входы приводов тех координат, для которых в. управляющем слове содержится признак перемещения. Через время, необходимое для полного завершения формирования командных импульсов, на выходе элемента 6 задержки формируется сигнал, переключающий триггер 7, сигнал с прямого выхода которого поступает в ЦВМ 1. По сигналу триггера ЦВМ 1 задает счетчику 2 код отработки следующего интервала- времени, рассчитывает и заносит в буферный регистр 8 второе управляющее слово и устанавливает в исходное состояние триггер 7. Второе управляющее слово преобразуется в командные импульсы по второму сигналу обнуления счетчика 2. Таким образом, отрабатывается кадр программы до конца, признаком чего является совпадение числа выданных управляющих слов с заданным числом командных импульсов по координате, имеющей максимальное приращение положения. При отработке кадра программы на выходе системы по каждой координате формируется последовательность командных импульсов, число которых равно заданному в кадре перемещению, а неравномернссть следования которых не превышает периода следования импульсов по координате, имеющей максимальное, из заданных в кадре, перемещение. Простота конструктивной реализации введенных в систему блоков позволяет простым наращиванием элементов буферного регистра 8 и инверторного регистра 9 увеличивать число управляемых координат станка. Кроме того, простота выдачи управляющей информации из ЦВМ 1 позволяет расширить функциональные возможности системы для управления группой станков путем введения в состав системы устройств согласования выхода ЦВМ 1 с управляемыми объектами по числу станков. Таким образом, устройство увеличивает точность управления многокоординатным станком и отличается конструктивной простотой. Разработана система программного управления пятикоординатным намоточным станком на базе средств АСВТ М-6000. Ожидаемый экономический эффект составляет 367,0 тыс. руб. Формула изобретения Устройство для программного управления многокоординатными станками, содержащее вычислительный блок, первый выход которого соединен через счетчик с элементом И, подключенным другим входом к генератору и выходом - к другому входу счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит регистры, элемент задержки и триггер, один вход и выход которого соединены соответственно со вторым выходом и входом вычислительного блока, подключенного вторым и третьим выходами ко входам первого регистра, выход которого через второй регистр соединен с выходами устройства, а другой вход триггера через элемент задержки соединен с выходом счетчика и другим входом второго регистра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3798424, кл. 318-603, опублик. 1974. 2.Патент США № 3794900, кл. 318-603, опублик. 1974.

I

Q