Функциональный интерполятор Советский патент 1983 года по МПК G05B19/18 G05B19/4103 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТОР

Изобретение относится к числовому программному управлению и может быть использовано в системах автоматизации многокоординатных станков, роботов и технологических установок. Известен функциональный интерполятор, содержащий генератор, счетчик и регистр, в котором одна из координат управляется непосредственно частотой f тактового генератора, а другая - пониженной частотой tgct. где tgot 4У|/ЛХ| ; ЛХ,-,ЛУ{ - приращения координат между двумя опорными точками f 1) . Недостатком известного устройства является резкое изменение скорости з дания на вторую координату при смене кадров, вызывакнцее динамические ошиб ки привода, потери фазы в импуль но-фазовых системах и механические повреждения. Для снижения скачков скорости пос ле интерполяторов обычно устанавлива ются узлы разгона-торможения, работающие в последовательном коде и уп.равляемые логическими блоками. Послед ние запоминают информацию о скорости в предыдущем кадре, сравнивают ее с новой скоростью, оценивают величину скачка и дают сигнал на разгон или торможение рабочих органов. Наиболее близким по т ехнической сущности к предлагаемому является функциональный интерполятор, который содержит регистр приращения координат, последовательно соединенные тактовый генератор, ключ, счетчик импульсов, выход переполнения которого соединен с управляющим входом ключа, элементы совпадения, первые входа которых подключены к выходам соответствующих разрядов счетчика импульсов, а выходы - к входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с выходом интерполятора 2 . Недостатком этого технического решения являются резкие броски частоты на вь1ходе интерполятора при смене числа в регистре приращения.координат. Целью изобретения является повышение точности интерполятора за счет более пла:вного перехода от кадра к кадру. Поставленная цель достигается тем, что в интерполяторе введены второй ключ, распределитель импульсов, триггеры и элементы неравнозначности, синхровходы каждого триггера подключены к выходу соответствукяцего разряда распределителя импульсов, подключенного информационным входом к прямому выходу второго ключа, первый вход казвдого элемента неравнозначнос ти соединен с выходом соответствующего разряда регистра приращения координат, второй вход - с выходом со ртветствующего триггера и с вторым входом элемента совпадения, выход ка дого элемента неравнозначности соеди нен со счетным входом соответствуюадего триггера и с соответствующим входом второго ключа, управляющий вход которого подключен к выходу переполнения счетчика импульсов, а инверсный выход - к установочному входу распределителя импульсов. На фиг. 1 приведена блок-схема интерполятора;на фиг. 2 и 3 - схемы ключа и распределителя соответственно. Интерполятор I (фиг. 1) содержит тактовый генератор 1, первый клю 2, счетчик 3 импульсов (со стробируе мым разрядном выходом), элементы 4 совпадения, элемент ИЛИ 5, регистр б приращения;. координат, элементы 7 неравнозначности, триггеры 8, второй ключ 9 и распределитель .10 импульсов Второй ключ 9 (фиг. 2) выполнен в виде многовходового элемента ИЛИ 11, выход которого подключен к перво му входу элемента И 12 и к входу инвертора 13, второй вход элемента И 1 является управляющим входом второго ключа 9 и соединен с выходом перепол нения счетчика 3 импульсов. Инвертор 13 служит для установки распределите ля 10 в исходное состояние. Распределитель 10 импульсов (фиг. 3) выпол нен в виде синхронизируемых RS - три геров 14. В исходном положении на S - входе первого триггера находится сигнал 1,а на S - входах остальных триггеров - О,причем в это по -ложение триггеры 14 устанавливаются сигналом с выхода инвертора 13 второго ключа 9. Интерполятор работает следующим образом. В исходном состоянии код tgcL в р гистре б равен О. Частота генера тора 1 постоянна const, а на выходе интерполятора f равна нулю, триггеры 8 имеют на выходах О. Ключ 2 пропускает импульсы генератора 1 на вход счетчика 3 до момента появления импульса на .его выходе переполнения. Как только в регистр 6 записан код tgcC для первого участка интерполяции, на всех или некоторых его выходах появляется сйглал Ч . Подключенные К; этим выходам элементы 7 открываются, пропуская сигналы i на счетные входы соответствующих триггеров 8 и открывая ключ 9. Счетчик; 3 периодически заполняется и обнуляется, очередной импульс переполнения счетчика 3 приводит на управляющий вход ключа 9. Синхроимпульс с выхода элемента И 12, ключа .9 проходит на распределитель 10, опрокидавает первый триггер 14 распределителя 10 и появляется на его первом разрядном выходе. Последующие синхроимпульсы поочередно проходят на последующие выходы распределителя JO. Когда на выходе инвертора 13 вновь появляется сигнал 1 , все триггеры 14 распределителя 10 переходят в состояние О и интерполятор готов к новому циклу работы. Если на счетном вхоДе триггера 8 появляется сигнал , то данный триггер опрокидывается, так как на его синхронизируемый вход поступает с распределителя 10, а соответствующий элемент возвращается в Сигнал исходное состояние триггера 8 разрешает прохождение первого импульса со счетчика 3 через элемент 4 на элемент ИЛИ 5. Если же на данном триггере 8 появляется сигнал О , то его состояние не изменяется. Следующий импульс переполнения счетчика 3 проходит через ключ 9 на второй разрядный выход распределителя 10, а оттуда - на синхронизируемый вход следующего триггера 8, который также принимает состояние, соответствующее состоянию одноименного выхода регистра 6. Если это состояние , то второй импульс счетчика 3 поступает на элемент ИЛИ 5. Аналогичное действие оказывают последующие импульсы переполнения счетчика 3. Когда последний из триггеров 8 принимает состояние, соответствующее состоянию одноименного выхода регистра б, закрывается последний из элементов 7, переводя в исходное положе«ие ключ 9. На следующем участке интерполяции код tgoi может измениться, что при водит к изменению состояния некоторых разрядных выходов регистра б, открыванию соответствующих этим выходам элементов 7 и ключа 9. Импульсы переполнения счетчика 3 вновь начинают опрашивать триггеры 8, и те из них, на счетных входах которых сигнал , поочередно изменяют свое состояние на противоположное. Таким образом, несмотря на.резкое изменение значения кода tg et в регистре 6 при смене кадров, схемы 4 совпадения открываются поочередно, что является причиной более плавного изменения частоты fп на выходе элемента ИЛИ 5. Время нарастания (снижения) частоты fn не превышает произведения длительности одного такта заполнения счетчика 3 на число п разрядов этого счетчика. Устройство работает без .сбоев, если код tgoC (Я4еняется не чгице, чем через п так i toa заполнения счетчика 3. Использование функционального интерполятора а системах числового программного уп,рааления позволяет повысить точность отработки программы за счет организации более плавного перехода от кадра к кадру в самом интерполяторе. Формула изобретения Функциональный интерполятор, содержит регистр приращения координат, последовательно соединенные тактовый генератор, первый ключ и счетчик sa пульоов, выход переполнения которого соединен с управляющим входом первого ключа/ элементы совпадения, первые входы которых подключены к выходам соответствующих разрядов счетчиков импульсов, а выходы - к входгил элемента ИЛИ, выход которого соединен с выходом интерполятора, о т л И чающийся тем, что, с целью повышения точности интерполятора, в него введены второй ключ, распредели

l/Z.f тель импульсов, триггеры и элементы неравнозначности, синхровходы каждого триггера подключены к выходу соответствующего разряда распределителя импульсов, подключенного информационным входом к прямому аыхо.ду второго ключа, первый вход каждого элемента неравнозначности соединен с выходом соответствующего разряда регистра приращения координат, второй входс выходом соответствующего триггера и с а. входом элемента совпадения выход каждого элемента неравнозначности соединен со счетньм входом соответствующего триггера и с соотаетствукадим входом второго ключа, управляющий вход которого родключен к выходу переполнения счетчика импульсов, а инверсный выход - к установочнсялу входу распределителя импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Акцептованная заявка ФРГ 2201924, кл. G 05 D 3/00, 1976. 2.Автоматические построители графиков ЦВМ. Под ред. Н.И.Урьева. М., Энергия,, 1969, с. 37-38, piic, 2.17 (прототип).

е/г.З