Функциональный интерполятор

(19) УБЛИН 51)4 С 05 В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ЗОБРЕТЕ ЛЬСТВ озов и Н,Д.Заяц55(088.8)ША У 4084083,18, опублик. 1978.Авторское свидетельство СССР В 1168900, кл. С 05 В 19/15, 1984. (54) ФУНКЦИОНАЛЬБЬЙ ИНТЕРПОЛЯТОР (57) Изобретение касается числового программного управления и может найти применение в автоматических систе мах резьбонарезных, зубообрабатывающих и намоточных станков, а также роботов, обслуживающих конвейеры и поточные линии, Целью изобретения яв ляется повышение быстродействия интерполятора. Функциональный интерпо- г(56) Патент Скл. С 05,В 19/ юл, 11 15ий электротехничес"В.И,Ульянова (Лени лятор содержит регистр ведущей координаты 1, блок управления 10, счетчик импульсов 13, элементы И 1 1 и12, а для каждой координаты введенырегистр 2, коммутаторы 3, 4, 9, сумматор 5, формирователь импульсов 7,дешифратор 6, элемент ИЛИ 8. Основной особенностью данного устройстваявляется реализованный в нем покодовый принцип функциональной интерполяции в отличие от импульсного (пошагового) характера обмена информацией.Переход к обработке пачек импульсов(слов) вместо одиночных имгульсов(битов) позволяет существенно повысить быстродействие интерполятора,реализуемого на базе стандартных блоков. Кроме тога, изобретение позволяет повысить точность интерполяции благодаря организации управления в функции фактического (а не заданно го) движения ведущей координаты. 25 О 5 20 25 30 35 4030Изобретение относится к числовомупрограммному управлению и может найти применение в автоматических системах резьбонарезных, зубообрабатывающих и намоточных станков, а такжероботов, обслуживающих конвейеры ипоточные линии,Цель изобретения - повышение быстродействия интерполятора.На фиг.1 приведена схема Функционального интерполятора; на фиг.2 -временные диаграммы,Основной чертой интерполятора является реализованный в нем покодовыйпринцип функциональной интерполяциив отличие от известного импульсного(пошагового) характера обмена информацией. Переход к обработке пачек импульсов (слов) вместо одиночных импульсов (битов) позволяет ноныситьбыстродействие интерполятора, реализуемого на базе стандартных блоков.Функциональный интерполятор (фиг.1)содержит регистр 1 ведущей координаты, последовательно соединенные вкаждой ведомой координате регистр 2,первый коммутатор 3, третий коммутатор 4, сумматор 5, дешифратор 6, формирователь 7 импульсов, элемент ИЛИ 8,второй коммутатор 9, блок 10 управления, второй и первый элементы И 11и 12, счетчик 13 импульсов, блок 10управления, состоящий из пульта 14,счетчика 15 кадров и блока 16 памяти.Интерполятор работает следующимобразом.При подаче питания на интерполяторкоммутаторы 3 и 4 подключают к сумматорам 5, регистры 1 и 2.и счетчикиимпульсов 13 и кадров 15 обнуляются.Нулевой код счетчика 15 кадров поступает на адресные входы блока 16 памяти в блоке 10 управления. Импульсобнуления счетчика 13 импульсов подается к входам записи регистров 1 и 2и в счетчик 13 импульсов, разрешаязанесение в них данных, расположенныхпо адресу 0 блока 16 памяти, т.е,приращение в кадре по ведущей координате ЬЕ, н прямом коде записывается в регистр 1 и счетчик 13 импульсов, а приращения по ведомым координатам 6 Х , ь 7 н дополнительном коде - в соответствующие регистры 2.Информацию о приращениях несут (и)младших разрядов данных блока 16 памяти. Старшие разряды ЬХ и Ь 7являются знаковыми и подаются на упранляющие входы соответствующих ключей коммутатора 9, а старший разряд Ь Е управляет элементом И 12 по его инверсному нхоцу. Если нулевому кадру соответствует нулевая информация (ЬХ = ьУ = Ь Е = О), результат сложения в сумматорах 5 ранен нулю. При этом единичные потенциалы с выходов дешифраторон 6 поступают через элементы ИЛИ 8 на первые входы элементаИ 12, вслед за чем прерывается дешифрация в дешифраторе б.После нажатия кнопки Пуск на пульте 14 блока 10 управления запускается ведущая координата Е (например, шпиндель токарно-нинторезного или стол зубофрезерного станка), подается питание на ведомые координатыХ, У, единичный потенциал поступаетна вход элемента И 11, открывая его,и сигнал "1" проходит на вход элемента И 2 и на вход обратного счета счетчика 13 импульсов. При появлении в счетчике 13 импульсов отрицательного кода "-1" на выходе его формируется импульс, который приходит на счетный вход счетчика 15 кадров, выставляющего адрес первого кадра, и на входы записи регистров 1 и 2 и счетчика 13 импульсов. Информация о приращениях ЬХ Ь У Е, н первом кадре с младших разрядов блока 1 б памяти заносится в соответствующие регистры 1 и 2 и счетчик 13 импульсов. В зависимости от информации старших разрядов (О или 1) кодов Ь Х Ь У,коммутатор 9 подключает выходы интерполятора к положительным или отрицательным входам соответствующих координат. Стаоший разряд кода Е, равный нулю во всех кадрах, поступает на инверсныи вход элемента И 12. Результаты сложения ЬХ, и ЬЕ й 7, и Ь Е, готоны к передаче на входысоответствуюших дешифраторов 6, но до поступления управляющего сигнала не анализируются ими.Первый же импульс отработки с ведущей координаты Е;, проходя черезэлемент И 12, разрешает передачу результатов сложения на выходы сумматоров 5, а затем - дешифрацию в блоках 6. Если результат суммированияпрямого кода ЬЕ с дополнительным кодом Х(67) оказывается положительным, на выходе дешифратора б устанавлинается единичный потенциал, который через элемент ИЛИ 8 поступает на вход45 50 55 3 1305элемента И 11, а коммутатором 4 переключает выходы сумматора 5 с выходоврегистра 2 на выходы сумматора 5.Если результат суммирования отрицателен, единичный потенциал устанавливается на выходе дешифратора 6. Импульс Формирователя 7 импульсов через коммутатор 9 подается на ведомуюкоординату Х(У) и переключает коммутатором 3 входы сумматора 5 с выхо Одов регистра 2 на выходы этого сумматора. По завершении импульса формирователя 7 дешифратор 6 анализируетрезультат сложения предыдущей отрицательной суммы с кодов 62. Если результат вновь окажется отрицательным,на ведомую координату Х(У) подаетсяеще один импульс, и новая сумма складывается с Ь 2. Цикл продолжается дотех пор, пока результат в сумматоре 205 не перестанет быть отрицательным,но продолжительность его в любом случае не превышает периода следованияимпульсов,Всякий раз, когда все дешифраторы 256 фиксируют наличие неотрицательныхкодов во всех сумматорах 5, открывается первый элемент И 11, подготавливая второй элемент И 12 к прохождению очередного импульса 2;, и уменьшается на единицу код счетчика 13.Последующие импульсы отработки ведущего привода 2, инициируют повторение рассмотренного цикла.Если в результате очередного цикла интерполяции произойдет обнулениесчетчика 13 импульсов, импульс с еговыхода увеличит на единицу номер кад-.ра в счетчике 15 кадров и разрешит занесение информации очередного кадра 40 в регистры 1 и 2 и счетчик 13 импульсов. С приходом импульсов 2, обработка продолжится. После отработки последнего кадра программы старших разряд кода й 2 становится равным единице. Присутствие этого сигнала на инверсном входе элемента И 12 препятствует прохождению импульсов 2; . Вьгполнение программы прекращается. Для прекращения отработки в произвольный момент времени достаточно снять сигнал кнопкой "Пуск" пульта 14 в блоке10 управления,Временная диаграмма отработкипрограммы (Фиг.2) состоит из трехкадров: 1 кадр ЬХ = 3, ЬУ =4, Ь 2=5;11 кадр ЬХ =8, ЬУ=О 52=51 111 кадр4 Х=З, ЬУ=6,2=3,639 4По первому импульсу 2, в сумматоре координаты Х выполняется операция 5-3=2 . О, в сумматоре координаты У 5-4=1О. По второму импульсу 2; в сумматоре Х 2-3=-1 с О и посылается импульс Х, затем - 1 + 5 = 4 ) О, В сумматоре У 1-4= -3О и посылается импульс У затем -3+5=2О. По третьему импульсу 2; в сумматоре Х 4 - 3 = 1 ) О, в сумматоре У 2-4 = -2 ( 0 и посылается второй импульс У;, затем -2+5=3 ) О. По четвертому импульсу 2; в сумматоре Х 1-3=-20 и второй импульс Х;, затем -2+5=3 ) О. В сумматоре У 2-4 =-10 и третий импульс У, затем в 1+5 ) О. По пятому импульсу 2; в сумматоре Х 3-3=0 и третий импульс Х;. В сумматоре У 4-4=0 и четвертый импульс У; . Счетчик 13 импульсов обнуляется и происходит смена кадра. Аналогично отрабатываются другие кадры. Формула изобретения Функциональный интерполятор, содержащий блок управления, выходы (п) разрядов которого подключены к информационным входам счетчика импульсов, а также первый и второй элементы И, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, введены регистр ведущей координаты и в каждую ведомую координату последовательно соединенные регистр, первый коммутатор, сумматор, дешифратор, формирователь импульсов и второй коммутатор, а также элемент ИЛИ и третий коммутатор, причем выходы сумматора соединены с вторыми входами первого и с первыми входами третьего коммутаторов, второй вход которого соединен с выходом регистра ведущей координаты, выход - с вторым входом сумматора, а управляющий вход - с вторым выходом дешифратора и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к третьему выходу дешифратора и к второму входу Формирователя, второй выход которого соединен с первым управляющим входом сумматора и дешифратора, второй управляющий вход сумматора соединен с выходом первого элемента И и вторым управляющим входом дешифратора, первый вход первого элемента И соединен с первым входом Функционального ин5 1305639терполятора, второй вход - с выходом гистров в каждой ведомой координатевторого элемента И и входом обратно- соединены с информационными входамиго счета счетчика импульсов, вход за- счетчика импульсов и выходами (и)писк счетчика импульсов соединен с разрядов блока управления, первыйвходом записи регистра, выходом счет вход второго элемента И соединен счика импульсов и входом блока управ- управляющим выходом блока управления,ления выходы и разрядов которого со- а вторые входы - с выходами элементаединены с управляющим входом второго ИЛИ каждой ведомой координаты, упкоммутатора и инверсным входом пер- равляющий вход первого коммутаторавого элемента И, информационные вхо- Ю соединен с первым выходом дешифрады регистра ведущей координаты и ре- тора,оставитель И.Швец ехред Л,Сердюкова актор Н.Рогули Муск Заказ 1426 Тираж Зб 4сударственного ам изобретений осква, Ж,Ра Подписноеомитета СССР ВНИИПИпо д113035 открытийкая наб., д,4 изводственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4