Устройство для программного управления намоточным станком

(51)5 С 05 В 19/18 БРЕТЕНЛЬС ВУ САНИ О ТОР СКОМ Т И сов" ороле в,Л.Л Борах 4 тво ССС /18, 19 ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТФ.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГОУПРАВЛЕНИЯ НАМОТОЧНЦМ СТАНКОМ, содержащее последовательно соединенныеблок ввода программы,.блок декодирования, и блоков буферной памяти, каздый иэ которых содержит первый, второй и третий буферные регистры, пгрупп иэ трех элементов И .и и блоков оперативной памяти, каждый иэкоторых содерзит первый, второй итретий оперативные регистры, а также счетчик циклов, и блоков связи сприводои, каждый из которых содержитпервый, второй и третий цифроаналоговые преобразователи и первый, второй и третий усилители, вход каждого из которых соединен с выходомсоответствующего цифроаналоговогопреобразователя, последовательно соединенные генератор импульсов и де.литель частоты, выход счетчика цикловсоединен с блоком ввода программы,исо вторыии входами элементов И групп,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности и расширения области применения устройства, в него введены регистр времени кадра, элемент И, распределитель тактовых импульсов, первый и второй шифраторы кода адреса и и вычислительных блоков, каждый иэ которых содержит регистр, сумматор, первый и второй мультиплексоры и деиульти-плексор, причем первый вход сумматора соединен с выходом первого мультиплексора, второй вход сумиатора - с выходом второго мультиплексора, а выход сумматора - со входом деиуйьтиплексора, первый выход демультиплексора со . единен со входои регистра, второй выход демультиплексора - с входом третье-. го оперативного регистра соответствующего блока оперативной памяти, третий выход демультиплексора сое-динен со входом второго оперативного, .регистра соответствующего блока оперативной памяти, Выход первого оперативного регистра каждого, блока.оперативной памяти соединен с третьим .Я входом второго мультиплексора соответствующего вычислительного блока, выход второго оперативного регистра каждого блока оперативной памяти сое" динен с третьим входом первого муль-, типлексора и вторыи входом второго мультиплексора соответствующего вы" числительного блока и с. входом первого цифроаналогового преобразователя соответствующего блока связи с: приводом, выход третьего оперативного регистра каздого блока оперативной памяти соединен со вторыи входом первого мультиплексора и с первым входои второго мультиплексора соответствующего вычислительного блока и со входом второго цифроаналогового преобразователя соответствующего бло" ка связи с приводом, выход регистракаждого вычислительного блока соединен с первым входом первого мультиплексора и с входом третьего цифроаналогового преобразователя соответ.ствующего блока связи с приводом,вход управленйя первого мультиплексора каждого вычислительного блокасоединен с входом управления соответствующего демультиплексора и свыходом второго шифратора кода адреса, вход управления второго мультиплексора каждого вычислительногоблока соединен с выходом первого шиф 232044ратора кода адреса, вычитающий вход счетчика циклов соединен с выходом делителя частоты, вход записи счет" чика циклов подключен квыходу элемента И, второй вход которого соединен с выходом счетчика циклов, пер" вый вход с выходом регистра времени кадра, вход которого соединен с выходом блока декодирования, выход распределителя тактовых импульсов подключен к входам;-первого и второго шифраторов кода адреса, а входк выходу генератора импульсов.Изобретение относится к автоматизации управления и предназначенодля использования в системах програм.много управления намоточными станками и другими объектами, имеющимивысокую контурную скорость, напри,мер роботами.Цель изобретения - повышение.точйости и расширение области приме-нения устройства, что позволяетуменьшить динамические погрешности иповысить производительность станка.На чертеже изображена схема устройства для программного управлениянамоточным станком,устройство содержит блок 1 вводапрограммы, например фотосчитывающееустройство или канал связи с ЭВМ .верхнего уровня, блок 2 декодирова"ния, и блоков 3 буферной памяти, игрупп элементов И 4, и блоков 5 оперативной памяти, и вычислительныхблоков 6, и блоков 7 связи с приводом, регистр 8 времени кадра, эле"мент И 9, генератор 10 импульсов,делитель 1 частоты, счетчик 12 циклов, распределитель 13 тактовых импульсов, первый 14 и второй 15 шифраторы кода адреса.Каждый блок 3 буферной памяти со" держит первый 16, второй 17 и третий 18 буферные регистры, каждая группа 4 элементов И содержит три элемента И, каждый блок 5 оперативной памяти содержит первый 19, вто" рой 20 и третий 2 оперативные регистры, каждый вычислительный блок 6содержит регистр 22, первый 23 ивторой 24 мультиплексоры, сумматор 255 .н демультиплексор 26, каждый блок 7связи с приводом содержит первыйцифроаналоговый преобразователь 27,первый усилитель 28, второй цифроаналоговый преобразователь 29, вто 1 в рой 30 усилитель, третий 31 цифроаналоговый преобразователь и третийусилитель 32,Блоки 3 буферной памяти предназначены для хранения .параметров, определяющих закон движения по каждой из и одновременно управляемых координат и д+ 1 кадре во время отработки .-го кадра, причем в буферных регистрах 16 хранится значение третьей производной от пути по времени по соответствующей координате, в буфер-..ных регистрах 17 - значение второй производной (ускорения) по соответствующей координате, в буферных регистрах 18 - значения первой производной (скорости) по соответствующей .координате. Группы 4 элементов И предназначены для передачи информа- ЗОции (х+1)-го кадра иэ буферной в оперативную память по окончанию отработки х-го кадра. Вычислительные блоки 6 предназначены для определения в каждом цикле интерполяции новых значений координаты, скорости и ускорения по соответствующим управляемым координатам, Блоки 7 связи с приводом предназначены для преобразования в аналоговую форму и согласованию по уровню ускорения, скорости и координаты для выдачи на привод в качестве сигналов управленияРегистр 8 времени кадра предназначен для хранения величины времени отработки (+1)-го кадра при отработке 1-го кадра. Счетчик 12 циклов предназначен для определения момента окончания отработки кадра Ж . Рас- . пределитель 13 тактовых импульсов . предназначен для определения номера такта в каждом цикле интерполяции. Шифраторы 14 и 15 кода адреса предназначены для формирования сигналов управления мультиплексорами 23 и 24 и демультийлексором 26 каждого вычислительного блока 6.Устройство работает следующим образом.Управляющая программа, которая вводится в устройство через блок 1 ввода программы, содержит информацию о значениях третьих производных, ускорения и скорости в начале каждого кадра по всем и одновременно управляемым координатам и времени отработки кадра (количество циклов интерполяции). Закон движения по каждой кфординате в кадре описывается уравнением третьей степени. 4Эти соотношения позволяют вычислять новые значения текущей координаты й ее производных на основе зна" чений этих величин в предыдущем цикле интерполяции.Дифференцирование исходного закона движения х(с) дает следующие соотношения:Ф1 х= а+2 а, Т + За,"рх= 2 а,+ ба,Ъх= 6 з30 Задача вычислительного блока- наоснове коэффициентов а, а, аз оп ределить в каждом циклеийтерполяциитекущие значения координаты первойи второй производных. Значение третьей производной постоянно в течениекадра45 х ДС х((ъсх=х +х1 с + , - + ----1+ 1 2 61 И хДх, у = х Дс + х "с +.- --и( 2Ц з И50 их , Дй = х,Дс + х ДеОбозначим х ДТ = Ч х Д й = аМ(У Ф, Дэ -55 Расчет в блоке 6 ведется по формулам а( Р;= а6 3ФТаким образом, коэффициенты а 10 а а0аэ, заданные в кадре управляющейпрограммы, определяют значения первойЭвторой и третьей производных при= О, т.е. в начале кадра, и задаютзакон движения в пределахкадра по 15 каждой иэ координат. Аппроксимациязаданной траектории отрезками кривыхеописываемых уравнениями третьего порядка, позволяет исключить перепадыскоростей при смене кадров, и тем са мым устраняет необходимость снижатьконтурную скорость для уменЬшенияэтих перепадов до допустимого уровня, как это делается при линейнойинтерполяции. С этой целью коэффи циенты а , а а по каждой координате, задаваемые в управляющейпрограмме, выбираются таким образом,чтобы выполнялись соотношенияам а, Ю И ИФюещещ зй ааи + ее + щ 32 6 6 6 6 6В оперативных регистрах 19 каждого блока 5 хранятся значения У(6 по 10каждой координате,в оперативных регистрах 20-значения а/2, в оператив"ных регистрах 21 - значения Ъ.В ре"гистрах 22 вычислительных блоков 6 в соответствии с (1) формируются зна чения текущих координат.Каждый цикл интерполяции состоит из одиннадцати тактов - по количеству сложений в соответствии с (1), Во время первых трех .тактов вьмод регистра 22 через мультиплексор 23 под" соединен к первому .входу сумматора 25, Ко второму входу сумматора 25 при этом через мультиплексор 24 последа" вательно подключаются выходы опера- . тивных регистров 21, 20 и 19. Выход сумматора 25 на время первых трехтактов подключен к входу регистра 22, в котором за это время формируется новое значение координаты х;,(, На следующие пять тактов "к первомувходу сумматора 25 через первый мультиплексор 23 подключается выход третьего оперативного регистра 21, а ко второму входу - через мультиплек 35 сор 24 дважды подключается выход второго оперативного регистра 20 и трижды - выход первого оперативного регистра 19. Выход сумматора 25 при этом через демультиплексор 26 под 4 О ключен к входу; третьего оперативного .регистра 21, где таким образом оказывается сформированным новое значение скорости. В следующие три45 такта к первому входу сумматора через первый мультиплексор 23 подключен выход второго, оперативного ре" гистра 20, а ко второму входу - через второй мультиплексор 24 трижды подключается выход первого оператив" ного регистра 17. Вьмод сумматора на это время подключен к входу второго оперативного регистра 20, в котором-оказывается сформированным новое значение ускорения. С выходов 1 оперативных регистров 20 - 22, текущие значения ускорений, скоростей и координат подаются на входы соответствующих блоков 7 для получения аналоговых сигналов управления приводам 2 о ускорению, скорости и положению.Работой мультиплексоров 23 и 24 и демультиплексора 26 управляют пер" вый 14 и вто ой р 15 шифраторы кода адреса, на выходе которьм в каждом такте формируются коды, определяющие выходы каких регистров подключаются к первому и второму входам сумматора и к входу какого регистра подключается выход сумматора. Входй обоих шифраторов подключены к выходу распределителя 13 (число вьмодов распределителя 13 равно одиннадцати в соответствии с числом тактов в цикле интерполяции). Конец отработки кадра определяется, по обнулению счетчика 12 циклов, В начале отработки информация о колйчестве циклов в кадре переписывается из регистра 8 времени кадра через элемент И 9 и счетчик 12 циклов, Вход вычитания счетчика 12 соединен с вы-ходом делителя 11 частоты. Коэффициент деления этого делителя равен 11, вход его соединен с выходом генератора 10 импульсов, частота которого определяет частоту тактов, а значит, и частоту расчета новых текущих значений ускорений, скоростей и координат, то есть частоту циклов интерполяции.При обнулении счетчика 12 циклов вырабатывается сигнал ",Конец отработки кадра", который по связи 33 .поступает на вторые входы групп 4 элементов И и второй вход элемента И 9, в результате чего содержимое " блоков 3 переписывается в блоки 5, а содержимое регистра 8 времени кадра - в счетчик 12, Начинается отработка следующего кадра. Одновременно этот же сигнал поступает в блок 1 ввода программы, в результате чего в блоки 3 записываются параметры 7, а(2, И/6, определяющие закон движения по соответствующей координате в следующем кадре, а в регистр 8 времени кадра - количество циклов интерполяции в следующем кадре.Применение данного устройства для программного управления намоточным станком по сравнению с известными устройствами повыщает пронэводительность управляемого оборудования заоставитель Ю.Апа ехред И,Попович Редактор Н.Каменска орректор М,Демч аказ 25 Тираж 488Государственного комитета СС делам изобретений и открытий Москва, Ж, Рауаская наб.,одписное ВНИИПИ 3 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4 счет устранения перепадов координатных скоростей при смене кадров, наличия изменяемых в функции времени скоростей и ускорений в течение кадра, что позволяет повысить контурную скорость в 2,5-3 раза.