Функциональный интерполятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИ 5 В 19/4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение относится к числовому программному управлению и предназначено для формирования сигналовуправления на станки и роботы, имеющие ведущую координату. Целью изобретения является повыщение точности интерполятора путем обеспечения предельно высокой степени равномерностивыходной частоты. Интерполятор содержит генератор 1 импульсон, делитель2 частоты, счетчики ведущей 3 и ведомых координат, два 5 и 12 ключа иузел управления 13. В него внеденодва дополнительных коммутатора 6,9и два 10 и 11 счетчика для распределения импульсов, Устройство позволяет перерабатывать не информацию оприращениях в кадрах Ь Х, ЬУ, Ь Х,а предварительно подготовленные наосновании ее коды коэААипиентон деления Ь 2/ЛХ, Ь 2/ЬУ и обратные им величины, Этим обеспечивается строгаяравномерность поступления импульсон. на выходи интерполятора и возможность интерполяции при 6 2 ( Ь Х(ЬУ 4 ил.Изобретение относится к числовому программному управлению и может найти применение н автоматических системах резьборезных, зубообрабатынающих и намоточних станков, а также роботов, обслуживающих конвейеры и поточные линии.Цель изобретения - повышение точности интерполятора путем обеспече ния предельно высокой степени равномерности виходной частоты по каждой координате и возможности обрабатывать программы со всеми возможными соотношениями в кадре ЬЕЬХ(ЬУ) 15 ЬЕ ДХ(ЛУ)ЬХ(ЬУ) В О но ДЕ О.Последнее условие является признаком Аункциональной интерполяции, ,при которой перемещение ведомых ко ординат Х,У, осуществляется в Аункции перемещения ведущей координати Е, а остановка последней ведет к останону ведомых.На Аиг,1 изображена схема предлагаемого интерполятора; на Аиг.2 - временные диаграммы его работы; на Аиг.3 - узел управления; на Аиг.4- генератор импульсов, делитель частоты и счетчик. 30Функциональный интерполятор .(Аиг1) содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, счетчик 3 ведущей координаты и по числу ведомых координат триггеры 4, первый ключ 5, первый коммутатор 6, первый 7 и второй 8 счетчики импульсов, второй коммутатор 9, третий 10 и четвертый 11 счетчики, а также один на всеФ координати второй ключ 12 и узел 13 управления, включающий в себя пульт 14, счетчик 15 кадров, блок 16 памяти и элемент 17 задержки.Важной особенностью устройства является его способность перерабаты вать не инАормацию о приращениях в кацрах ЬХ, ЬУ, ЬЕ, а предварительно поцготовленные на основании ее коды коэААициентов деления ЬЕ/ЬХ, Ь 7/ЬУ, . и обратные им величины. Этим обеспечивается строгая равномерность поступления импульсов на выходы интерполяторз и возможность интерполяции при Ь Е с Ь Х ( ЬУ, .)Если представить отношение ЬЕ/ЬХ 55в видеК ==с+ - вгде вЛ - целая часть коэААициента деления; остаток деления,тоЬЕ = Ы ЬХ +Р = (дх -8 )Ы+ Р(+1)(2) т.е. Ь Е импульсам ведущей координаты соответствует КдХ импульсон ведомой координаты, из которых ЛХ -/3 импульсов Аормируется при коэдхициенте деления К, а 1 импульсов - при козФициенте деления Об + 1. Таким образом, любой кадр программи может бить разбит с помощью интерполятора на два полукадра, в каждом из которых обеспечивается равномерная частота выходных импульсов. Аналогичное соотношение имеет место при ДЕ ( ( ЬХ, если поменять их местами в (1), т.е. К = ДХ/ЬЕ, и сАормировать признак умножения вместо деления.Обозначим ЬХ, = О - признак деления; ЬХ, = 1 - признак умножения; ДХ = Об + 1 - левая часть коэАфициента деления, увеличенная на единицу; ЬХз =- остаток деления; оо - код переполнения, соответствующий результату деления на нуль.Функционирование устройства рассмбтрим на примере отработки программы, состоящей из.двух кадров, в первом из которых ЬЕ = 15, ЬХ = 16, ЬУ = 18 (кадр О), а но втором ЬЕ = - 5, ДХ = 1 О, ЬУ = О (кадр 1).До начала работы производится подготовка управляющей инАормации. В процессе подготовки выполняется деление приращения по ведущей координате Ь Е на приращение по ведомой координате дХ, ЬУ в каждом кадре. Для тех кадров, где ЬЕЬХ(ЬУ), первой части информационного слова Ь Х (ЬУ,) присваивается значение ЬХ,( ЬУ,) = О. Для остальных кадров, имеющих ЬЕЬХ(ДУ), присваивается ДХ,(ЬУ,) = 1 и производится деление ЬХ(дУ) на ЬЕ. Результат деления в каждом кадре представляется в виде слова ЬХ ЬХ, Ь Х где Ь Х, - знаковый разряд, Ь Х- старшая часть, ДХэ - младшая часть, которое заносится в блок памяти узла управления под адресом, соответствующим йомерукадра.В нашем случае для первого. кадраЬЕ 3ЬУ3- 2- - = 1 -ЬХ б ДЕ 15 для второго кадрав результате чего управляющая программа -имеет вид 5 ИО. Ьх, ОЬХ 3,ДХ,=3, ЬУ, =1,ЬУ = 2, ЬУ, = 3, ЬЕ = 15; И 1: ЬХ, =1, ЬХ. =2, АХ =оо, ДУ, = О,ЬУ =ОО, ЬУ = 1, ДЕ=5.Интерполятор работает следующим образом.В исходном состоянии контакт "Пуск" узла 13 управления разомкнут, а сигналы "Сброс" и "Запись" установлены на входах сброса и записи элементов устройства.При нажатиикнопки "Пуск" на пульте 14 узла 13 управления снимается сигнал "Сброс"В счетчик 3 ведущейкоординаты по информационному входу заносится код Ьг нулевого кадра.Рассмотрим работу устройства на одну ведомув координату (например, Х), когда кадры программы имеют вид 15 20 25 БО: ЬХ, = О, ЬХ = 3 ЬХ ф 3 30 Ьг = 5,И 1. ЬХ, = 1 ЬХъ= 2 ь Ь 3(д - переполнение)35При этом состояния первого 6 и второго 9 коммутаторов, таковы, что выход второго счетчика 8 через комму-" татор бподключен квыходу интерполятора, а через коммутатор 9 - к входу вычитания третьего счетчика. Импульс 40 ная последовательность генератора 1, поделенная в делителе 2, поступает на. управление ведущей координатой Е, на входы вычитания счетчиков 3 и 8 и на Я-вход триггера 4. Единичный45 сигнал триггера 4 поступает на С-вход счетчика 7 разрешая запись в него кода ЬХ , присутствующего на информационной вине счетчика 11Одновремен" но открывается первый клвч 5, пропуская импульсы генератора 1 на вход вычитания счетчика 7 и на первый вход коммутатора 6. Но коммутатор 6 закрыт по первому входу сигналом,Ь Х, = О, поэтому на выход интерполятора импульс сы не проходят.Каждый третий импульс ведущей координаты Е устанавливает в "0" второй счетчик 8. При этом сигнал "1" свыхода счетчика проходит через коммутатор 6 на выход интерполятора и через коммутатор 9 на вход вычитаниятретьего счетчика 10. Так как в счетчике 10 первоначально записан кодЬХз = 3, через три таких такта этотсчетчик устанавливается в "0". Сигнал"1" с его выхода уменьвит на единицукод четвертого счетчика 11,Уменьщенный на единицу код (ЬХ,-1) поступает на вход второго счетчика 8 импульсов и, начиная с этогомомента (т.е. с десятого импульса покоординате Е), каждыи второй импульсведущей координаты Е устанавливаетв "0" второй счетчик импульсов, который посылает через коммутатор 6 импульсов на выход интерполятора,Через Ь Е = 15 импульсов счетчик3 устанавливается в "0". Сигнал "1" сего выхода в момент присутствия "1"на инверсном выходе триггера 4 прохо;,дит через ключ 12, увеличивая на единицу адрес очередного кадра в узле13 управления. Происходит смена кадра.Во втором кадре после установки в"1" триггера 4 импульсы генераторапроходят через первый ключ 5 на входвычитания первого счетчика 7 и первый вход коммутатора 6. Так как ЬХ,- 1 в этом кадре, коммутатор б открыт по первому входу и закрыт по .второму. Поэтому импульсы проходят навыход интерполятора. Через каждыеЬХ = 2 импульса первый счетчик 7устанавливается в "0". Соответствующий этому состоянию сигнал "1" устанавливает в "0" триггер 4, закрываяпервый ключ 5 до прихода следующегоимпульса на Я-вход триггера 4 икоординату Е. Через пять импульсовкоординаты Е установится в "0" счетчик 3, инициируя смену кадра.Аналогично обрабатывается информация по координате У.В это же время в канале координа-.ты У ни одному из импульсов ведущейкоординаты Е не удается пройти начетвертый выход интерполятора, таккак ЬУЬЕ; уже через ДЕ = 5 импульсов устанавливается в "0" счетчик 3, инициируя смену кадра в узле13 управления.1Таким образом, устройством осуществляется автоматическое разбиениекадра 0 на два полукадра: на первыедевять импульсов Е приходится три импульса Х, на оставшиеся шесть импульсов также три импульса Х; на первые три импульса 7, приходится шесть им 5 пульсов У, на оставшиеся 2 импульсов Е - 2 импульсов У. В каждом по лукадре импульсы ня ведомые координаты поступают строго равномерно. В кадреравномерность импульсов обес- О печивается целочисленным коэФАициентом деления.Формула изобретенияФункциональный интерполятор, содержащий генератор импульсов, подклю-. ченный через делитель частоты к входу вычитания счетчика ведущей координаты и в каждой ведомой координате - к Б-входу триггера, прямой выход которого соединен с входом записи первого счетчика и с первым входом первого клича, второй вход которого соединен с генератором импульсов, а выход . - с входом вычитания первого счетчика импульсов ведомой координаты, выход которого подключен к первому В-входу триггера, второй В-вход сброса которого объединен с входами сброса счетчика ведущей координаты, первого и второго счетчиков импуль/сов, делителя частоты и выходом сброса узла управления, выход записи которого подключен к одноименному входу счетчика ведущей координаты, а соответствующий информационный35 выход - к инФормационному входу этого счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом второго ключа, к второму входу которого подклюКаРр д чен инверсный выход триггера, а к выходу - вход узла управления, о т - л и ч а и щ и й с я тем., что, с целью повышения точности, он содержит в каждой ведомой координате пер" ный и второй коммутаторы и третий и четвертый счетчики импульсов, причем выход первого ключа соединен с перви: входом первого коммутатора, первый вход второго коммутатора объединен с Б-входом триггера и с входом вычитания второго счетчика импульсов19 выход которого подключен к его первому входу записи и к вторым входам первого и второго коммутаторов, выход второго коммутатора соединен с входом вычитания третьего счетчика импульсов, выход которого объединен с входом вычитания четвертого счетчика импульсов, и с вторым входом записи второго счетчика импульсов, третий вход записи которого объединен с входами записи второго, третьего и четвертого счетчиков импульсон и ныходом записи узла управления, я выход сброса - с входами сброса первого, третьего и четвертого счетчиков импульсон, инФормационная шина четвертого счетчика импульсов соединена с инйормационньпи входами первого и второго счетчиков импульсов, первый инФормационный выход узла управленияс упранляющимн нходами первого и второго коммутаторов, второй информационный выход - с информационным входом четвертого счетчика импульсов, а третий инйормяционный ныход - с инФормационным входом третьегосчетчика импульсон.АаРр1383301 2 Составитель ИЛвецТехред М. Ходанич Корректор А. Зимо дактор Н,Боб аказ 1296/4 ного тенин5, Рау оизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная Тираж 866 Государст делам изобр Москва, Ж ВНИИПИ п 11303Подписноеомитета СССРоткрытийкая наб д.4/