Многоканальный интерполятор для программного управления многокоординатным станком

(22) Заявлено 0604.78 (21) 2 б 015 б 7/18-24С присоединением заявки Ио(23) ПриоритетОпубликовано 07,07.80.Бюллетень Мф 25Дата опубликования описания 070780С 05 В 19/18 Государствеииый комятет СССР ио делам изобретений и открытий(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТОР ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОКООРДИНАТНЫМ СТАНКОМ Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в качестве системы программного управления намоточными или металлорежущими станками. 5 Известна система программного управления станком, содержащая накопи-:, тель с внешним и внутренним интерпо-, ляторами, причем вычислительный про цесс разделен между обоими интерполяторами таким образом, что во внутреннем интерполяторе вычисляются данные грубо распределенных опорных точек траектории движения инструмента, а 15 более простой внешний интерполятор выводит из памяти информацию об опорных точках и вычисляет дополнительные промежуточные данные, используемые для управления приводами(11. 20Недостатком подобных систем является большой объем промежуточных данных, выдаваемых процессором во внешний интерполятор, что приводит к ее большой загрузке. 25Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является импульсная интерполяционная система, содержащая вычислительную машину (ЭВМ), регистр схемы генерации. импульсов, выход кото-З 0.рого связан с первым входом скоростного умножителя, а вход - с ЭВМ, выход генератора через делитель частотыподключен ко второму входу скоростного умножителя, выход последнегоподключен к первым входам элемента И,первый счетчик, соединенный с блокоминверсной перезаписи, выход которогоподключен ко второму входу элементаИ, выход элемента И через блок усреднения подключен к кольцевому счетчику 1аналогично для второй координаты -выход элемента И связан со входом блока усреднения и вторым входом второгосчетчика, а выход блока усреднения -со вторым кольцевым счетчиком, выходпервого счетчика подключен к первымвходам элемента И первой координатыи элемента И, общего для обоих координат, а выход второго счетчика соедийен с первым входом элемента И второй координаты и вторым входом общегоэлемента И, третий вход которого связан с прямым выходом триггера, обратный выход которого связан со вторымивходами элемента И первой и второйкоординат и с третьим входом общего,элемента И,вход триггера связан свыходом ЭВМ, а выходы последних трехэлементов И связаны со входом ЭВМ 123,.Однако при построении системы воспроизведение приращений по координатам внутри грубо распределенных опорных точек заканчивается не одновременно, что требует для повышения точности работы применения специальныхусреднителей, усложняющих систему,Цель изобретения - расширение области применения системы.Это достигается тем, что в многоканальный интерполятор для программного управления многокоординатйымстанком, содержащий, управляемый делитель частоты, управляющий вход которого подсоединен к первому выходурегистра, информационный вход - квыходу генератора импульсов, а выход- ко входу фиксированного делителячастоты,первый элемент ИЛИ, подключенный выходом ко входу вычислителя,в каждом канале интерполяции блокинверсной перезаписи информации, первый вход которого соедичен с соответствующим выходом регистра, а выход -с первым входом счетчика, выходы вычислителя подключены ко входам генератора импульсов и регистра, введены 2дешифратор, второй и третий элементыИЛИ и четыре элемента И, причем входдешифратора соединен с соответствующим выходом регистра, первый выход -с первыми входами первого и второгоэлементов И, а второй выход - С первым входом третьего и четвертого элемента И, вторые входи первого и третьего элемента И, соединены с выходом счЕтчика, второй вход второгоэлемента И - с выходом управляемого 95делителя частоты, второй вход четвертого элемента И вс выходом фиксированного делителя частоты, выходпервого элемента И соединен со стробирующим входом блока инверсной ин-Формации и с первым входом третьегоэлемента ИЛИ, выход второго элементаИ соединен с первым входом второГоэлемента ИЛИ, выход третьего элемента И - с первым входом первого элемента ИЛИ, выход четвертого элемента 45И - со вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выход второгоэлемента ИЛИ подключен к счетному входу счетчика а выход третьего элементаИЛИ. является выходом соответствующего 50канала интерполяции,Блок-схема интерполятора представ.лена на чертеже.Интерполятор содержит оперативноезапоминающее устройство (ОЗУ) 1, сое-диненное с процессором 2, интерфейсввода-вывода 3, первый элемент ИЛИ 4,регистр 5, генератор 6 импульсов, управляемый делитель 7 частоты, фиксированйый делитель 8 частоты, блок 9инверсной перезаписи,информации, счет-ф 0чик 10, третий элемент ИЛИ 11, первыйэлемент И 12, дешифратор 13, второйэлемент ИЛИ и третий 15, втОрой 16,ичетвертый 17 элементы И, выходы 19-21в другие каналы интерполяции 22 и 65 вход 23,соединенный через управляемый делитель 7 частоты с фиксированным де- лителем 8 частоты, выходы которых являются шинами 19 и 20, общими для всех каналов интерполяции, Один канал интерполяции 22 содержит блок 9 ин- версной перезаписи информации, соединенный со счетчиком 10, дешифратором 13, первым входом третьего элемента ИЛИ 11 и выходом первого элемента И 12Счетный вход счетчика 10 соединен с выходом второго элемента ИЛИ 14, счетный выход - со вторыми входами пер. вого элемента И 12 и третьего элемента И 15, а первый и второй выходы дешифратора 13 соединены с первыми входами соответственно первого элемента И 12 и второго элемента И 16, третьегс элемента И 15 и четвертого элемента И 17, причем вторые входы второго и четвертого элементов И соединены соответственно с выходом управляемого делителя 7 и выходом фиксированного делителя 8,которые являются общими для соответствующих элементов всех каналов ин-: терполяции. Выход третьего элемента И 15 соединен с первым входом элемента ИЛИ 4, другие входы 23 которого соединены с выходами соответствую- щих элементов И других каналов, выход второго элемента И 16 соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 14, а выходы первого и четвертого элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ 11, выход которого является выходом 18 соответствующего канала интерполяции, Выход 21 регистра 5 соединяется с аналогичными блоками 22 интерполяции по другим каналам. ОЗУ 1, процессор 2 и интерФейс 3 образуют вычислитель.Известен принцип построения предлагаемого интерполирующего блока 22, В предлагаемой системе программного управления можно использовать много- координатныестанки, причем увеличение числа управляемых координат при-, водит только к соответствующему увеличению числа однотипных блоков И не изменяет структуры систем, не усложняет схему И,не изменяет характер функционирования системы. Более того, упрощается процесс подготовкиисходной информации, поскольку отпадает необходимость введения в программоноситель таких второстепенных параметров, как признак коммутации выходов, величина отношения большего приращения к меньшим. В предлагаемой системе для всех управляемых коорди-нат указывается только величина приращения в кадре и число, пропорциональное времени отработки приращений по всем координатам.Интерполятор работает следующимобразом.По сигналам процессора 2 управляющие программы, хпанящиеся в ОЗУ 1 ввиде отдельных кадров последовательно поступают на обработку в процессор. Цель обработки - разбиение впроцессоре воспроизведения програм-мы кадров, имеющих максимальное приращениепб всем управляющим координатам до 9999 импульсов,на миникадры,с максимальным приращением в них неболее 2 импульсов (и - разрядность миникадра по одной координате),например, 7 или 15 импульсов к передаче их в интерфейс 3. Этим достигается увеличение выходной частоты следования управляющих сигналов навыходе системы, а следовательно, иточности воспроизведения программыпри ограниченном быстродействии про 35цессора, а также .упрощается оборудование, установленное непосредственноу станка, поскольку основную частьфункции интерполирования выполняетпроцессор,2 ОВ полученных в результате разбиения миникадрах указывается перемещение по всем координатам и времяперемещения, которое является общимдля всех управляемых координат, Построение канала интерполяции 22 наделителях дает возможность исключить усреднители и добиться максимальной точности воспроизведенияпрограммы путем обеспечения равномер Оного следования декодированных импульсов по всем координатам на выходах каналов интерполяции 22,С .этой целью после разбиения кадра программы на миникадры, в процессе 35подготовки информации для выдачи винтерфейс, отыскивается координатас максимальным приращением в миникадре и определяется отношение найденного максимального приращения ко 4 Овсем остальным приращениям в миникадре. Найденные отношения умножаютсяна масштабный коэффициент у ,где 9 -основание системы счисления (в данномслучае Ч = 2), и - число разрядовв миникадре по одной координате, например п=.З, Таким образом, если 6 ХЬу. ЬЕ приращения в обрабатываемом миникадре по координатам соответственно Х,У. Х. и, например,если ьХ является в данном мини- Окадре максимальной величиной, то дляостальных координат отыскивается следующие величины:55Введение масштаб ного коэффициента,равного д", обеспечивает выполнение,интерполяции при дробных значенияхотношенийув связи с этим, отведенное число разрядов в интерфейсе 3 и регистре 5 для одной координа-ты равно удвоенной величине п . Изподготовленных таким образом .в процессоре 2 величин Ь)(, Ь( , Ь 7, вычитается единица для упрощения полу чения из этих величин в дальнейшем дополнительного кода, в котором работают блоки интерполяции .в этом случаедополнйтельный.,код получается простым инвертированием прямого) .Таким образом процессор 2 через интерфейс 3 передает в регистр 5 код, определяющий время отработки миникадра и величины ЬХ.);(Л- фЛ) . Из регистра 5 код времени передается в управляемый делитель 7 и с помощью генератора 6 и делителя 8, имекщего Фиксированный коэффициент деления д" , преобразуется в частоту следования импульсов обработки миникадра, которые поступают на входы элементов И 16 и 17 всех каналов интерполяции 22 (шины 19 и 20).Однотипные каналы йнтерполяции 22в обоих случаях преобразуют полученнуюинформацию в заданное число импульсов,равномерно распределенных во времени,Определение и настройка канала интерполяции 22 на один из двух возможных.режимов работы (преобразование по координате с максимальным приращениемили по координате с приращением меньше максимального) вьвчолняет дешифратор13 и элементы И 12, 15, 16 и 17. Этимдостигается построение универсальногоканала интерполяции 22, исключениеузла коммутации выходов и сокращение,за счет исключения приказа коммутациикоординат, объема информации, передаваемой иэ процессора при сохранениивысокой точности управления.Рассмотрим работу канала интерполяции 22 при преобразовании максимального приращения в миникадре (в нашемслучае по координате Х), После передачи информации в регистр 5, в счетчик 10 через блок 9 заносятся дополнительный код величины Ьх. Дополнительный код величины, являющейся максимальной среди подлежащих обработке,характеризуется отсутствием нулей встарших (из 2 и) разрядах, так какмаксимальное приращение в процессоре.не умножается на масштабный коэффициент д" (например, если по координате Х необходимо отработать 6 импуль"сов, то при п=З код в регистре импульсов, то при п=З код в регистре 5 име- .ет вид 101(100; для 5 импульсов -(001000 р для 4 - 110000 и т,д.) .Де-,шифратор 13, включенный на вы 5 ЬД:ре-гистра 5 по соответствующей координате открывает в рассматриваемом случае)элементы И 15 и 17, Импульсы обработкиминикадра, вырабатываемые по разреШающему сигналу из интерфейса 3 генератором 6, совместно с делителями 7 и 8поступают на выходы 19 и 20, причем иавыходе 19 частота сигналов равна Й 9а на выходе 20 она уменьшается в 9 п рааделителем 8,Импульсы,появившиеся на выходе 20через элемент И 17 проходят на входыэлементов ИЛИ 14 и 11. С выхода элемента ИЛИ 14 они проходят на счетный входсчетчика 10, а с элемента ИЛИ 11 поступают с выхода 18 на вход следующей системы данной координаты, С приходом навход счетчика 10 числа импульсов, рав-ного Ьх, он переходит в нулевое состояние и на выходе появляется сигнал,свидетельствующий об отработке заданного числа импульсов . За это время навыходе делителя 7 появляется Ьх,импульсов, т,е, для Ьх=5 число импульсов равно 40, Сигнал переполнения счетчика 10 поступает на вход элемента И15, открытого дешифратором 13, и далее на один из входов элемента ИЛИ 4,на который поступают сигналы конца от работки миникадра со всех управляемыхкоординат, Сигнал с выхода элемента ИЛИ4 поступает в интерфейс 3 и являетсясигналом конца отработки миникадра.По этому сигналу снимется сигнал разрешения работы генератора 6 и посылается новая информация в регистр 5.За время отработки ЬХ сигналов покоординате Х с максимальным приращением происходит отработка заданныхприращений ЬУ, .1 Ь 2 по остальным координатам У Е.Рассмотри л получение Ь У сигналов покоординате У. В этом случае дешифратором 13 открываются элементы И 12 и16,поскольку в хотя бы одном из нихстарших разрядов регистра 5 на координате. нули (например, если Ьу =4то при Ь У = 5, о = Ъ (Ь - ) )= - . 2 -) =9,соответствующий код имеет вид 100100, З 5если ЬЧ =1 то,(ЬМ -1) =59, код 111001),При ЬУ =О (код 111111) дешифратор13 блокирует работу элемЕнтов И 12,15, 16, 17. Импульсы, появляющиеся нашине 19, через элемент И 16 проходят 40на вход элемента ИЛИ 14 и далее, насчетный вход счетчика 10, в которомв начале отработки миникадра установлен обратный код величины (Ь( - ( ),т.е. для Ьу:4 - код 011011, для ЬУ: 45код 000110, В моменты, когда число импульсов, поступающих на вход счет-.чика 10 становится равным Ь( (соответственно 10 и 40), счетчик 10 переводится в нулевое положенйе. Таким об-оразом, величины Д(Ь 2 являются коэффициентами деления, поэтомупри Ь(:Р каждый десятый импульсна входе счетчика 10 проходит на еговыход, Импульсы, появившиеся на выхо-де счетчика 10, поступают на вход эле-:мента И 12 и далее. через элемент ИЛИ11 с выхода 18 на вход следящий системы по координате У , а также подаются настрсбирующий вход блока 9,который восстанавливает обратный кодрегистра 5 по координате У , т,е, величину ( Ь( - 1 ) в счетчике 10.Этот процесс повторяется во время отработки всех импульсов по координате.с максимальным приращением, т.е. по 65 координате Х, а поскольку она бычаотработана за 40 импульсов на выходеделителя 7, то при коэффициенте деления по координате У равном 10, за этовремя отрабатывается 4 импульса (дляЬу:( , коэффициент 40 и на выходе присутствует 1 импульс). При этомпериодичность формирования импульсовна вЫходе счетчика 10 обеспечиваетравномерность их распределения во времени. По другим координатам канал интерполяции 22 работает аналогично,причем при равенстве максимальных приращений по нескольким координатам,все они обрабатываются по алгоритмуобработки координаты с максимальнымприращением,Таким образом, предлагаемая система обладает существенным технико- экономическим эффектом, заключающимся вповышении точности воспроизведенияпрограмм системой при высокой скорости ее отработки по всем управляемымкоординатам.формула изобретенияМногоканальный интерполятор для про-. граммного управления многокоординатным станком, содержащий управляемый делитель частоты, управляющий вход которого подсоединен к первому выходу регистра, информационный вход - к выходу генератора импульсов, а выход - ко входу фиксированного делителя частоты , первый элемент ИЛИ, подключенный выходом ко входу вычислителя, и в каждом канале интерполяции блокинверсной перезаписи информации, первый вход которого соединенс соответствующим выходом регистра,а выход - с первыМ входом счетчика,причем выходы вычислителя подключены ко входам генератора импульсов и регистра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения области применения устройства,в нем в каждый каналинтерполяции введены дешифратор, второй и третий элементы ИЛИ и четыре элемента И, причем вход дешифратора соединен соответствующимвыходом регистра, первый выход - с первыми входами первого и второго элементов И, а второй выход - с первымвходом третьего и четвертого элемента И, вторые входы первого и третьего элемента И соединены с выходом счетчика, второй вход второго элемента И - с выходом управляемого дЕлителя частоты, второй вход четвертого элемента И - с выходом фиксированного делителя частоты, выход первого элемента И соединен со стробирующим входом блока инверсной перезаписи информациии с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход второго элеМента И соединен с первым входом второго10 746429 элемента ИЛИ, выход третьего элемента И - с первым входом первого элемента ИЛИ,выход четвертого элементаИ - со вторыми входами второго итретьего элементов ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к счетному входу счетчика. Составитель В, Судзиловскийдактор А.Алексеенко Техреду И,йсталош Ко тор М, Шарошт аа 956 Подпиенного комитета СССРретений и открытийЖ, Раушская наб., д, 4/ пиал ППП Патентф, г, Уагород, ул. Проектная, 4 з 4102/16 Ти ЦНИИПИ Государс по делам из 113035, ИобквИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе.1. Патент ФРГ 9152595, кл. С 05 В19/18, опублик. 1974.2. Патент С 1 Щ 9 3794900, кл .5 340-172.5, опублик. 1974