Схема для определения заданных точек на траектории

(89) 132610 ГДР Сюз СоветскикСоциалистйческикРеспубаик б 1) Дополнительное т, свид-ву 2) Заявлено 21,08. 78 (2 ) 7770284/18-2 05 В 19/1(33) ГДР 3) Приоритет осударственный комитет СССР по делан изобретений и открытий(72) Автор иэобретеик Иностранец Зигфрид ШлайхерИностранное предприятиеФЕБ Нумерик "Карл Маркс"(гдР) 1 Заявитель ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАДАННЫХ ТОЧНА ТРАЕКТОРИИ Е ежду ном сл извеокруж а такмени, я, При Изобретение касается контурных систем числового программного управления, аппроксимирующих дугу окружности ломаной линией. Определяемые заданные точки на траектории находятся вобласти прямого отрезка ломаной линии, ограниченного двумя вершинами.Йз фРоггзс)1 г 1 С-Вег 1 сМе Пег ЧРЛ 2 е 1 т.зсЬг 1 Етеп" 1974, выпуск 2, 9 27,с. 34-37, 55 известно, что окружность аппроксимируется с помощью ломаной линии, состоящей из одийаковыхпо длине секущих этой окружности.Каждая секущая ограничивается двумясоседними вершинами ломаной линии,Ломаная линия проходит тем самымвнутри кольцеобразного поля допуска,на внешней границе которого находятся ее вершины, и внутренних границкоторого она касается. Скорость, скоторой может происходить движейиеот одной вершины к другой, прямопропорциональна отрезку пути мэтими вершинами, который в дан учае определяется корнем иэ продения радиуса аппроксимируемойности на ширину поля допуска,же обратно пропорциональна вренеобходимого для этого движени движении по траектории, аппроксимйрующей окружность, с постоянной скоростью, время в основном определяется 5временем вычисления следующей вершины. Из-за большого объема вычислений, необходимых для расчета вершины, каждому вычислителю для проведения этого. расчета необходимо большее время, чем время считывания, в течение которого приращение пути должны задаваться позиционным контурам регулирования с тем, чтобы обеспечивалась квазинепрерывная скорость.увеличение времени считывания вплоть до времени вычисления каждой вершины исключается, так как при обычных скоростях движения по траектории при этом в воспроизведенном движении возникали бы скачки скорости. Поэтому необходимо, чтобы в качестве заданных точек контурам позиционного регулирования на траектории задавались не только ,одни вершины Ломаной линии, но для достижения квазинепрерывного задания значений на траекториях между вершинами определялись другие точки на прямых отрезках траектории и в соответствии со скоростью движения по траектории непрерывно выводились в ритмевремени считывания контуры позиционного регулирования, Тем самым прямойотрезок траектории между двумя вершинами будет равен целому кратному частичного отрезка пути. Каждый частичный отрезок пути в течение времени 5считывания задается в качестве приращения пути позиционным контуром регулирования.Для перехода с неизменной скоростьюс одного прямого отрезка траектории 10ломаной линии на другой необходимопредварительное вычисление второйследующей вершины и относящихся к нейсоставляющих скорости по осям,Недостаток этой известной аппроксимации дуги кривой состоит в том,.что изменение скорости вдоль прямогоотрезка траектории между двумя соседними вершинами влечет за собой новоеопределение расстояния между вершинами, следующей и последующей эа нейвершины. Это изменение скорости вводится тем самым с опозданием такоеновое определение требует большихзатрат на вычисление).Оно желательнс 25однако, в любой момент времени (неизменно) с тем, чтобы влияние ручного вмешательства онегг 1 йе) или процесса (айарй 1 не сопсго 1) сказывалосьнезамедлительно.1Целью изобретения является уменьшение связанного с изменением скорости объема вычислений для контурнойсистемы числового программногоуправления, и тем самым, создание 35возможности изменять скорость движения по траектории в любое время вовремя движения как угодно часто ибыстро.Причина недостатков, описанных в 40характеристике известных техническихрешений, состоит в том, что известная аппроксимация, окружности ориентируется на отрезки пути в связи спостоянной скоростью движения по 45окружности. Чтобы устранить эту причину, в основу изобретения положеназадача создать схему для определениязаданных точек на траектории в области прямого отрезка ломаной линии,ограниченной двумя вершинами,с помощью, которой контурная система числового программного управления аппроксимирует дугу окружности. Схема содержит датчик начальных значений, вычислитель координат вершин, линейный 55интерполятор и звено конечных значений Р Согласно изобретению, незначительный объем вычислений достигаетсятем, что определитель шагового углавведен между центральным процессором 60и вычислителем координат вершин идополнительно снабжен по меньшей мере одним извне нагружаемым,входом,вычислитель остаточного пути подключен через отдельные ,.входы к звену 65 конечных значений, а также к линейному интерполятору, и со стороны выхода соединен через устройство сравнения остаточного пути со входом управления переключателя, оба входа которого отдельно подключены.к выходу устройства сравнения остаточного пути и к выходу линейного интерполятора, и выход которого связан с контурами позиционного регулирования, линейный интерполятор со стороны выхода связан с отдельным входом устройства сравнения остаточного пути, датчик скорости подключен к центральному процессору, а также к регулируемым устройствам ручного ввода данных и со стороны выхода связан с линейным интерполятором, и датчик времени считывания с регулируемым временем считывания со стороны выхода связан с линейным интерполятором, вычислителем остаточного пути и устройством сравнения остаточного пути.На чертеже представлена схема согласно изобретении.К центральному процессору 1, который в контурной системе числового программного управления опознает по меньшей мере режимы управления, вводит последовательность процессов и осуществляет процессы запоминания, подключаются датчик 2 скорости, определитель 3 шагового угла, датчик 4 начальных значений, вычислитель 5 координат вершин и звено б конечных значений, имеющее обратную связь с центральным процессором 1. Датчик 2 скорости со стороны входа связан с адаптивным устройством 7 управления и с регулируемыми средствами 8 ручного ввода данных.Датчик 9 времени считывания, имеющий регулируемое время считывания, через отдельные входы также подключен к адаптивному устройству 7 управления и к средствам 8 ручного ввода данных. Датчик шагового угла имеет отдельный вход, от которого осуществляется. связь с исполнительным органом 10 для ширины поля допуска.Определитель 3 шагового узла и датчик 4 начальных значений со стороны выхода связаны с вычислителем 5 координат вершин, выход которого связан со звеном б конечных значений. Отдельные выходы линейного интерполятора 11 связаны с выходами датчика 2 скорости и звена б конечных значений. Вычислитель 12 остаточноГо пути подключен через отдельные входы к звену конечных значений б и к линейному интерполятору 11, устройство 13 сравнения остаточного пути подключено через отдельные входи к линейному интерполятору 11 и,к вычислителю 12 остаточного пути. Выход устройства 13 сравнения связан с управляющим входомпереключателя 14, который через от дельные входы связан с выходами линейного интерполятора 11 и.вычислителя 12 остаточного пути, а также со стороны выхода с отнесенными к осям контурами 15 позиционного регулирования. 5 Выход датчика 9 времени считывания связан со входами управления линейного интерполятора 11, вычислителя 12 остаточного пути и с устройством 13 сравнения остаточного пути. 10Схема работает следующим образом.Центральный процессор 1 выводит ра" диус К аппроксимируемой дуги окружности на определитель 3 шагового угла. Последний получает далее значение ширины поля допуска г, установленное на исполнительном органе 10, Определитель 3 шагового угла вычисляет прежде всего центральный угол дак для кругового сектора, вычисляемого с помощью началь-. ной точки и первой вершины или с помощью двух соседних вершин ломаной линии по соотношению9 макс =12а ма ксгде амо - длина прямого отрезка ломаф,Я 5ной линии и определяетсяиз радиуса К и ширины полядопуска г по соотношениюсмаке =Далее определитель 3 шагового угла 30 выбирает шаговый угол, расположенный между предельными значениями Чаас 2 и смаке,в радианах, иэ геометрического ряда 0,5; 0,25; 0,125 и т.д. Центральный процессор 1 далее 35 активирует датчик 4 начальных значений, который выдает значения координат начала координат окружности. Вычислитель 5 координат вершин определяет значения координат первой вершины, в которой кончает первый прямой отрезок ломаной линии, исходящий с начальной точки. При дальнейшей аппроксимации круговой траектории на место первой вершины поступает соответствующая следующая вершина, Для этого определитель 3 шагового угла сообщает выбранный шаговый угол Ч вычислителю 5 координат вершин.Центральный процессор 1 вводит в звено 6 конечных значений значения координат конца дуги окружности. Звено 6 конечных значений сравнивает эти значения координат со значениями координат каждой следующей вер.шины.55В зависимости от результата сравнения решают, выдаются ли на линейный интерполятор 11 и на вычислитель 12 остаточного пути значения координат вершины илн концевой точки. 60Центральный процессор 1, кроме того передает на датчик 2 скорости зна-. чение скорости движения по прямому отрезку траектории Ча, заданное в программе. Это значение изменяется со 65 стороны адаптивного устройства 7управления или со стороны одного изсредств 8 ручного ввода данных и принимает тем самым актуальное значе 1 ние скорости Чк, вводимое в линейный интерполятор 11, Датчик 9 времени считывания выдает исходное времясчитывания Т, Оно также изменяетсяс помощью адаптивного устройства 7управления или одного из средств 8ручного ввода данных, так что датчик 9 времени считывания выдает время считывания Т на линейный интерполятор 11, вычислитель 12 остаточного пути и устройство 13 сравненияостаточного пути. Линейный интерполятор 11 определяет в расчете на настраиваемую вершину или концевую точку в течение времени Т длину отрезка 6 по соотношению Ь = Ч Т, обозначающего расстояния между каждой новой заданной точкой траектории и предыдущей заданной точкой траектории по времени считывания То.Вследствие варьирования задаваемой скорости движения по траектории Чк определенные длины отрезков Ь представляют собой переменные величины. Они вводятся с каждым временем считывания Т в вычислитель 12 остаточного пути 12 и кроме того, подаются на первый вход переключателя 14 в качестве приращения пути, причем, возникающая при этом скорость движения по траектории заданной точки траектории соответствует отношению Ч = Ч, т,/т .Вычислитель 12 остаточного пути определяет остаточный путь от конца длины отрезка Ь до вершины или концевой точки и передает его значение на устройство 13 сравнения остаточного пути. Это устройство с помощью постоянного заданного коэффициента и длины отрезка Ь, передаваемого линейным интерполятором 11, образует предельное значение, равное 1,5 Ь.Вершина или концевая точка и предельное значение ограничивают контрольную область. Остаточный путь сравнивается с предельным значением. Если при этом оказывается, что остаточный путь больше предельного значения, то устройство 13 сравнения остаточного пути не выдает переключаю- щий сигнал, переключатель 13 остается в исходном положении и соединяет линейный интерполятор 11 с контурами 15 позиционного регулирования, к которым передается длина отрезка Ь. Как только обВаружится, что остаточный путь меньше предельного значения, то устройство 13 сравнения остаточного пути подает переключающий сигнал, переключатель 14 устанавливается в рабочее положение и соединя 949636ет выход вычислителя,12 остаточногопути с контурами 15 позиционного регулирования, которым задается теперьостаточный путь. Остаточный путь проходится со скоростью, зависящей отпути, составляющей (0,5 1,5)Ь/Т.Вследствие этого исключается уменьшение скорости до нуля незадолго до достижения вершины или концевой точки.Благодаря этому, у вершин не наблюдается превышения поля допуска, также, как у концевых точек траекториине наблюдается выход заданной точкитраектории за конечную позицию. Одновременно при этом устраняются суммирующиеся ошибки при измерении траекторий, возникающие в результате округления чисел при определении приращения пути. формула изобретения гоСхема для определения заданных точек на траектории в области одного из прямых отрезков ломаной линии, ограниченных двумя вершинами, с помощью которой контурная система числового программного управления аппроксимирует дугу окружности с датчиком начальных значений, вычислителем координат вершин, линейным интерполятором и звеном йонечных значений, а также с применением. относящихся к контурной системе программного управления отнесенных к осям контуров позиционного регулирования центрального процессора, о т л и - 35 ч а ю щ а я с я тем, что определитель шагового угла управляющим входом подключен к выходу центрального процессора 1, а выходом - к входу и вычислителям 5 координат вершин и имеет дополнительно по меньшей мере один извне нагружаемый вход, вычислитель 12 остаточногопути подключен через отдельные входы к звену б конечных значений, а также к линейному интерполятору 11 и со стороны выхода связан через устройство 13 сравнения остаточного пути с управляющим входом переключателя 14 оба входа которого по отдельности подключены к выходу линейного интерполятора 11 и к входу устройства 13 сравнения остаточного пути, а выход которого связан с контурами 15 позиционного регулирования . , линейный интерполятор 11 со стороны выхода связан с отдельным входом устройства 13 сравнения остаточного пути, датчик 2 скорости подключен к центральному процессору 1, а также к регулируемым средствам 8 ручного ввода данных и со стороны выхода связан с линейным интерполятором 11, и датчик 9 времени считывания с регулируемым временем считывания со стороны выхода связан с линейным интерполятором 11, вычислителем 12 остаточного пути и устройством 13 сравнения остаточного пути.Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной ведомством по изобретательству Германской Демократической республики.949636 оставитель И. Швехред К. Мыцьо орректор,с. Шекма еда едактор Заказ 5753/3 Тирам 914 Иодп ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5исно иал ППП фПатен роектная Ужг