Цифровая вычислительная машина для подготовки программы к станкам с программным управлением

ИСАНИЕ АВТО ода 11 гна грцппа,Ч Кузин Б. В Анисимов, тО. М. Довженко и ИФРОВАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАИИНА ДЛЯ ПОДГОТОВК РОГРАММЫ К СТАНКАМ С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕ 30376/26 в Ком п те т и оСовете Министров ССГ аивлеио 8 икии 959 г. за М и открытий пр1 ам изооретеиии Бюллетене изобретений .6 за 9 ликова 1 Существующие устроистВа для подГОтоВки прОГрам.,1 ь к с 1 анкам с программным управлением либо решают узкую задачу подготовки программы для ограниченного типа профилей, либо являются устройствами, которые должны работать совместно с универсальной вычислительной машиной. Такая комбинация приводит к нерациональному использованию оборудования, так как ряд возможностей универсальной мап 1 ины не испОЛьзуется, а для выдачи и ввода 1.О)1 ежуто ной 1 пфорМаЦИИ ПРИХОДИТСЯ ПРИМЕНЯТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ В:(ОД ЫЕЗЫХОДНЬ;Е УСтроиства.Предлагаемая машина отличается от известных тем. что для сокр щения Времени подготовки программы и экономии зборудовани 11 в машину введено интерполирующее устройство, связанное с основным арифметическим устройством через буферный накопитель. Для полу 1 е. ния плавного изменения скорости движения инструменга, облегчения программирования и сокращения оборудования в ин Герполируюшем СтРОйетВЕ В КаЧЕСтВЕ РЕГИСТРОВ ПРИМЕНЕНЫ ДИНаМИ 1 ЕСКИЕ ДОРожКИ МаГ- нитного барабана, закоммутированнь 1 е с дв)м) сумматорами госледсвгтсльного действия таким образом, что осуществляется линейно-квадратичное интерполирование параметрически за 1111 нных кривых. Для сокращения оборудования в схемах управления накопителем примен ы два независимых шаговых искателя, служащих для переключения усиз 1 ителей записи и ВоспроизВеДения с Одной до 1 зожкп маГнитного барабана на другую. Для ускорения процесса решения задачи на выходс машины применен лентопротяжный механизм с г 1 ерекл 1 очен 11 см с;оростей, что позволяет при изменении шага интерпэ.1 ировяния рснатъ задачу в оптимальном масштабе времени.На фиг.приведена функциональная схема описываемой 111:фроВой вычислительной машины; на фиг. 2 - график, поясняннций процесс127721ицт(рОл 5 Нии; на фиг. 3 -- функциональная схема интерполятора; на фиг. 4 - расположение информации в динамических регистрах магнитного барабана; на фиг. 5 - схема олока электронного переключателя с щаговыми искателями.С помощью входного устройства 1 в машину вводится вся исходная информация (числовой материал и пропрамма решения задачи). Оперативный накопитель с усилителями 2 служит для запоминания той части исходной информации, которая рассчитывается в настоящий, момент, стандартных подпрограмм и промежуточных результатов вычислений. Устройство управления 3 осуществляет управление работой маНины по заданной программе. Пульт 4 служит для контроля и ручного управления работой машины. Арифметическое устройство 5 - унипсрсального тица - служит для осуществления того этапа вычислений, ца котором требуется применение разнообразных арифметических и логических операции. Этот этап заключается в укрупненной обработкс исходной информации и под 1 отовке данных для интерполирования. Объем вычислений ца этапс невелик, поэтому скорость работы арцфме. ического устройства выбирается неоольшой.Вы исление точек траектории центра фрезы на основании параметров, определенных в арифметическом устройстве, и перевод резуль;ето ц утарный код осуществляются в специализированном вычислительном устройстве (интерполяторе) б. Интерполирование не требует сложного состава операций и производится по жесткой программе. Благодаря этому достигается высокая скорость работы интерполятора пр малых затратах оборудования. Скорость работы арифметического устройства и интерполятора подобраны так, чтобы среднее время, затрачиваемое на расчеты в арифметическом устройстве, было равно среднему времени вычислений, производимых в интерполяторе. Однако указываемое равенство может нарушаться на отдельных участках решения задачи. Это будет приводить к временным простоям арифметического устройства 5 или интерполятора б. Чтобы свести эти простои до минимума, н;ч,ашИс имеется сНализированный накопител. 7 - буферная память. Исходные данные для интерполирования, вычисленные в арифметичесом устройстве, запись 1 ваОтс 5 в буфер:ую намять. Оттуда они выбираются в интерполятор 6 цо мере окончания предыду(цих вычисчений.Выходное устройство 8 служит для записи окончательных резуль татов вычислений на магнитную ленту.Коммутация между блоками в описываемом устройстве обеспечивает линейно-квадратичное интерполирование ц:раметрическц заданых кривых:Л .=:= аР+ 61+ сУ: - : аф И - сЛ == а;2 б;,1+ сгде: х, , г - координаты, характер"зующие положение режущего инструмента; 1 - время.Это означает, что каждое из уравнений системы (1) кусочно ацрок. симируется отрезками прямых (фиг. 2). Узловые точки этой ломаной определяются путем параболического интерполирования. Между узл)- Ными точками осуществляется линейпая интерполяция.Применение линейно-квадратичного интерполирования позволяе( при заданной точности вычислений существенно сократить обьем вычислений в арифметическом устройстве и, кроме того, значительно сократить объем вывчислений в ицтерполяторе и существенно уменьшить разр 5 дну 0 сетку ицтерцОлятора.Интерполирование по времени (параметричесое;аданис (1 д нкций) обеспечивает одцотипность вычислений для всех трех координат 1 оцу скает плавное изменение скорости движения инструмента вдоль траектории.Исходная для интерполирования на и участке нелинейной интерполяции информация (фиг, 2) первые разности ЛХ, ЛУ, ЛЛ; вторые разности Л"Х, Л"У, Л"Л; контрольные значения Ь., ЛУ, ЛЛ; данные об окон 1/, ЛТчании участков линейной и нелинейной интерполяции - ивводится в интерполятор по команде, вырабатываемой блоком управления 9 фиг. 3) и записывается на регистры 10, 1. и 12. Все регистры интерполятора выполнены на динамических дорожках магнитного барабана, Информация располагается в регистрах, как показано на фиг. 1.Ввод информации осуществляется на последнем линейном участкеи=1 нелинейного участка. По окончании интерполирования и - -1 участке нелинейной интерполяции вырабатывается команда, но которой происходит передача информации из регистра 10 в регистр 13. Одновременно эта же информация подается на вход а сумматора 14. На входы К,.Й информация не подается. Результат вычислений сумматора 14 с выхода е записывается на регистр 15. Содержимое регистра 13 подается павход К а содержимое регистра 15 на вход а сумматора 14. Полученнаяна выходе е сумма записывается на регистр 15, Таким образом осуществляется линейная интерполяция,У сумматора 14 имеется дополнительный выход), на котором возникают сигналы переполнения разрядной сетки сумматора 14. Эти сгналы записываются через блок 1 б разделения каналов и выходное устройство 8 (фиг, 1) на соответствующие дорожки магнитной лепты. ЕслцIпереполнение Возникает в момент вычисления величины Л =-" - .,то эго- 1-1означает, что окончился линейный участок интерполяции и необходимоперейтп к следующему участку,Ьлок управления 9 переключает соответствующие клапаны, благодаря чему и осуществляется суммирование содержимого регистра 1(первые разности) и содержимого регистра 11 (вторые разности) насумматоре 14, Полученная сумма (первые разности второго участка линейной интерполяции) записывается на регистр И. После этого блок управления так изменяет коммутацию, что на входы сумматора 14 поступ.г данные из регистра 13 и 15, я су;,.:.: Иппсь:ьястс ; рсГпстр 15,произВОдится интерполироВанис а второ;, уЯсткс,ипейной интерполяции (фиг. 2). Аналогично осуществляется переход к третьему, чегВертому и т. д, участкам линейной интерполяции.Регистры 12 и 17 слукат для Определения конца участка нелпне:"нОйинтерполяции и контроля правилиости решения. При переходе к и уч-стку нелинейной интерполяции контрольные значения ЛХ, ЛУ, ЛЛ,НОдаются пз ре; истр 12 на Вхо,. В суммаОр 16 и Срез суммат 01) 8переписываотся В регистр 17. В дальнейшем информация из регистр;,подаетс На ВходсуммаОры 18, па Вхо а которого приходят персполнения разрядной сетки сумматора 14 и вычитаются соответствепниз контрольных значений. Разности записываются снова на регистр 17.ЛЕсли разность - и соответствующих приращений разрядной сетяНстанет равной О, то это означает, что окончился и участок нелинейнойинтерполяции. Если при этом какое-нибудь из чисел на регистре 17 оказывается не равным О, то сигнализируется о возникновении ошибки прпвычислениях.1 хонструкцпя устройства управления учитывает, что подготовка про:р:.ммы относится к числу таких задач, решение которых может бытьсведено к последовательной реализации стандартных подпрограмм ссрав.Ите;ьно небольшим количеством чисел и команд ьнутрп подпроГр 3 мм ь. Поэтому В устройстВе управления соединенпс ислОВОЙ м апст Ло 127721рали 19 1 фиг. 5) с головками 20 магнитного барабана 21 осуществляется с помощью двух щаговых искателей 22 и Л и блока электронного переключателя 24. Каждая ламель шагового искателя соединена с одной из магнитных головок. Поскольку в общем случае положения шаговых искателей 22 и 2 д разные, то к электронному переключателю оказываются подсоединенными сразу четыре головки. С помощью электронного переключателя можно осуществлять быстрое подключение одной из этих головок к числовой магистрали. Переключение шагового искателя 22 может производиться во время работы шагового искателя 23, а шагового искателя 23 во время работы шагового искателя 22. Такая система переключения магнитных головок сокращает количество оборудования и ооеспечивает достаточно высокую скорость обращения к накопителю.В выходном устройстве 8 (фиг. 1) предусматривается возможность ступенчатого изменения скорости движения ленты в широком диапазоне. Это позволяет решать задачу подготовки программы в оптимальном масштабе времени т =- (Р - скорость движения лентыво дрпри записи; Г,ос. - скорость движения ленты при воспроизведении), т. е. выбирать т таким, чтобы время решения задачи было минимальным.Предмет изобретения1. Цифровая вычислительная машина для подготовки программы к станкам с программным управлением, содержащая арифметическое устройство, устройство управления, накопитель с усилителями, устройства ввода и вывода, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью сокращения времени подготовки программы и экономии оборудования, в машину введено интерполирующее устройство, связанное с основным арифметическим устройством через буферный накопитель.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью получения плавного изменения скорости движения инструмента, облегчения программирования и сокращения оборудования, в интерполирующем устройстве применены в качестве регистров динамические дорожки магнитного барабана, закоммутированные с двумя сумматорами последовательности действия таким образом, что осушествляется линейно-квадратичное интерполирование параметрически заданных кривых.3 Устройство по п. 1, от л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью сокращения оборудования, в схемах управления накопителем применены два независимых шаговых искателя, служащих для переключения усилителей записи и воспроизведения с одной дорожки магнитного барабана на другую.4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ускорения процесса решения задачи, на выходе машины применен лентопротяжный механизм с переключением скоростей, позволяющий при изменении шага интерполирования решать задачу в оптимальном масштабе времени.