Цифровой круговой интерполятор

(54 С 05 В 19 ИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ орскотв автом ОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Специальное конструкттехнологическое бюро средстизации.(56) Авторское свидетельство СССРВ 551611, кл. С 05 В 19/18, 1975.Авторское свидетельство СССРФ 993210, кл. С 05 В 19/18, 1981(54) ЦИФРОВОЙ КРУГОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР(57) Изобретение относится к устройствам числового программного управления металлорежущими станками иможет быть использовано для управления двухкоординатными системами в различных системах программного управления. Целью изобретения является повышение быстродействия интерполятора. В интерполятор введены регистр радиуса вращения, два реверсивных двоичных счетчика, восемь элементов И, три Р-триггера, циФровой генератор функций синуса и косинуса, коммутатор фаз шаговых двигателей Х и 1 координат, усилители токов фаз шаговых двигателей Х и У координат, За счет непрерывного взаимно синхронизированного управления преобразователями напряжение - частота цифровым генератором функций синуса и косину- аФ са достигается точное взаимно согласованное перемещение Х и У координат по дуге окружности. 1 ил.270642 13Изобретение относится к устройствам числового программного управления металлорежущими станками и может быть использовано для управления двухкоординатными системами в различных устройствах программного управления.Цель изобретения - повышение быстродействия интерполятора.На чертеже показана блок-схема цифрового кругового интерполятора.Цифровой круговой интерполятор содержит вход 1 задания радиуса вращения, вход 2 задания вращения в прямом направлении, вход 3 задания вращения в обратном направлении, вход 4 запуска интерполятора 4, первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 элементы И, регистр 9 радиуса вращения, первый 10 и второй 11 реверсивные двоичные счетчики, первый 12 и второй 13 цифровые компараторы, пер - вый 14 и второй 15 П-триггеры, элемент ИЛИ 16, пятый 17, шестой 18, седьмой 19 и восьмой 20 элементы И, цифровой генератор 21 функций синуса и косинуса, третий 0-триггер 22, коммутатор 23 фаз шагового двигателя Х координаты, коммутатор 24 фаз шагового двигателя 7 координаты, первый 25 и второй 26 преобразовате - ли напряжение - частота, усилители 27 и 28 токов фаз шаговых двигателей Х и У координат и выходы 29 и 30 интерполятора.Цифровой круговой интерполятор работает следующим образом.Из устройства управления через вход 1 задания радиуса вращения в регистр 9 радиуса вращения вписывается необходимый радиус вращения. Затем в зависимости от необходимого направления вращения значение радиуса вращения (и разрядов) переписывается в первый 10 или во второй 11 реверсивный счетчик из регистра 9 радиуса вращения.Рассмотрим режим кругоьой интерполяции по часовой стрелке. В этом режиме из устройства управления через вход 2 задания вращения в прямом направлении отрицательным импульсом значение радиуса вращения переписывается из регистра 9 радиуса вращения во второй реверсивный счетчик 11 (уровни управляющих сигналов выбраны аналогичными для соответствующих элементов серии К 155, например К 155 ИЕ 7 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55(элементы 10 и 11), К 155 ТМ 2 (элементы 14, 15 и 22). Во втором реверсивном счетчике 1 представляется значение текущей координаты по оси У, а в первом реверсивном счетчике 10 хранится значение текущей координаты по оси Х, После занесения информации в .реверсивные счетчики 10 и 11 в реверсивном счетчике 10 вписано нулевое значение координаты Х., а в реверсивном двоичном счетчике 11 хранится значение радиуса вращения. Одновременно с занесением информации во второй реверсивный двоичный счетчик 11 сигналом задается вращение в прямом направлении, второй Р-триггер 15 устанавливается в единичное состояние, а первый 0-триггер 14 и третий 0- триггер 22 - в нулевое состояние.При поступлении из устройства управления через вход 4 запуска интерполятора потенциального сигнала ПУСК цифровой генератор 21 начинает генерировать взаимосвязанные функции косинуса и синусаПри этом изменяющееся по косинусоидальному закону напряжение поступает на первый преобразователь 25 напряжение - частота, а напряжение, изменяющееся по синусоидальному закону - на второй преобразователь 26 напряжение - частота. С выхода первого преобразователя 25 напряжение - частота частота, пропорциональная текущему значению входного напряжения, поступает на входы первого 5, второго 6, пятого 17 и шестого 18 элементов И. С выхода второго преобразователя 26 напряжение- частота частота, пропорциональная текущему значению входного напряжения, поступает на входы третьего 7, четвертого 8, седьмого 19 и восьмого 20 элементов И, Так как гри вращении в прямом направлении третий Э-триггер 22 установлен в нулевое состояние, на его инверсном выходе присутствует логическая единица, которая поступает на вторые входы второго 6 и третьего 7 элементов И, При этом на вторых входах первого 5 и четвертого 8 элементов И присутствует логический ноль.С выходавторого элемента И 6 импульсы с частотой, пропорциональной текущему напряжению на. входе первого преобразователя 25 напряжение частота, поступают на суммирующий вход первого реверсивного счетчика 10Х= К созе; У = 2 зпУ,з 13270 С выхода третьего элемента И 7 импупьсы с частотой, пропорцИональной текущему напряжению на входе второгс преобразователя 26 напряжение - час. 5 тота, поступают на вычитающий вход второго реверсивного двоичного счетчика 11. Логическая единица с инверсного выхода первого В-триггера 14 поступает на второй вход шестого эле мента И 18, с выхода которого импульсы с такой же частотой, которая поступает на первый реверсивный счетчик 10, поступают на вход коммутатора 23 Фаз шагового .двигателя Х коор динаты. С выхода последнего Фазовые импульсы поступают на усилители 2 токов Фаз шагового двигателя Х координаты и далее через выход 29 интерполятора к обмоткам шагового двигате ля Х координаты, который начинает перемещать, например, координатный стол вправо.В это же время логическая единица с прямого выхода второго В-триггера 15.поступает на второй вход 25 седьмого элемента И 19, с выхода которого импульсы с такой же частотой, которая поступа.ет на вход второго реверсивного двоичного счетчика 11, поступают на вход коммутатора 24 фаз зп шагового двигателя У координаты. С выхода последнего Фазовые импульсы поступают на усилители 28 токов фаз шагового двигателя У координаты и далее через выход 30 интерполятора к обмоткам шагового двигателя У координаты, который начинает перемещать, например, двухкоординатный стол вниз, Таким образом, закон изменения координат перемещаемой точки осуществляется в соответствии с зависимостягде Х и У - текущие координаты точки,За точку отсчета для данного варианта схемы принято значение угла , равное 90.50При достижении содержимым первого реверсивного двоичного счетчика 10 значения радиуса вращения, хранимого в регистре 9 радиуса вращения, на выходе первого цифрового компаратора 12 появляется сигнал логической единицы, который поступает на один из входов элемента ИЛИ 16, На другом входе элемента ИЛИ 16 в этот момент присут 644ствует логический ноль, В результате на выходе элемента ИЛИ 16 появляетсялогическая единица. Передним Фронтом этого сигнала третий В-триггер 22, включенный в режим счетного триггера, переключается в единичное состояние. Так как прямой выход третьего Р- триггера 22 соединяется с синхронизирующим входом первого В-триггера 14, также включенного в режим счетного триггера, то первый В-триггер 14 переключится в единичное состояние и логическая единица появится на его прямом выходе, соединенном с вторым входом пятого элемента И 17. Это вызывает изменение направления движения двигателя Х координаты (двигатель Х координаты будет перемещатьдвухкоординатный стал влево). Одновременно импульсы появятся на выходах первого 5 и четвертого 8 элементов И. При этом первый реверсивный двоичный счетчик 10 будет работать в режиме вычитания, а второй реверсивныи двоичный счетчик 11 - в режиме сложения. Направление движения двух- координатного стола по У координате не изменится.При достижении содержимым второго реверсивного двоичного счетчика 11 значения радиуса вращения на выходе второго цифрового компаратора 13 появляется сигнал логической единицы, который поступает на один из входов элемента ИЛИ 16. На другом входе этого элемента в этот момент присутствует сигнал логического нуля, поэтому на выходе элемента ИЛИ 16 появляется логическая единица, переключающая третий В-триггер 22 в нулевое состояние. При этом на инверсном выходе третьего В-триггера 22 появляется логическая единица. Передним фронтом этого сигнала второй В-триг.гер 15 переключается в нулевое состояние. На инверсном выходе этого триггера появляется уровень логической единицы, поступающий на второй вход восьмого элемента И 20. Это вызывает изменение направления вращения двигателя У координаты. Теперь двигатель У координаты будет перемещать двухкоординатный стол вверх. Направление движения двухкоординатного стола по Х координате не изме 1нится.Аналогично двухкоординатный стол будет перемещаться и в оставшихсядвух квадрантах, Остановить работу интерполятора (и тем самым движение двухкоординатного стола) можно в любои момент, убрав сигнал: ПУСК. Критерием остановки интерполятора может служить, например определенное значение координаты точки, снимаемое с выходов реверсивных двоичных счетчиков 10 и 11 и передаваемое в устройство управленияВ режиме круговой интерполяции в обратном направлении устройство работает спедующим образом,В этом режиме из устройства управления через вход 3 задания вращения в обратном направлении отрицатель ным импульсом значение радиуса вращения переписывается из регистра 9 радиуса вращения в первый реверсивный двоичный счетчик 10. Во второй реверсивный двоичный счетчик 11 вписываются нули, Одновременно с этим третий Р-триггер 22 устанавливается в единичное состояние, первый Р- триггер 14 также устанавливается в единичное состояние, а второй Р-триг гер 15 - в нулевое. Дальнейшая работа интерполятора в этом режиме анало гична режиму круговой интерполяции по часовой. стрелке, кроме направления вращения. За точку отсчета для данного варианта схемы принято значение угла , равное О. Начальныйоугол Ч (О или 90 ) задается через второй вход цифрового Функционального генератораИзменяя частоту цифрового генератора, можно изменить скорость интерполирования, не изменяя максимальной скорости перемещения привода.Применение цифрового кругового ин терполлтора в системах числового программного управления металлорежущими станками позволяет улучшить качество круговой интерполяции и увеличить производительность исполнительных органов, а следовательно, по высить качество самих изделий, изготавливаемых при помощи этих станков. Это достигается благодаря повьшению быстродействия, точности и скорости интерполирования. Формула из обр ет ения Цифровой круговой интерполятор, содержащий первый и второй преобразователи напряжение - частота, первый и второй цифровые компараторы, выхо 5 Ю 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ды которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, о т л и сГ а. ю щ и й с я тем,что, с целью повышения быстродействия, в него введены регистр радиуса вращения, первый и второй реверсивные двоичные счетчики, с первого по восьмой элементы И, первый, второй и третий Р-триггеры, цифровой генератор Функций синуса и косинуса, коммутатор Фаз шаговых двигателей Х и У координат, усилители токов Фаз шаговых двигателей Х и У координат, вход управления второго реверсивного двоичного счетчика соецинен с асинхронным входом сброса первого Р-триггера, с асинхронным входом установки второго Р-триггера, с асинхрочным входом сброса третьего Р-триггера, с первым входом цифрового генератора Функций синуса и косинуса, второй вход которого является входом запуска интерполятора, вход управления первого реверсивного двоичного счетчика соединен с асинхронным входом установки первого Р-триггера асинхронным входом сброса второго Р-триггера, с/ асинхронным входом установки третьего Р-триггера, выход регистра радиуса вращения соединен с входами параллельной записи информации первого и второго реверсивных двоичных счетчиков и с первыми входами первого и второго цифровых компараторов, выход генератора Функции косинуса цифрового Функционального генератора соединен с входом первого преобразователя напряжение - частота, а выход Функции синуса цифрового генератора - с входом второго преобразователя напряжение - частота, выход первого преобразователя напряжение - частота соединен с первыми входами первого, второго, пятого и шестого элементов И, выход второго преобразователя напряжение частота соединен с первыми входами третьего, четвертого, седьмого и восьмого элементов И, прямой выход первого Р-триггера соединен с вторым входом пятого элемента И, инверсный выход первого Р-триггера соединен с информационным входом этого же триггера и с вторым входом шестого элемента И, прямой выход второго Р-триггера соединен с вторым входом седьмого элемента И, инверсный выход второго Р-триггера соединен с информационным входом этого же триггера и с64 7 13270 вторым входом восьмого элемента И, прямой выход третьего 0-триггера соединен с вторыми входами первого и четвертого элементов И и синхронизирующим входом первого Э-триггера, инверсный выход третьего 0-триггера соединен с информационным входом этого же триггера, с вторыми входами второго и третьего элементов И и синхронизирующим входом второго 0-триг- Ю гера, а синхронизирующий вход третьего Э-триггера соединен с .выходом элемента ИЛИ, выход первого элемента И соединен с вычитающим входом первого реверсивного двоичного счетчика, 5 выход второго элемента И соединен с суммирующим входом первого реверсивного двоичного счетчика, выход третьего элемента И соединен с вычитающим входом второго реверсивного двоИч ного счетчика, выход четвертого элемента И соединен с суммирующим входом второго реверсивного двоичного счетчика, выход пятого элемента И соединен с входом обратного вращения коммутатора фаз шагового двигателя Х координаты, выход шестого элемента И соединен с входом прямого вращения коммутатора фаз шагового двигателя Х косудинаты, выход седьмого элемента И соединен с входом обратного вращения коммутатора фаз шагового двигателя У координаты, выход восьмого элемента И соединен с входом прямого вращения коммутатора фаз шагового двигателя У координаты, выходы коммутатора фаз шагового двигателя Х координаты соединены с входами усилителей токов фаз шаговых двигателей Х координаты, а выходы .коммутатора фаз шагового двигателя У координаты соединены с входами усилителей токов фаз шаговых двигателей У координаты,Фрвыход первого реверсивного двоичного счетчика соединены с вторыми входами первого цифрового компаратора, а выходы второго реверсивного двоичного счетчика соединены с вторыми входами второго цифрового компаратора, асинхронный вход установки второго П-триггера является входом задания вращения в прямом направлении, асинхронный вход установки первого Р-триггера является входом задания вращения в обратном направлении, вход регистра радиуса вращения является входом задания радиуса вращения интерполятора.1327064 ставитель А.Исхред В,Кадар вникова Корректор Т.К едактор А.Лежнина Заказ 3388 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород. улПроектная,43 Тираж 863 ВНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и от 3035, Москва, Ж, Раушская Подписноеета СССРрытийнаб., д. 4/5