Интерполятор

ОПИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советскив Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельства1216914118-24 Заявлено 12.1.19с присоединениемПриоритетОпубликовано 03 явкиКомитет лобретений елам ткрытии 1,1970. Бюллетеньри Совете Министре СССРДата опубликования описания 22,1 Х.1970 Авторыпзобретени бецкий В. Попов и В. явител ИНТЕРПОЛЯТОР 1.Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к системам программного управления станками,Известны интерполяторы линейные, координатные, содержащие оперативное запоминающее устройство, блоки скоростей и ускорений, арифметическое устройство, блок фазовых преобразователей и устройство записей.Предлагаемый интерполятор отличается тем, что он содержит устройство ввода с перфоленты, анализаторы оперативного запоминающего устройства, устройство управления, блок формирования участка и блок контрольных счетчиков; устройство ввода с перфоленты связано с оперативным запоминающим устройством, подключенным через вентили, подсоединенные к устройству управления и арифметическому устройству на двоичных умножителях, выходы которых связанны с блоком контрольных счетчиков; запоминающее устройство подсоединено к анализаторам оперативного запоминающего устройства, выходы которого связаны с блоком скорости и блоком формирования участка. Это позволяет механизировать подготовку вводимой информации. Применение в интерполяторе анализаторов устраняет запись на перфоленте неизменных, повторяющихся в последующих кадрах параметров скорости и участка торможения, в результате чего повышается надежность работы интерполирующей системы, уменьшается расход перфоленты и сокращается цикл подготовки информации.На фиг. 1 дана функциональная схема ин терполятора; на фпг. 2 - кадр вводимой информации, записанной на перфоленте; на фиг. 3 - схема анализатора оперативного запоминающего устройства.Интерполятор содержит: фотосчитывающее 0 устройство 1; устройство ввода данных, выполненное на дешифраторе 2, схеме 3 сдвига и распределительном устройстве 4; оперативное запоминающее устройство 5; вентили 6; арифметическое устройство на двоичных 5 умножителях, содержатцее координатные регистры 7 - 11, схемы совпадения 12 - 16, сборки 17 - 21, устройство записи на схемах 22 - 37, триггер 38, ячейку разноименности 39, генератор 40, ячейку 41 запрета, схему 42 выделе ния одиночной посылки, вентиль 43, сборку 44, тумблеры 45 - 49, кнопки 50, 51, лампу 52, блок скорости, содержащий регистр 55, схему сравнения 56, реверсивный счетчик 57, анализатор 58, пнвертор 59, схему совпаде ния 60, сборку 61, схему совпадения 62, блокускорений, содержащий схемы совпадения 63, генератор 64, делитель 65, сборку бб, счетчик 67 и усилитель 68, блок формирования участка, содержащий регистр 69, схему 0 сравнения 70, схему совпадения 71, счетчик5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 8делитель 72, анализатор 73, триггер 74 и инвертор 76, блок контрольных счетчиков 76.Конструкция интерполятора предусматривает возможность программирования движения инструмента по прямым линиям. В случае криволинейного перемещения при программировании должна проводиться кусочно- линейная аппроксимация.Вся начальная информация о технологическом процессе записывается на перфорированной телеграфной бумажной леванте в двоично-восьмеричном коде. Так как технологический процесс всегда можно разбить на ряд элементарных процессов, то считывание в интерполяторе начальной информации проводится зонами, в которых записывается информация соответствующих элементарных процессов,Считывание информации, записанной в одной из зон перфоленты, происходит каждый раз после отработки информации предыдущей зоны с помощью устройства ввода данных. Эта информация записывается в оперативное запоминающее устройство и хранится там до полной обработки предыдущей зоны.После обработки информации предыдущей зоны устройство центрального управления на схемах 38 - 44 вырабатывает импульс И, характеризующий конец элементарного технологического процесса. Этот импульс дает разрешение во все устройства интерполятора на считывание информации, хранящейся в оперативном запоминающем устройстве, и запись в него информации следующей зоны перфоленты.Обработка начальной информации производится двоичными умножителями 7 - 21, которые позволяют получить по пяти независимым каналам различное количество и частоту импульсов И соответственно зависящих от чисел, переписанных из оперативного запоминающего устройства ОЗУ в его регистры, и частоты импульсов Ик поступающих на его вход с устройства центрального управления. Импульсы И являются управляющими сигналами рабочих органов оборудования, Каждый такой импульс - импульс унитарного кода - заставляет, переместиться рабочий орган на элементарный шаг, величина которого может меняться при смене технологического оборудования.Для обеспечения нужного режима всего технологического процесса необходимо иметь возможность задавать на разных участках различные скорости перемещения рабочих органов оборудования. Поэтому блок скорости устроен так, что устанавливать частоту импульса И можно как в зависимости от числа, переписанного через оперативное запоминающее устройство с перфоленты в соответствующий триггер, так и от переключателя, находящегося на пульте управления. Конструкция интерполятора предусматривает возможность плавного изменения частоты импульсов И в интервале одного элементарного технологического процесса, т. е. производить в необходимых случаях плавный разгон или торможение,Величина ускорения устанавливается переключателем, находящимся на пульте. Конструкцией предусмотрена возможность получения постоянного и экспоненциального ускорения. Величина тормозного технологического процесса записывается на перфоленту.Так как известно два типа систем программного управления технологическим оборудованием - фазовая и импульсная, то необходимо преобразовать импульсы унитарного кода или в фазомодулированные сигналы для фазовых систем, или в импульсы нужной длительности и амплитуды для импульсных систем.Этп операции по преобразованию в интерполяторе выполняются специальными устройствами, входящими в устройство записи. Преобразованные сигналы записываются на магнитную ленту с помощью пульта записи и контроля для импульсных систем и магнитофона для фазовых систем. В состав интерполятора введен блок 76 контрольных счетчиков, который дает возможность проверить и проконтролировать запись выходной информации и работу отдельных устройств во время отладки и работы интерполятора,При записи программы для технологического оборудования необходимо разбивать весь технологический процесс на несколько элементарных процессов, каждый из которых характеризуется своей начальной информацией, записанной в отдельных зонах (кадрах) перфоленты.Для задания инструменту оборудования перемещения по прямой линии, расположенной в пространстве произвольным образом, необходимо задавать значения, направляющих косинусов для пяти координат со своими знаками, длину линейного участка, скорость перемещения инструмента, длину тормозного пути.На фиг. 2 приведен один кадр информации, состоящий из семи подкадров, Каждый подкадр имеет свой признак.Первый подкадр: параметр ЬЯ - .длина линейного участка; 16 двоичных разрядов, код признака 00001;Второй подкадр: параметры 1 о, где 8, - длина тормозного пути; 8 двоичных разрядов; о - скорость; 8 двоичных разрядов. У обоих параметров общий код признака 01001;Третий подкадр: направляющий косинус по координате х; 16 двоичных разрядов и знак, код признака 00101;Четвертый подкадр: направляющий косинус по координате у; 16 двоичных разрядов и знак, код признака 01101;Пятый подкадр: направляющий косинус по координате г; 16 двоичных разрядов и знак, код признака 10011;1 О 15 го Шестой подкадр: направляющий косинуспо координате ; 16 двоичных разрядов цзнак, код признака 11011;Седьмой подкадр; направляющий косинуспо координате ф 16 двоичных разрядов и знак,код признака 10111, код границы кадра 11111,код знака минус 11010. Отсутствие кодазнака воспринимается как знак плюс.Информация для ццтерполятора подготовляется на электронно-вычислительной машинеМинск. Проверку перфоленты легче всегопроводить на этой же машине. Для того чтобы это было возмокно, кадр построен с учетом машинных команд. Под коды признаковзадействованы десятичные прооелы. Кодыграницы и знака остались машинными. В кадрвведены дополнительные машинные команды:адрес, перечача адреса, записи, необходимыедля ввода информации в ЭВМ Минск, ноне воспринимаемые интерполятором, Информация в кадре располагается по мере убывания, начиная со старшего разряда. В кадревозможна гибкость по длительности, т. е. приращение перфорируется не с 16-го разряда. асо старшего значащего. Если приращение нулевое, то оно выбрасывается, и нули не перфорируются. Гибкость исключена только вовтором подкадре, так как в нем записаны двапараметра. Здесь гибкость возможна лишь засчет первого параметра. Второй параметр независимо от своей величины занимает всегдавосемь двоичных разрядов.Работа интерпол ятора в автоматическомрежиме осуществляется следующим образом(см, фиг. 1),В фотосчитывающее устройство 1 вставляется перфолента. Тумблер 4 б устанавливается в положение Программный. Еслискорость задается с пульта, то тумблер 47устанавливается в одно из нечетных положений, тумблер 45 - в положение Автоматический, Тумблер 48 устанавливается в положение, соответствующее выбранной величинеускорения; положение Пост тумблера 48соответствует равномерному ускорению, а положение Эксп - экспоненциальному ускорению. Тумблер 49 устанавливается в полокение, нукное по программе, например в положение Постоянное.Нажимается кнопка 51 Пуск. Импульсыс частотой 30 кгц вырабатываемые генератором 40, поступают на схему 42 выделенияодиночной посылки, которая выдает один импульс, поступающий па вход схемы совпадения. На его второй вход поступают импульсыс генератора 40, проходящие через ячейкуразноименности 39. Вентиль 43 выдает импульс, имитирующий импульс конца участкаИ Этот импульс, пройдя через сборку 44,поступит на фотосчитывающее устройство 1и заставит его продернуть перфоленту наодин кадр. Сигналы с фотодиодов через согласующие каскады поступают на дешифратор 2 координат и распределительное устройство 4. Сигналы с синхродорожки поступают г 5 яо 35 40 45 50 55 60 65 на схему 3 сдвига. Дешифратор 2 координат в зависимости от кода признака открывает узлы распределительного устройства 4, которые пропускают сигналы с фотосчитывающего устройства 1 на соответствующие регистры оперативного запоминающего устройства 5,Оперативное запоминающее устройство представляет собой семь сдвцгающих регистров (по числу подкадров) со счетным входом. Сдвиг информаццц внутри регистров оперативного запоминающего устройства осуществляется с помощью сдвцгающих сигналов, вырабатываемых схемой 3 сдвига. Сигнал стоп, выработанный дешцфратором 2 координат, поступает в блок контрольных счетчиков для подсчета числа обработанных кадров на ячейку 41 запрета и на триггер 38. Пройдя ячейку 41 запрета, этот сигнал уже в виде импульса И,. через сборку 44 поступает на вентили б, разрешив считывание регистрамицнтерполятора информации цз оперативного запоминающего устройства 5, сотрет информацшо, хранившуюся до этого в оперативном запоминающем устройстве 5, и запустит фотосчитывающее устройство 1, вводя тем самым следующий кадр. Импульсы, генерируемые триггером 38, запущенным от сигнала стоп, поступят на запрещающий вход ячейки 41 запрета, прекратив тем самым ббразованце импульсов И из сигналов стоп. Гакцм образом, после нажатия кнопки Пуск цнтерполятор будет находиться в следующем состоянии:1) в оперативном запоминающем устройстве 5 хранится информация второго кадра перфоленты;2) в регистрах всех устройств цнтерполятора хранится информация первого кадра перфоленты, Интерполятор может работать при:а) нормальном режиме - скорость перемещения инструмента Оборудования не изменяется;б) режиме равномерного разгона - на начальном участке элементарного технологического процесса происходит увеличение скорости от О 1 до О, с постоянным ускорением, задаваемым тумблером 48;в) режиме неравномерного разгона - на ,начальном участке элементарного технологического процесса скорость увеличивается от О 1 до о с ускорением, меняющимся по экспонеццпальному закону, где начальное ускорение устанавливается тумблером 48;г) режпме равномерного торможения - на конечном участке 1, элементарного процесса скопость снпнается От О до Од с постоянным ускорением, задаваемым тумблером 48;д) режиме неравномерного торможения - на конечном участке 1, элементарного технологического процесса скорость снижается от о, до о, по экспоненццальному закону, где начальное ускорение задается тумблером 48,Рассмотрим работу интерполятора, когда скорость задается с перфоленты.7После поступления второго импульса Иинформация первого кадра перфоленты, записанная в оперативном запоминающем устройстве 5, перепишется в регистры устройств интерполятора. Приращения координат спишутся в координатные регистры двоичных умножителей на схемах 7 - 21, Скорость запишется в регистр 55 блока скорости на схемах 53 - 62. Длина тормозного пути перепишется в регистр 69 блока формирования участка, Длина обрабатываемого участка перепишется в счетчик-делитель 72 блока формирования участка.Итак, в регистр 55 записался код скорости. В схеме сравнения 56 происходит сравнение на равенство содержимого регистра 55 и реверсивного счетчика 57. В исходном состоянии реверсивный,счетчик 57 пуст. Сигнал на выходе схемы сравнения 56 отсутствует, Значит, на выходе инвертора 59 будет импульс, который через сборку 61 подготовит к пропусканию схему совпадения 62, на второй вход которой заведены сигналы с выходной сборки счетчика-делителя 72. На эту сборку заведены выходы всех разрядов счетчика-делителя. Так как второй импульс И, записал в счетчик-делитель 72 информацию о длине обрабатываемого участка, то на выходе сборки обязательно будет сигнал. Этот сигнал, пройдя схему 62 совпадения, поступит на вход схемы 60 совпадения, пропуская поступающие на нее через тумблеры 48 и 49 с делителя 65 импульсы. Эти импульсы начнут заполнять реверсивный счетчик 57, который первым же импульсом И был установлен в суммирующий режим. Как только содержимое реверсивного счетчика 57 и регистра сравняется, схема сравнения 56 выработает импульс сравнения И,р, который, будучи проинвертированным на инверторе 59, закроет схему 62 совпадения и прекратит заполнение реверсивного счетчика 57.Содержимое реверсивного счетчика 57 постоянно сравнивается поразрядно с содержимым делителя 65, заполняющегося от генератора 64,Импульсы сравнения с частотой, определяемой равными разрядами, поступают со схем совпадения 63 через сборку 66 на счетчик 67 для выработки кодов экспоненциальных ускорений и через схему совпадения 71 на счетчик-делитель 72.На второй вход схемы совпадения 71 заведены сигналы с выходной сборки счетчика. делителя 72, следовательно, если в счетчике- .делителе 72 записана какая-либо информация, то схема совпадения 71 подготовлена к пропусканию. Счетчик-делитель 72 работает в режиме вычитания. Импульсом И, в него записывается длина обрабатываемого линейного участка, а сигналы, поступающие через схему совпадения 71, вычитаются из записанной величины.По мере заполнения реверсивного счетчика 57 частота сипналов, поступающих со 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 сборки 66 оудет, очевидно, повышаться с ускорением, определяемым выбранной величиной, Как только в реверсивном счетчике 57 запишется число, равное коду скорости, записанному в регистре 55, заполнение реверсивного счетчика прекратится, и со сборки 66 импульсы пойдут с постоянной частотой, То же самое будет и со счетчиком-делителем 72.Вычитание будет происходить с возрастающей скоростью, которая станет постоянной по достижении запрограммированной величины. Содержимое счетчика-;делителя 72 постоянно сравнивается с содержимым регистра 69, куда записывается величина тормозного пути 1,.В сравнении участвуют 12 старших разрядов счетчика-делителя 72. Четырьмя младшими разрядами пренебрегаем, так как с точки зрения технологических треоований погрешность, вносимая отбрасыванием четырех младших разрядов длинны обрабатываемого линейного участка при образовании участка торможения, не является критичной.С самого начала работы импульсы со счетчика-делителя 72 поступают поразрядно на схемы совпадения 12 - 16 блока двоичных умножителей. Выходные сигналы схем совпадения 12 - 16 проходят сборки 17 - 21 и в виде импульсов унитарного кода Иу, поступают в блок контрольных счетчиков 76, на сменный коммутатор 35 устройства записи для импульсных систем программного управления, на схемы 22 - 26 масштабирования фазы, откуда сигналы поступают на фазовращатели 27 - 31 и затем - на устройство записи для фазовых систем программного управления станками. Как только содержимое счетчика-делителя 72 сравняется с содержимым регистра 69, схема сравнения выработает импульс сравнения И,р, установив реверсивный счетчик 57 в режим вычитания и запустив триггер 74, импульсы с выхода которого через сборку 61 откроют схему совпадения 62. Эта схема, в свою очередь, импульсами с выходной сборки счетчика-делителя 72 откроет схему 60 совпадения, пропуская в реверсивный счетчик 57 импульсы ускорения И.Так как реверсивный счетчик 57 работает теперь в режиме вычитания, то начнется понижениескорости. Это понижение будет происходить с выбранным ускорением. Частоты, поступающие со схем 63 совпадения через сборку 66 и схему 71 совпадения на счетчик- делитель 72, начнут уменьшаться, т. е. вычитание информации из счетчика-делителя 72 замедлится.Как только содержимое счетчика-делителя 72 станет равным нулю, отсутствие сигнала на его выходной сборке закроет схему 71 совпадения, прекратив поступление импульсов скорости И в счетчик-делитель 72; закроет схему 62 совпадения, закрыв тем самым схему 60 совпадения и прекратив поступление импульсов ускорения Ив реверсивныйсчетчик 57 и, пройдя инвертор 75, поступит на сборку 44 в виде импульса конца участка И Этот импульс Изапустит фотосчцтываюшее устройство для ввода слелуюшего кадра, сотрет содержимое координатных регистров 7 - 11 блока двоичных умножителей, спишет в устройства интерполятора информацию кадра, храяяшегося в оперативном запоминаюшем устройстве 5. Затем очистит его, установит фазоврашатели в положение плюс, погасит триггер 74 и поступит на анализатор 58 по скорости ц анализатор 73 по участку торможения.В различных технологических процессах возможны следующие варианты отработки скорости о и тормозного пути 1,:1) о и 1, - изменить по сравнению с предыдушим кадром;2) о и 1, - сохранить в том же виде, что и в предыдущем кадре;3) о изменить, 1, сохранить в том же виде. что и в предыдущем кадре;4) 1, изменить, о сохранить в том же виде, что и в предыдушем кадре.Для удобства программирования в интерполяторе предусмотрено следующее. В первом из перечисленных случаев интерполятор работает в обычном порядке. Во втором случае скорость и тормозной путь не перфорцруются. В соответствующих регистрах оперативного запоминающего устройства запишутся нули. В этом случае анализаторы 58 и 73 оперативного запоминающего устройства по о и 1, не пропустят на соответствующие регистры 55 и 59 импульс И,. и в них останется информация предыдушего кадра. В третьем случае лента перфорируется обычным образом. В четвертом случае перфорируется 1 а о не перфорируется, Тогда в регистре скорости оперативного запоминающего устройства запишутся нули, и анализатор 58 оператив- ного запоминающего устройства по скорости не пропустит импульс конца участка И на регистр скорости 55. Таким образом, в регистре скорости 55 останется код скорости предыдущего кадра. При этом на перфоленте пробивается сначала код скорости, а затем код тормозного пути, Такова работа интерполятора в автоматическом режиме.Когда скорость задается с пульта, тумблер 4 б устанавливается в положение С пульта, а тумблер 47 - в одно из четных положений. Импульсы, генерируемые генератором 39, поступают на запрещающий вход ячеек запрета 41, прекращая поступление информации из оперативного запоминаюшего35 40 45 50 55 10 15 20 25 ЗО устройства 5 в регистр скорости, а импульсы с тумблера 47 в завпсцмостц от его положения поступят на опрелеленный разряд регистра скорости,Рассмотрим работу цнтерполятора в одиночном режиме. В этом случае тумблер 45 устанавливается в положение Одиночный. Нажимая кнопку 51 Пуск, вырабатываем импульс Икоторый через тумблер 45 поступает на лецтоиротякный механцзът фотосчнтываюшего устройства 1 лля продергивания перфоленты ца олин калр. информация первого кадра запишется в оперативное устройство 5. Вторичным нажатием кнопки 51 списываем информацию первого кадра цз оперативного запомцнатошего устройства 5 в устройство интерпол ятора, фотосчитываюшее устройство 1 пролергцвает перфоленту еше на олин кадр, записывая в оперативное запомцнаюшсе устройство 5 информацию второго кттдра. Как толтэкО В устройство цнтерпол 51 тора поступает информация цз оперативного заномттнаютцего устроцства 5, интерполятор начинает обраоотку кадра. По окончании обработки калра импульс И со сборки 44 стирает информацию цз регистров цнтерполятора. Нажимом кнопки 51 производится ввод в оперативное запоминающее устройство 5 информации слелуюшего кадра ц перезапись в устроцства цнтерполятора информации предылушего калра. По окончании программ нажимается кнопка Ы Сброс. Предмет изобретенияИнтерполятор лннейныц, координатный, содержащий оперативное запоминающее устройство, блоки скоростей ц ускорений, арифметическое устройство. блок фазовых преобразователей н устройство записей, от,тичатошнйся тем, что. с целью механизации подготовки гводцмой информации, он солеткит устройство ввода с перфоленты, анализаторы оперативного запоминающего устройства, устройс;во управления, блок формирования участка ц блок контрольных счетчиков. причем устройство ввола с перфоленты связано с оперативным запоминающим устройством, подключенным через вентили, полсоелцненные к устройству управления ц арифметическому устройству на двоичных умножцтелях, гыходы которых связаны с блоком контрольных счетчиков; запоминающее устройство полсоедцнено к анализатору оперативного запоминающего устройства, выхолы которого связаны с блоком скорости тт блоком формированияучастка.