Программное задающее устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфвз СоветскихСск 4 иалнстическизРеспублик(б 1) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 21,09.81(21) 3337351/18-24 1 М,К з С 05 В 19/405. с присоединением заявки Но(23) ПриоритетГосударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 23.0 ЫЗ. бюллетень Ко 3 Дата опубликования описания 23,0183 ъ 41,;, / 1) Заявите(54) ПРОГРАММНОЕ ЗАДИОЩЕЕ УСТРОЙСТВО ров, выом -делиых через являе мая с полят Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в многокоординатных системах числового программного управления.Известно устройство для задания контурной скорости, состоящее из последовательно соединенных управляемого генератора, интерполятора, к выходам координат Х и У которого присоединены соответственно преобразователь частота-напряжение и квадратор, причем выходы квадраторов присоединены к входу суммирующего усилителя, выход которого подключен к первому входу вычитающего усилителя, второй вход которого присоединен к задатчику, а выход - к управляющему входу управ- ляющего генератора 13.20Недостатками этого устройства являются его низкая точность и нестабильность в работе из-за аналоговых элементов, сложность, высокая инерци-. онность и узкая область применения, ограниченная системой ЧПУ с числом координат 2-3.Известно задающее устройство, состоящее из блока задания скорости, выход которого присоединен к входу интерполятора, выходы которого подключены к входам частотомеполненных на первом-четверттелях частоты, выходы которэлементы задержки и элементы И присоединены к входам триггеров, выходы которых подключены к управляющим входам блока задания скорости 2.Недостатками этого устройства являются болвщой объем электронного оборудования и сложность технической реализации, а также ограниченность области применения системами ЧПУ с числом координат 2-3.Наиболее близким техническим ре" шением к изобретению является задаю. щее устройство состоящее из последовательно соединенных фотосчитывателя перфоленты, блока ввода, блоказадающего генератора со схемой автоматического разгона и торможения, блока задания времени отработки кадра, блока счетчика распределителя импульсов, который совместно с блоками координат реализует интерполятор на двбично-десятичном умножителе и центральное устройство управления 3.Недостатком известного устройстватся низкая точность, определяеамим принципом действия интер- оров на умножителях, который ха 991376рактеризуется высокой йеравномерностью следования импульсов и низкимбыстродействием, которое определяется как наличием сглаживающих делителей, так и свойством двоично-десятичного умножителя уменьшать в десять 5раз выходную частоту по сравнению стактовой в случае, если в старшемразряде большего иэ координатных приращений имеется единица.Целью изобретения является, повыше 10ние .точности устройства.Поставленная цель достигается тем,что в программное задающее устройство, содержащее блок управления,. первыйвыход которого подключен к входай 5разрешения записи блока задания эта"лонной частоты, блока Формированиячастоты отработки кадра программы ио-координатного линейного интерполя 1тора, запускающий вход которого сое 20динен с вторым выходом блока управления и с запускающими входами блоказадания эталонной частоты и считывающего блока, подключенного выходом квходу блока распределения информации,2выходы которого подключены к информационным входам блока задания эталон.ной частоты, блока Формирования частоты отработки кадра программы и к.иинформационным входам и-координатного линейного интерполятора, ивьходов которого соединены с выходамиустройства, а выход сигнала окончанияинтерполяцйи - с управляющим входомблока управления, подключенного запускающим входом к отключающему входу З 5считывающего блока и к одному из выходов блока распределения информации,причем выход блока задания эталоннойчастоты соединен с тактовым входомблока Формирования частоты отработки 40кадра программы, введены первый триггер, последовательно соединенные ге.нератор высокой частоты и первыйключ и последовательно соединенныебуФерный регистр, блок вторых ключей,4дешифратор, шифратор и рабочий регистр, подключенный выходом к и-муинформационному входу и-координатноголинейного интерполятора, п-й выходкоторого соединен с нулевым входомпервого триггера, подключенного единичным входом и выходом соответственно к выходу блока формированиячастоты отработки кадра программы ик управляющему входу пеРвого ключа,подсоединенного выходом к тактовомувходу и-координатного линейного интерполятора, вход буферного регистра соединен с одним из выходов блокараспределения информации, а управляющий вход блока вторых ключей - спервым выходом блока управления,Блок.управления содержит двухразрядный регистр сдвига, выходы которо.го соединены с первым и вторым выходами блока, управляющий вход - с 65 выходом генератора импульсов сдвига, а установочный вход - с выходом пер вого элемента ИЛИ, подключенного входами к. элементу запуска и к выходам третьего и четвертого ключей,первый вход третьего ключасоединен с запускающим входом блока, с первым входом второго элемента ЙЛИ и через, первый элемент задержки - с нулевым входом второго триггера, единичный выход которого связан с вторым входом третьего ключа, а единичный входа элементом предварительной установки и с нулевым входом третьего триггера, единичный выход которого соединен с первым входом четвертого ключа, а единичный вход - с выходом второго . Элемента ИЛИ, второй вход которого через второй элемент задержки связан ;с управляющим входом блока и с вторым входом четвертого ключа.Сущность изобретения заключается в том, что определяется величина, обратная времени отработки кадра следующим образом.Пусть надо отработать некоторые перемещения по координатам ДХ, ДУ, ЬЕ, ЬАЬВ, М, ЬЯ с контурной ско-. ростью Ч.тогда по Формуле, определяемой компановкой конкретного станка, для которого осуществляется программирование, определяется модуль пространственного вектора . В слу- чае декартовой системы координат, - это корень квадратный из суммы квадратов элементарных приращений (в слу. чае использования угловых координат Формула несколько усложняется). Затем определяют время отраббтки кадра, как величину с-, а затем частоту отра Фботки кадра, как величину Г=-, или,Ф Р что то же самое, Г=-.фПусть объем счетчика-распределителя, задействованного .в этом кадре, равен 100.00 О.На него необходимо подать частоту 1 100000, или Гп 100,000 Е; В Дальных системах используется эта последняя формула, так как ее легко РЕализовать с помощью обычного двоично-десятичного умножителя. Однако использование интерполятора на двоично-десятичных умно- жителях при современных требованиях (выходная частота 200 кГц) с учетом коэффициента снижения частоты 1:10 за счет принципа действия интерполятора и в 1"1 б раз -. за счет использования сглаживающих делителей, требует элементов с тактовой частотой 200 кГцх х 10 х 16=32 МГц, что практически неосуществимо. Использование интериоляторов, построенных на принципе оценоч ной Функции, позволяет без снижения точности отказаться от сглаживающихделителей и, следовательно, войти вдиапазон тактовых частот с 2 МГц,фкоторого формируется частота ГщК Г,т,е. для выбранного конкретного К=100.000,180.000.Импульсы этой частоты, поступаяна единичный вход триггера 12, устанавливают его в ф 11, при этом открывается ключ 14 и импульсы высокойчастоты генератора 13 поступают натактовый вход интерполятора 5 который начинает отрабатывать заданныйкадр, .причем импульсы высокой частоты поступают на его вход до тех пор,пока на выходе ведущей координатыне появится импульс, опрокидывающийв ф 0" триггер 12,Следующий импульс с выхода блока 154 вновь устанавливает триггер 12, в"1 ф и включает высокую частоту. Такпродолжается от окойчания отработкикадра, причем поскольку частоты навыходе блока 4 и на выходе ведущей 20координаты интерполятора 5 одинаковы, а отработка кадра заканчиваетсятогда, когда с выхода ведущей координаты уйдет К импульсов, то очевидно, что устройство реализует предложенный метод, так как К импульсов,отработанных на частоте К Е, даютК 1 время отработки й , что и треК Г Гбовалось. Сигнал фОкончание кадра"Вырабатывается интерполятором 5 и поступает на вход блока 6, который вырабатывает сигналы ИУ 1, ИУ 11, и циклработы повторяется. При этом выходныесигналы других координат интерполято-З 5ра 5 как обычно поступают на входыустройства связи с приводами стайка(не показаны).Блок 6 работает следующим образом (фиг.2).первонач; ьно наж мается эле ,нт 40кнопка22 предварительной установки и устанавливается триггер 15 в,"О", а триггер 20 в "1". После этогонажимается элемент (кнопка) 23 запуска и сигнал фПускф через элемент 45ИЛИ 17 поступает на вход регистра 18и записывает его в младший разряд "1",Эта единица сдвигается импульсамичастоты генератора 24, в результатечего на выходах регистра 18 формируются импульсы ИУ 1 и ИУ 1. Третьимимпульсом генератора 24 регистр 18фобнуляется". По окончании вводакадра появляется сигнал фОкончаниеввода" (1.Г). Если введенный кадр сбыл 55первым кадром программы, то триггер20 находится в состоянии "1", поэтому этот сигнал проходит через ключ19 и через элемент ИЛИ 17 на вход ре-.гистра 18 и запускает выработку сиг.налов ИУ 1, ИУ 11, а через элемент 21сбрасывает в "Оф триггер 20.Если же введенный кадр программыне первый, то триггер 20 находится всостоянии фО" и ключ 19 закрыт, поэ тому сигнал 1.Г лишь устанавливает в ф 1" триггер 15. Сигнал фОкончание отработки", поступающий после отработки кадра интерполятором, проходит через ключ 16, открытый единичным выходом триггера 15, и элемент ИЛИ 17 на вход регистра 18 и формирует сигналы ИУ 1 ИУ 1, а через элемент 25 сбрасывает в "0" триггер 15. Такая логика допускает включение отработки следующего кадра по окончании отработки предыдущего только"в том случае, если закончился ввод информации предыдущего кода. При вводе первого кадра пуск его отработки осуществляется непосредственно по окончании его ввода.Преимущества данного технического решения заключаются в том, что, обладая быстродействием и точностью интерполятора, работающего по принципу оценочной Функции, предлагаемое устройство для реализации способа задания скорости допускает кодирование по методу 693, что чрезвычайно важно в многокоординатных системах при числе координат. больше 3, особенно в ряде специальных станков, когда использовать другие способы задания скорости не представляется возможным.Формула изобретения1. Программное задающее устройство, содержащее блок управления, первый выход которого подключен к входам разрешения записи блока задания эталонной частоты, блока формирования частоты отработки кадра програм- . мы и л-координатного линейного интерполятора, запускающий вход которого соединеи с вторым выходом блока управления и с запускающими входами блока задания эталонной частоты и считывающего блока, подключенного выходом к входу блока распределения информации, выходы которого подключены к информационным входам блока задания эталонной частоты, блока Формирования частоты отработки кадра программы и к иинформационным входам о-координатного линейного интерполятора, ивыходов которого соединены с выходами устройства, а выход сигнала окончания интерполяции - с управляющим входом блока управления, подключенного запускающим входом к отключающему входу считывающего блока и к одному из ваходов распределения информации, причем выход блока зада. ния эталонйой частоты соединен с тактовых входом блока Формирования частоты отработки кадра программы, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены первый триггер, последовательно соединенные генератор высокой частоты и первый ключ и последовательно соединенные буферный регистр, блок вторых ключей, дешифратор, Ъяфратар и рабочий регистр, подключенный выходом к о-му информационному входу и-координатного линей ного интерполятора, и-й выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, подключенного единичным входом и выходом соответственно к выходу блока формирования частоты отра-О ботки кадра программы и к управляющему входу первого ключа, подсоединенного выходом к тактовому входу и-координатного линейного интерполятора, вход буферного. регистра соединен с одним из выходов блока распределения информации,.а управляющий вход блока вторых ключей - с первым выходом блока управления.2. Устройство по п.1, о т л.и ч а- о .ю щ е е с я тем, что блок управления содержит двухразрядный регистр сдвига, выходы которого соединены с первым и вторый выходами блока, управляющий вход - с выходом генератора импульсов сдвига, а устанбвочный вход - с выходом первого элементаИЛИ, подключенного входами к элементу запуска и к выходам третьего ичетвертого ключей, первый вход третьего ключа соединен с запускающимвходом блока, с первым входом второ-го элемента ЙЛИ и через первый элемент задержки - с нулевым входом .второго триггера, единичный выход которого связан с вторым входом третьегоключа, а единичный вход - с элементом предварительной установки и снулевым входом третьего триггера,единичный выход которого соединен спервым входом четвертого ключа, аединичный вход - с выходом второгоэлемента ИЛИ, второй вход которогочерез второй элемент задержки связанс управляющим входом блока и с вторымвходом, четвертого ключа.,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. 1.,Способы подготовки програюыи интерполяторы для контурных системчислового управления станками., МфМашиностроение", 1970, с. 86;2. Там же, с. 89.3. Там же, с. 71-84, рис. 34991376 иг. ГТираж 872Государственного комилам изобретений и отМосква, Ж, Раушс каз 131/65ВНИИП одписное тета Срытийая наб д.4/5 130 лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна Составитель В.Дианов Редактор Т.Кугрышева Техред И.Гайду Корректор А.ферен