Линейно-круговой интерполятор

Союз Советских Социалистических РеспубликОп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(45) Дата опубликования описания 18,05,77(51) М. Кл,- Ср 05 В 19/18 Государственный комитет Совета Мнннстров СССР по делам изобретений н открытий(54) ЛИНЕЙНО-КРУГОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для использования в системах программного управления стенками с несколькими одновременно работающими инструментами,Известен двухкоординатный линейный интерполятор, построенный на двоичных умножителях, который содержит постоянную память для хранения программ окружности единичного радиуса и устройства, поз воляющие осуществлять умножение программы интерполяции окружности единичного радиуса на величину требуемого радиуса, и осуществляет линейную и круговую интерполяцию, но использует при этом прин цип двоичного умножителя и хранения программы единичной окружности 11.Недостатком этого интерполятора является невозможность одновременного управления работой двух суппортов, 20Известен также линейный интерполятор с изменяемой структурой, построенный на принципе двоично-десятичного умножителяОн может осуществлять одновременное управление работой нескольких рабочих орга 2нов (до трех), но не в состоянии обеспечить одновременное управление нарезаниемдвух цилиндрических резьб и круговую интерполяцию 2,Наиболее близким техническим решениемк изобретению является линейно-круговойинтерполятор, содержащий первый блок задания скорости, импульсный датчик и покаждой координате счетчик импульсов ипоследовательно соединенные управляющийключ, реверсивный счетчик, блок ключейи сумматор, выход которого подключен куправляющему ключу другой координаты 3,Недостатком такого интерполятора является его непригодность для одновременного управления работой двух инструментов, что приводит к необходимости использования в таких случаях двух дорогостоящих интерполяторов и сужает функциональные возможности интерполятора.Целью изобретения является расширениефункциональных возможностей линейно-кругового интерполятора.Это достигается тем, что в интерполяторвведены второй блок задания скорости, перИнтерполятор состоит из реверсивных счетчиков 1, 2, кодовые выходы которых через блоки ключей 3, 4 присоединены ко входам сумматоров 5, 6.Выход импульса переполнения сумматора 5 является первым выходом интерполятора и, кроме того, присоединен через управляющий ключ 7 ко входу реверсивного счетчика 2, а через седьмой элемент И 8 и второй элемент ИЛИ 9 - ко входу счетчика импульсов 10.Выход импульса переполнения сумматора 6 являетсявторым выходом интерполятора и, кроме,"фого, присоединен через уп 1; 55 60 вые элементы И, НЕ, ИЛИ, второй и третий элементы И, последовательно соединенные четвертый и пятый элементы И, втрой элемент НЕ и шестой элемент И и по каждой координате седьмой и восьмой элементы И, второй элемент ИЛИ и последовательно соединенные третий элемент НЕ, девятый элемент И и третий элемент ИЛИ, Причем выходы седьмого и восьмого элементов И каждой координаты через второй элемент ИЛИ подключены ко входу счетчика импульсов данной координаты, выход счетчика импульсов первой координаты через четвертый элемент И подключен ко входу третьего элемента НЕ данной координаты и через 15 последовательно соединенные первые элементы И и НЕ - к одному из входов восьмого элемента И данной координаты, соединенного со вторым блоком задания скорости, выход счетчика импульсов второй 20 координаты подключен ко входу третьего элемента НЕ данной координаты и к одному из входов пятого элемента И, Выход первого блока задания скорости соединен через второй элемент И со входом первого 25 элемента ИЛИ, импульсный датчик подключен ко входам девятых элементов И и через третий элемент И - к другому входу первого элемента ИЛИ, выход которого через шестой элемент И подсоединен ко вхо- зО ду восьмого элемента И второй координаты и к одним из входов третьих элементов ИЛИ, выходы которых соединены с управляющими входами блоков ключей соответствующих координат, Выходы сумматоров под ключены ко входам седьмых элементов И обеих координат, причем выходы сумматоров и выход восьмого элемента И перво - координаты являются выходами интерполятора, 40На фиг. 1 показана функциональная схема интерполятора; на фиг, 2 - четверть интерполируемой окружности с соответствующими обозначениями исходных и конечных точек участка круговой интерполяции, 45 равляющий ключ 11 ко входу реверсивногосчетчика 1, а через седьмой элемент И 12и втрой элемент ИЛИ 13-ко входу счетчика импульсов 14, Выход первого блока задания скорости 15 через второй элементИ 16 и первый элемент ИЛИ 17 подключен к управляемому входу шестого элемента И 18, через третьи элементы ИЛИ 19и 20 связан с управляющими входами блоков ключей 3 и 4, а через восьмой элементИ 21 - со вторым входом второго элемента ИЛИ 9.Выход импульсного датчика 22 черездевятые элементы И 23, 24 соединен совторыми входами третьих элементов ИЛИ19, 20, а через третий элемент И 25 - совторым входом первого элемента ИЛИ 17,Выход сигнала нулевого состояния (сигналапереполнения) счетчика 10 присоединен через третий элемент НЕ 26 к управляющемувходу девятого элемента И 23, а черезпятый элемент И 27 и второй элементНЕ- к управляющему входу шестого элемента И 18,Выход сигнала нулевого состояния (сигнала переполнения) счетчика импульсов 14присоединен через четвертый элемент И 29и третий элемент НЕ 30 к управляющемувходу девятого элемента 24 ко второмувходу пятого элемента И 27, через первыйэлемент И 31 и НЕ 32 - к управляющемувходу восьмого элемента И 33.Второй блок задания скорости 34 связан через восьмой элемент И 33 с тре -тьим выходоминтерполятора и вторымвходомвторого элемента ИЛИ 13,На фиг. 2 обозначены: Я - радиус интерполируемой окружности Хн,Ун и Хк,Уккоординаты начальной и конечной точекучастка интерполяции, а ф и ) - углынаклона радиуса М к оси Х в начальнойи конечной точках.Интерполятор может работать в четырехрежимах за счет изменения своей структуры,В первом режиме интерполятор представляет собой круговой интерполятор, постренный по принципу цифрового дифференциального анализатора, способный осуществлятьодновременное управление работой толькоодного рабочего органа стакана,Во втором режиме интерполятор преобразуется в устройство управления нарезанием конических резьб, способное управлятьнарезанием такой резьбы инструментом одного из рабочих органов.В третьем режиме блоки интерполяторапреобразуются в два совершенно независимыхустройства, а именно, в линейный цвухксординатный интерполятор и устройство уп30 равления прямолинейными перемещениями,причем каждое иэ устройств может осуществлять независимое управление, своим рабочим органом,В четвертом режиме блоки интерполято 5ра преобразуются таким образом, что превращаются в два совершенно независимых устройства управления нарезанием цилиндрическихрезьб, каждое из которых может осуществлятьуправление отдельным рабочим органом,10Рассмотрим работу предлагаемого интерполятора последовательно в каждом режиме.,Пля организации структуры, соответствующей первому режиму, в интерполяторвводится управляющий потенциал первого режима Р 1, который открывает ключи 7, 11и элементы И 8, 12, 16, 29, благодарячему элемент 8 и элемент И 12 через элементы ИЛИ 9, 13 подключают выходысигналов переполнения сумматоров 5 и 6ко входам счетчиков 10, 14.Ключи 7, 11, открытые тем же потенциалом, реализуют перекрестные связи между выходами импульсов переполнения сумматоров 5, 6 и входами реверсивных счетчиков 1, 2, Открытый элемент И 16 обеспечивает прохождение задающей частоты свыхода первого блока задания скорости 15через элементы И 18 и элементы ИЛИ19,20 к управляющим входам блоков ключей 3, 4, Элемент И 20 передает сигналнулевого состояния счетчика 14 на входэлемента И 27,Работает круговой интерполятор следующим образом,Координаты исходной точки дуги (см,фиг. 2) Хн, Ун заносятся в прямом кодев реверсивные счетчики 1 и 2, соответственно, а величины Ь У =У-УиьХ = Хк-Хнв дополнительном коде-в счетчики 10 и 14,При этом единичный сигнал с выхода элемента НЕ 28 откроет элемент И 18 и часгота с выхода блока задания скорости 15через элементы И 16, ИЛИ 17, И 18, ИЛИ 419, 20 начинает поступать на управляющие входы блоков ключей 3 и 4.Каждый импульс, поступивший на входыключей, вызывает суммирование текущихзначений фукций Х;=РсоаЧ; иУ; =Яби 9;, хранимых в реверсивных счетчиках 1 и 2, с содержимым сумматоров 5 и 6, в которых накапливаются значения интегралов функций4 ЬИсеЕЮвЮ и рыл дир вычисляемые в лисирет-ЕЕ9 н Чнном цифровом виде как сумма текущих значений функций Х = Х(Я и У = У(ф) при единичных приращениях аргумента, т.е, когдаимеет место );,= ф;+160 Импульсы переполнения сумматоров 5и 6 являются выходными импульсами интерполятора по первому и второму выходу,соответственно, причем каждый импульспереполнения сумматора 5 подсчитываетсясчетчиком 10 и уменьшает на "1" текущеезначение функции 38 щ) хранимой в реверсивном счетчике 2, В то же время каждый импульс переполнения сумматора 6 подсчитывается счетчиком 14 и увеличивает на11 11 текущее значение функцииЗсобЯхранимойв реверсивном счетчике 1. Благодаря этому .осуществляется двойное интегрирование дифференциального управления вида у + у =О,поэтому с выходов сумматоров 5, 6 снимаются унитарные коды, пропорциональныедч=дЗьЬр и дх= дВ соьФТак будет продолжаться до тех пор, пока счетчики 10, 14 не установятся в нулевое состояние и по цепи элементов И иНЕ 27, 28 закроется элемент И 18. Вэтот момент закончится интерполяция дуги(фиг. 2) инструмент переместится в точкус координатами ХК, УкВо втором режиме интерполятор представляет собой устройство управления нареэанием конических резьб, для организации этойструктуры в него вводится управляющийпотенциал второго режима Р 2, который открывает элементы И 8, 12, 25, 29. Этообеспечивает поступление импульсов переполнения сумматоров 5 и 6 через элементы И 8 и 12 и элементы ИЛИ 9, 13 навходы счетчиков 10, 14,связь выхода сигнала цулевого положения счетчика 14 через элемент И 29 со входом элемента И 27и связь выхода импульсного датчика 22, установленного на шпинделе станка, черезэлементы И 25 и ИЛИ 17 со входом элемента И 18,При работе в этом режиме выходные импульсы датчика 22 с выхода элемента И18 через элемент ИЛИ 19,20 поступают науправляющие входы блоков ключей 3, 4.Поступление каждого импульса на входы блоков ключей 3, 4 обеспечивает прибавлениек содержимому сумматора 5 кода шага резьбы Я , занесенного предварительно в реверсивный счетчик 1, а к содержимому сумматора 6 - кода подъема резьбы на оборотЬ , занесенного предварительно в реверсивный счетчик 2. В результате этого импульсы переполнения будут выходить с выходов сумматоров 5, 6 с частотой, пропорциональной 2 и ъ, что и обеспечивает нужный режим движения резца.Счетчики 10, 14 определяют момент окончания нареэания резьбы и закрывают элемент И 18 по цепи элементов 27, 28.где Р - объем сумматора.Следовательно, когда на элемент И 27 поступит с выхода счетчика 10 сигнал, закрывающий элемент И 18, с первого и второго выходов интерполятора уйдет количество импульсов, точно равное ЬХ и ьУУстройство управления линейными перемещениями работает следующим образом,55 Это достигается благодаря занесению в нихдополнительного кода длины резьбыи конечного значения высоты подъема резьбы Н.В третьем режиме интерполятор представляет собой комбинацию линейного двухкоординатного интерпопятора и устройства управления прямолинейными перемещениями,которые работают совершенно независимо.Для организации такой структуры в интерполятор вводится управляющий потенци Оал третьего режима РЗ, который открывает элементы И 16, 21, 31, 33 и поступает на второй вход элемента И 27, Благодаря этому организуется связь первогоблока задания скорости 15 через элементы И 16, ИЛИ 17, И 18, 21 и ИЛИ 9 свыходом счетчика 10, а также связь второго блока задания скорости 34 черезэлемент И 33 - с третьим выходом устройства и через элемент ИЛИ 13 - со входом счетчика 14,Линейный интерполятор работает следующим образом,Величины перемещений ЬХ и аУ заносяься в счетчики 1 и 2. Счетчик 10, период 25которого равен объему сумматора 5 (6),устанавливается в состояние нуля. Импульсы с выхода блока 15 по цепи элементов16, 17, 18, 29, 20 поступают на управляющие входы блоков ключей 3, 4 и, одновременно, через элементы И 21 и ИЛИ 9 на вход счетчика 10, При этом коды приращений суммируются в сумматорах 5, 6,а импульсы переполнения сумматоров являются унитарными кодами, поступающими 35на выходы,Особенностями линейного интерполяторапо сравнению с другими линейными интерполяторами, построенными на принципеВША (цифро-дифференциального анализатораявляется способ определения моментаокончания отработки участка, основанныйне на подсчете количества выходных импульсов на выходе каждой координаты, а наподсчете количества суммирований величин 45ьХ ийУ, которое должно быть равно объему сумматора, Действительно можно записать:Рк РхьХ= - и дУ=Р 50 Величина перемещения в дополнительномкоде заносится в счетчик 14, Импульсычастоты, определяющей скорость подачи свыхода второго блока задания скорости 34,через элемент И 33 поступают на третийвыход устройства и через элемент ИЛИ 13 на вход счетчика 14. Сигнал переполнения счетчика 14 по цепи элементов 31, 32закрывает элемент И 33, Отработка линейного участка заканчивается,В четвертом режиме интерполятор работает как два совершено независимых устройства управления нарезанием цилиндрическойрезьбой.,Пля этого в интерполятор вводится управляющий потенциал четвертого режима Р 4,который открывает элементы И 8, 12,23, 24, 29. Величина шагов нареэаемых резьб В и В заносится в реверсивныесчетчики 1, 2, длины нареэаемых резьбЬ ИЬ- в счетчики 10, 14, Нарезание резьбы осуществляется за счет поступления импульсов с выхода датчика 22 черезэлементы И 23, 24 на управляющие входыблоков ключей 3, 4, Благодаря этому коды шагов резьб суммируются в сумматорах5, 6 и импульсы переполнения сумматоровявляются выходными унитарными кодами.Выходные импульсы подсчитываются счетчиками 10, 14, а сигналы переполненияэтих счетчиков закрывают через элементыНЕ 26 или 30 элементы И 23 или 24, соответственно, при этом нареэание соответствующей резьбы заканчивается,Так как менее 5% деталей содержатсферические поверхности и менее 1% - конические резьбы, то основными режимамиработы интерполятора являются третий ичетвертый режимы, использование которыхпозволяет осуществлять одновременное управление работой двух инструментов фактически одним интерполятором и делает применение второго интерполятора не нужным,что обеспечивает значительное снижениестоимости системы.Формула изобретенияЛинейно-круговой интерполятор, содержащий первый блок задания скорости, импульсный датчик и по каждой координате счетчик импульсов и последовательно соединенные управляющий ключ, реверсивный счетчик, блок ключей и сумматор, выход которого подключен к управляющему ключу другой координаты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, в него введены второй олок задания скорости, первые элементыИ, НЕ, ИЛИ, второйи третий элементы И, последовательно соединенные четвертый и пятый элементы И, второй элемент НЕ и шестой элемент И и по каждой координате седьмой и восьмой элементы И, второй элемент5 ИЛИ и последовательно соединенные третий элемент НЕ, девятый элемент И и третий элемент ИЛИ, причем выходы седьмого и восьмого элементов И каждой координаты через второй элементИЛИ подключены ко входу счетчика импульсов данной координаты, выход счетчика импульсов первой координаты через четвертый элемент И подключен ко входу третьего элемента НЕ данной координаты и через последовательно соединенные первые элементы И и НЕ - к одному из входов восьмого элемента И данной координаты, соединенного со вторым блоком задания скорости, выход счетчика импульсов второй координаты подключен ко входу третьего элемента НЕ цанной координаты и к одному из входов пятого элемента И, выход первого блока задания скорости соединен через второй элемент И со вхсьдом первого элемента ИЛИ, импульсный 25 датчик подключен ко входам девятых элементов И и через третий элемент И к другому входу первого элемента ИЛИ, выходкоторого через шестой элемент И подсоединен ко входу восьмого элемента И второйкоординаты и к одним из входов третьихэлементов ИЛИ, выходы которых соединеныс управляющими входами блоков ключей соответствующих координат, выходы сумматоров подключены ко входам седьмых элементов И обеих координат, причем выходысумматоров и выход восьмого элемента Ипервой координаты являются выходами интерполятора,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССРМ 260973 М. Клф Ь 06 Сг 7/30 от26,08,68 г,2, Авторское свидетельство СССРМ 503211, М, Кл, Сг 05 В 19/18 от03.09.73 г.3, Дригваль П. П, Цифровые дифференциальные анализаторы, М., "Советскоерадиоф, 1970 г. стр 7-8, 395,дыяод быходГ Выход 3Составитель В, СухихРедактор 3. Афанасьева Техред М икович Корректор Б, ЮгасЗаказ 457/22 Тираж 106 2 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород ул. Проектная, 4