Цифровой интерполятор
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
131077 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может бьггь использовано в системах числового программного управления токарными станками, 5Цель изобретения - расширение функциональных возможностей интерполятора, за счет обеспечения возможности нарезания цилиндрических и конических резьб. 10На фиг. 1 изображена структурная схема интерполятора; на фиг. 2 схема, поясняющая работу цифрового интерполятора при круговой интерполяции; на фиг. 3 - пример выполнения схемы блока управления. Интерполятор (фиг. 1) состоит из первого 1 и второго 2 накапливающих сумматоров, состоящих из регистров 20 3 и 4, выполненных на ТК-триггерах, работающих по заднему фронту синхроимпульса, и комбинационных сумматоров 5 и 6, блока 7 элементов ИЛИ, первого 8 и второго 9 блоков элементов И, первого 10 и второго 11 счетчиков, первого 12 и второго 13 координатных регистров, третьего 14 и четвертого 15 счетчиков, первого 16 и второго 17 регистров промежуточной 30 памяти, первого элемента ИЛИ 18, первого 19, второго 20, третьего 21 элементов И, второго 22, третьего 23, четвертого 24, пятого 25 элементов ИЛИ, блока 26 управления управляемо го делителя 27, датчика 28 резьбонарезания, а также содержит выход 29 канала координаты Е, первый 30 и второй 31 выходы блока 26 управления, второй 32 и первый 33 входы блока 40 26 управления, вход 34 интерполятора "Круговая интерполяция", вход 35 интерполятора "Линейная интерполяция", выход 36 пятого элемента ИЛИ 25, шестой 37 выход блока управления, 45 вход 38 "Резьбонарезание" интерполятора. Блок управления (фиг. 3) состоит из элемента НЕ 39, элементов И 40 и 41, элемента ИЛИ 42, элементов И 43 и 44, элемента ИЛИ 45, синхронизатора 46, элемента ИЛИ 47, элементов И 48-51, элементов ИЛИ 52 и 53, триггеров 54-56, элементов И 57-59, элементов ИЛИ 60 и 61, выход 62 первого накапливающего сумматора 1, вход 63 "Тактовая частота" интерполятора,8 2вход 64 "Установка" интерполятора, вход 65 "Запись" цифрового интерполятора, выход 66 канала координаты Х.Работа интерполятора в режиме резьбонарезания основана на том, что датчики резьбонарезания вырабатывают за один оборот, шпинделя 2048 или 4096 импульсов, поэтому для осуществления резьбонарезания необходим интерполятор с периодом (внутренней константой) 2048 или 4096, что соответствует одиннадцати- или двенадцатиразрядному сумматору. Линейно-круговые интерполяторы современных систем ЧПУ работают с диапазоном представляемых величин не менее, чем 9999999, что соответствует диапазону двоичных чи 4сел 2 . Таким образом, разрядность интерполятора в режиме линейной и круговой интерполяции в два раза больше, чем разрядность интерполятора при резьбонарезании. Для нарезания конических резьб необходимо иметь два интерполятора с сеткой в двенадцать разрядов, а в интерполяторе по оценочной функции имеется один интерполятор с разрядной сеткой в 24 разряда. Следовательно, если в режимах круговой и линейной интерполяции накапливающие сумматоры 1 и 2 использовать как единое целое, а в режиме резьбонарезания как два независимых сумматора по двенадцать разрядов, то этим достигается поставленная цель, без дополнительных затрат оборудования обеспечивается нарезание цилиндрических и конических резьб (при объеме оборудования, соответствующем двухкоординатному интерполятору по оценочной функции).Цифровой интерполятор работает следующим образом.В режиме линейной интерполяции информация распределяется по блокам интерполятора следующим образом.В регистры 16 и 17 промежуточной памяти заносятся величины 4 Е, Ь Х в дополнительном коде в первый 12 координатный регистр заносится величина ЬЕ в дополнительном коде, а во второй 13 координатный регистр - величина ЬХ в прямом коде. Для сокращения числа связей регистры 12, 13, 16 и 17 выполняются сдвиговыми и занесение информации в них осуществляется последовательным кодом младшими разрядами за 24 тактовых импульса 11- 24, поступающих по входу 65 "Запись"13107интерпалятора. Импульс управления (ИУ), поступающий с выхода центрального устройства управления системы ЧПУ (на фиг. 1 не показано) по входу 64 "Установка" переписывает величину дХ,дЕ из регистров 12, 13, 16 и 17 в счетчики 10, 11, 14 и 15 соответственно, В режиме линейной интерполяции на входе 35 интерполятора "Линейная интерполяция" имеется по О тенциал ЛИ, который поступает на второй вход элемента ИЛИ 25 и 6-й вход блока 26 управления. Выходной сигнал пятого элемента ИЛИ 25 поступает на первый вход второго элемента 5 И 20, в результате чего выход переполнения старшего разряда сумматора 6 оказывается подключенным к входу переноса младшего разряда сумматора 5, благодаря чему блоки 3-6 образуют 20 один накапливающий сумматор с количеством разрядов 24. По сигналу "Пуск" блок 26 управления начинает коммутировать импульсы частоты Г с входа 63 "Тактовая частота" в зависимости от знака оценочной функции Б в каналы Х или 2. Так при ПО, что соответствует уровню логического нуля на выходе 62 первого накапливающего сумматора 1, шаг делается по 30 оси Х и в сумматоры 1 и 2 добавляется дополнительный код ЬЕ с выходов первого счетчика 10 по цепи: первый блок 8 элементов И, блок 7 элементов ИЛИ, для чего на управляющий вход первого блока 8 элементов И через элемент ИЛИ 24 с 9-го выхода блока 26 управления поступает разрешающий потенциал, а на вход записи регистров 3 и 4 синхроимпульсы СИ 1 и СИ 2, Выходной импульс с выхода 7 блока 26 координаты Х через элемент ИЛИ 22 поступает также на вход четвертого счетчика 15 определения окончания отработки перемещения. При П с 0 (уро вень логической единицы) блок 26 коммутирует импульс частоты Е в канал координаты 2 через элемент ИЛИ 18, вырабатывает синхроимпульсы СИ 1, СИ 2 записи информации в накапливающий сумматор 1 и 2, а также потенциал, который через элемент ИЛИ 23 открывает второй блок 9 элементов И и обеспечивает подключение к входу накапливающего сумматора 1 и 2 величины д Х с выхода второго счетчика 11 по цепи: второй блок 9 элементов И, блок 7 элементов ИЛИ. Кроме того,78 4каждый импульс по координате 2 подсчитывается третьим счетчиком 14 дляопределения окончания отработки. Врежиме линейной интерполяции навход переноса младшего разряда сумматора 6 с выхода 6 блока 26 управления постоянно поступает потенциалнуля. Распределение импульсов по каналам Х, 2 продолжается до тех пор,пока не переполнятся третий 14 ичетвертый 15 счетчики. Когда на первый и второй входы блока 26 поступят сигналы переполнения этих счетчиков, блок 26 перестает коммутироватьимпульсы частоты Г. Отработка прямой,заданной величинами дХ, д 2, закончена. В этом режиме работа гибридного интерполятора практически не отличается от работы, обычного линейного интерполятора по оценочной функции, В режиме круговой интерполяциина входе 34 "Круговая интерполяция"интерполятора имеется потенциал КИ,который через пятый элемент ИЛИ 25открывает второй элемент И 20 и объединяет накапливающие сумматорыи2, а также поступает на пятый входблока 26 управления.Информация по блокам интерполятора в этом режиме распределяется следующим образом,В первый координатный регистр 12заносится величина К = Ен в дополнин .тельном коде, во второй координатныйрегистр 13 - величина 1 = Хн в прямом коде, в регистры 16 и 17 промежуточной памяти - величины д 2, ЬХсоответственно, равные д 2 = Е к - 2 Н,дХ = Х - Х (фиг. 2) также в дополнительном коде. По импульсу ИУ с входа 64 "Установка" интерполятора этивеличины переписываются соответственно в первый 10, второй 11, третий 14 и четвертый 15 счетчики. Посигналу "Пуск" блок 26 управленияначинает коммутировать импульсы частоты Г с входа 63 "Тактовая частота"интерполятора в каналы 66 и 29 координат Х и 2 через элементы ИЛИ 22 и18 в зависимости от знака оценочнойфункции вида П = Х, + Е - К, Так,при П0 (уровень логического нуля на выходе 62 накопительного сумматора 1) шаг делается по координатеЕ, при П с 0 (уровень логической единицы) - по координате Х. При П0блок 26 управления вырабатывает надевятом выходе потенциал, который че 1310778рез четвертый элемент ИЛИ 24 поступает на управляющий вход первого блока 8 элементов И, а также вырабатывает импульсы в канал 29 координаты Е и импульсы на четвертом (СИ 1) и пятом (СИ 2) выходах, поступающих на вход записи накапливаюших сумматоров 1 и 2. Это обеспечивает добавление к значению оценочной функции в накапливающем сумматоре 1 и 2 ве личины 2 Е по цепи: первый блок 8 элементов И, блок 7 элементов ИЛИ, сумматоры 1 и 2. Удвоение осуществляется за счет того, что при круго вой интерполяции к входу переноса 15 младшего разряда сумматора б присоединен шестой выход блока 26 управления, значение сигнала на котором меняется на противоположное пс каждому импупьсу частоты Г на входе синхро низации блока 26 управления. Таким образом, шестой выход блока 26 управления заменяет собой младший разряд сумматора оценочной функции. Выходной импульс координаты Е с перво- -" го выхода 30 блока управления 26 поступает на счетный вход первого счетчика 10, добавляя к его содержимому единицу (тем самым уменьшая на еди-.ницу в соответствии с алгоритмом кру" гавай интерполяции по оценочной функции величину Е, так как она хранится в первом счетчике 10 в дополни" тельном коде), а импульс с третьего выхода блока 26 управления через пер вый элемент ИЛИ 18 поступает на счетный вход третьего счетчика 14.При Б0 блок 26 управления вырабатывает потенциал на восьмом выкоде, который через третий элемент 40 ИЛИ 23 посуе на управляющий вход второго блока 9 элементов И, а также импульсы по координате Х СИ 1., СИ 2, поступающие на вход накапливающих сумматоров 1 и 2. Это приводит к добавлению к значению оценочной функции П в накапливающих су;дматсрах 1 и 2 величины 2 Х в прямом коде по цепи: второй блок 9 элементов И,блок 7 элементов ИЛИ, сумматоры 1 и 2, 50 Удвоение кода осуществляется так же, как и при суммировании кода 2 ЕВыходной импульс координаты Х с второго выхода 31 блока 26 управления поступает на счетный вход второго счетчика 11, добавляя единипу, тем самым увеличивая на единицу величину Х, и на ВхОд счетчика 15 Интер"поляция заканчивается, когда на входы третьего 14 и четвертого 15 счетчиков поступит количество импульсов,равное йЕ, 6 Х соответственно. Приэтом оба счетчика 14 и 15 вырабатывают сигналы переполнения, которыепоступают на блок 26, в результатечего отработка дуги окружности прекращается. В режиме резьбонарезанияна входе 38 "Резьбонарезание" интерпалятсра присутствует потенциал резьбснарезания РН, поступающий на управляюпгий вход управляемого делителя 27,на вторые входы элементов 23 и 24 ИЛИтретьи входы элементов И 18 и 22, апотенциалы ЛИ, КИ отсутствуют. Поэтому на выходе пятого элемента ИЛИ25 - ноль, второй элемент И 20 закрыт и связь между накапливающимисумматорами 1 и 2 отсутствует. Сумматоры 1 л 2 независимы. Информацияраспределяется по блокам следующимобразом. Величина 1 (шаг резьбы вдольоси Х) заносится в прямом коде вовторой координатный регистр 13,где занимает не более двенадцатимладших разрядов, так как эта величина не может быть больше, чем 4096,т.е. не более, чем число импульсовдатчика резьбонарезания за один оборот шпинделя. Величина К (шаг резьбы)вдаль аси Е заносится в прямом кодев старшие двенадцать разрядов первого координатного регистра 12, чтоосуществляется благодаря делению надве пачки импульсов Т 1-Т 24 с входа65 "Записи" интерполятора управляе"мым делителем 27 при подаче на негопотенциала РН. Псэтому величина К недоходит вправо на двенадцать разрядов, что эквивалентно сдвигу влевона те же двенадцать разрядов. Величины 4 Е и ЬХ заносятся как и в режимахКИ и Л 1 в дополнительном коде в регистры 16 и 17 промежуточной памяти состветственно. По импульсу ИУ на установочном входе 64 величины К, 1 Ь Еи ьХ переписываются из регистров 12,13 и 16, 17 в счетчики 10, 11 и 14,15 соответственно. По сигналу "Пуск",засинхронирсванному маркерным (И)сигналом датчика резьбонарезания,с заданного выхода датчика 28 резьбонареэания импульсы частоты датчика Г начинают поступать в качествесигналов СИ 1, СИ 2 на входы суммирования накаппивающих сумматоров 1, 2.Так как на входах третьего 23 и чет1310778 вертого 24 элементов ИПИ имеется потенциал резьбонарезания РН, то оба элемента ИЛИ 23, 24 открыты, и их выходные потенциалы держат открытыми одновременно оба блока 8 и 9 элементов И. Поэтому каждый импульс СИ 1 и СИ 2 добавляет к содержимому сумматоров 1 и 2 величины К и "1" соответственно, Сигналы переполнения комбинационных сумматоров 5 и 6 стробируются в первом 19 и третьем 21 элементах И, открытых по третьим входам потенциалом РН, импульсами СИ 1 и СИ 2, выходные импульсы третьего 21 и первого 19 элементов И через второй 22 и первый 18 элементы ИЛИ поступают на выход каналов координат Х и Е интерполятора соответственно, а также подсчитываются четвертым 15 и третьим 14 счетчиками соответственно. Так продолжается до тех пор, пока на стробирующие входы этих счетчиков не поступит соответственно Ь Е и ЬХ импульсов. При этом оба счетчика переполняются, и их сигналы переполнения поступают на первый и второй входы блока 26 управления, который запрещает прохождение частоты Г в виде сигналов СИ 1 и СИ 2 на входы сумми-. рования сумматоров 1 и 2. Отработка заданного участка резьбы закончена.Преимущества предлагаемого интерполятора для использования в системах для токарных станков очевидны, так как он объединяет в себе простоту 35 и быстродействие интерполятора, построенного по оценочной функции, с широкими возможностямиинтерполятора, построенного на ПДА.Блок 26 управления (фиг. 3) рабо тает следующим образом.Сигналом "Предустановка" (ПУ) триггеры 54 и 55 сбрасываются в ноль, В режиме линейной интерполяции на пятом входе блока 26 присутствует по тенциал ЛИ, который через элемент ИЛИ 42 поступает на входы элементов И 41 и 44. Поэтому, если на выходе элемента ИЛИ:45 - единица, то частота Г через элемент 41 поступает на входы элементов И 48-51, на счетный вход триггера 56 и через элементы ИЛИ 60 и 61 на четвертый и пятый вы-. ход блока 26 управления в качестве сигналов СИ 1., СИ 2, Потенциал ЛИ пос-тупает также в качестве разрешающего потенциала на входы элементов И 48 и 49. Сигнал "Пуск" проходит через 8элемент И 44, открытый по второму входу выходным сигналом элемента ИЛИ 42, и через элемент ИЛИ 47 поступает на Б-входы триггеров 54 и 55. Триггеры устанавливаются в состояние единицы, и их единичные потенциалы поступают соответственно на входы элементов И 48, 50 и 49, 51 и элемента ИЛИ 45, с выхода которого сигнал открывает элемент И 41. Но так как имеется потенциал ЛИ, то в зависимости от знака оценочной функции импульсы частоты Г появляются при П0 на выходе элемента И 49 и, следовательно, на выходе элемента ИЛИ 53, а при П ъ 0 на выходе элемента И 48 и, следовательно, на выходе элемента ИЛИ 52.Так продолжается.,пока сигналы переполнения третьего 14 и четвертого 15 счетчиков не сбросят в ноль триггеры 54 и 55. При этом элементы И 48 и 49 закрываются, исчезает единица на выходе элемента ИЛИ 45 и закрывается элемент И 41, В режиме круговой интерполяции на шестом входе блока 26 имеется потенциал КИ. В результате теперь будут работать элементы И 50 и 51, распределяя по каналам координат Х и Е импульсы частоты й, причем при Н0 открывается элемент И 51 - шаг по Х, а при 00 открывается элемент И 50 - шаг по 2.Кроме того, так как открывается элемент И 57, то на шестой выход блока 26 управления проходит выходной сигнал с единичного плеча триггера 56, который переключается по заднему фронту каждого импульса частоты Х.В режиме резьбонарезания на восьмом входе блока 26 имеется потенциал РН. В результате частота Г через элемент И 40 поступает на входы элементов И 58 и 59. Сигнал "Пуск" проходит через элемент И 43 на вход синхронизатора 46, по сигналу с маркер- ного выхода датчика резьбонарезания появляется на его выходе, и через элемент ИЛИ 47 поступает на единичные входы триггеров 54 и 55. Триггеры устанавливаются в единицу, и их выходные сигналы открывают элементы И 58 и 59, в результате чего импульсы частоты Кчерез элементы И 58 и 59 и элементы ИЛИ 60 и 61 начинают поступать на четвертый и пятый выходы блока 26 управления как сигналы СИ 1 и СИ 2. Так продолжается до того момента, пока триггеры 54 и 55 сиг 1.310778налами переполнения третьего 14 н четвертого 15 счетчиков на сбросятся в ноль и закроются элементы И 58 и 59.Таким образом, введение в интерполятор дополнительных первого и вто рого накапливающих сумматоров, первого 19, второго 20, третьего 2 элементов И, первого 18, второго 22, третьего 23, четвертого 24, пятого 25 элементов ИЛИ, управляемого дели теля 27, датчика 28 резьбонарезания, третьего 14 и четвертого 15 счетчиков, а также первого 16 и второго 17 регистров промежуточной памяти расширяет функциональные возможности цифрового интерполятора, работающего по оценочной функции за счет обеспечения воэможности нарезания цилиндрических и конических резьб.Формула изобретенияЦифровой интерполятор, состоящий из первого и второго координатных регистров, выходы которых подключены к информационным входам соответственно первого и второго счетчиков импульсов, счетные входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, а выходы - с информационными входами соответственно первого и второго блоков элементов И, выходы которых соединены с входами блока элементов ИЛИ, причем вход "Пуск" интерполятора подключен к управляющему входу блока управления, а вход "Тактовая частота" интерполятора - к входу синхронизации блока управления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функцнональных возможностей за счет обеспечения возможности нарезания пдлиндрических и конических резьб, в интерполятор введены два накапливающих сумматора, каждый из которых состоит из последовательно соединенных комбинационных сумматоров и регистров, причем первые входы каждого комбинационного сумматора подключены к вы - ходам соответствующего регистра, а вторые входы - к выходам блока элементов ИЛИ, а также первый, второй, третий, четвертый, пятый элементы ИЛИ, первый, второй, третий элементы И, управляемый делитель, датчик резьбо нарезания, первый и второй регистры промежуточной памяти, выходы которых подключены к информационным входам соответственно третьего и четвертогосчетчиков, а выходы переполнения этихсчетчиков подключены соответственнок первому и к второму входу блока уп.равления, третий и четвертый входыкоторого соединены с задающим и маркерным выходами датчика резьбонарезания, а пятый н шестой входы - спервым и вторым входами пятого элемента ИЛИ и являются входами "Круговаяинтерполяция" и "Линейная интерполяция" цифрового интерполятора, а вы-,ход пятого элемента ИЛИ подключенк первому входу второго элемента И,седьмой вход блока управления подключен к выходу первого накапливающего сумматора, выход переполнениякомбинационного сумматора которогоподключен к первому входу первогоэлемента И, а третий выход блока управления подключен к первому входупервого элемента ИЛИ, четвертый выходблока управления подключен к входузаписи регистра первого накапливающего сумматора и к второму входу пер.вого элемента И, а пятый выход блокауправления - к входу записи регистра второго накапливающего сумматораи к первому входу третьего элементаИ, выход переполнения комбинационного сумматора второго накапливающего сумматора соединен с вторым входом второго и третьего элементов И,а его вход переноса соединен с шестым выходом блока управления, седьмой выход которого соединен с первымвходом второго элемента ИЛИ, выходкоторого подключен к счетному входучетвертого счетчика и является выходом канала координаты Х цифрового ин"терполятора, восьмой и девятый выходы блока управления соединены с пер-,вым входом третьего и четвертого элементов ИЛИ соответственно, вторыевходы которых объединены между собойи подключены к третьим входам первогои третьего элементов И, а также к управляющему входу управляемого делителя и восьмому входу блока управления,являющегося входом "Резьбонарезание"интерполятора, выход управляемогоделителя подключен к входу записипервого координатного регистра, приэтом выход первого элемента ИЛИ подключен к счетному входу третьегосчетчика и является выходом каналакоординаты Е интерполятора, выходытретьего и четвертого элементов ИЛИ11 1310778 12подключены к управляющим входам со- четвертого счетчиков объединены межответственно второго и первого бло- ду собой и подключены к установочков элементов И, а выход первого эле- ному входу блока управления, являю- мента И подключен к второму входу щемуся входом "Установка" интерполяпервого элемента ИЛИ, выход второго 5 тора, а входы записи первого, втоэлемента И подключен к входу перено- рого регистров промежуточной памяти, са комбинационного сумматора второго вход записи второго координатного накапливающего сумматора, выход тре- регистра и стробирующий вход управтьего элемента И - к второму входу ляемого делителя объединены между второго элемента ИЛИ, управляющие 10 собой и подключены к входу "Записьф входы первого, второго, третьего и цифрового интерполятора.
СмотретьЗаявка
4005906, 03.01.1986
ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ В-2190
КОШКИН ВЛАДИМИР ЛЬВОВИЧ, ГОРБЕНКО ЭДУАРД ТИХОНОВИЧ, СИМЕЦКИЙ ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ
МПК / Метки
МПК: G05B 19/18, G05B 19/4103
Метки: интерполятор, цифровой
Опубликовано: 15.05.1987
Код ссылки
<a href="https://patents.su/8-1310778-cifrovojj-interpolyator.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Цифровой интерполятор</a>
Предыдущий патент: Система управления технологическими процессами
Следующий патент: Цифровой линейный интерполятор
Случайный патент: Пресс-форма для литья под давлением