Цифровой линейный интерполятор

 

ЦИФРОВОЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТОР , содержащий генератор тактовых импульсов, первый, второй, третий и четвертый счетчики импульсов, первый и второй регистры, отличающийся тем, что, с целью упрощения схемы и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения функционирования с программированной скоростью подачи по одной координате, в него введены первый и второй делители с переменным коэффициентом деления , шесть элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, соединенные входами соответственно с выходс1ми первого, второго, третьего, четвертого, пятого , шестого элементов И, причем первые входы шестого и третьего элементов И подключены к шине Интерполяция по Y , первые входы пятого и второго элементов И - к шине Интерполяция по X, первый вход четвертого элемента И - к шине Координата X, а первый вход тт.зрвого элемента И к шине КоординатаY, второй его вход связан с выходом первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, с вторыми входами второго, четвертого и шестого элементов И и с управляющими входами первого регистра, первого счетчика импульсов и второго счетчика импульсов , подключенного установочным входом к шине Отношение скоростей по координатам X и Y , а выходом - к счетному входу первого счетчика импульсов, соединенного выходом с информационным входом первого регистра , подключенного BUXoiiOM к установочному входу второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления , связанного выходом с вторыми входами третьего и пятого элементов И, а информационным входом - с счетными входами второго и третьего счетчиков, с выходом генератора тактовых импульсов и с информационным .,входом первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, подключенного установочным входом к выходу второго регистра, соединенного информационным входом с выходом четвертого счетчика импульсов, а управляющим входом - с управляющим входом четвертого счетчика импульсов с шиной Частота вращения шпинделя и с управляющим входом третьего счет чика импульсов, подключенного установочным входом к шине Скорость подачи привода, а выходом - к счетному входу четвертого счетчика им пульсов .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А

3(51) G 05 В 19/415

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3391055/18-24 (22) 05.02.82 (46) 07.01.84. Бюл. Р 1 (72) A.A.Oõoòèí и. В.А.Новичихин (53) 621.50.355(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР (500518, кл. Г 05 B 19/18, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

)) 551611, кл. С, 05 В 19/18, 1975 (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий генератор тактовых импульсов, первый, второй, третий и четвертый счетчики импульсов, первый и второй регистры, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения схемы и расширения функциональных воэможностей за счет обеспечения функционирования с программированной скоростью подачи по одной координате, в него введены первый и второй делители с переменным коэффициентом деления, шесть элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, соединенные входами соответственно с выходами первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого элементов И, причем первые входы шестого и третьего элементов И подключены к шине "Интерполяция по (", первые входы пятого и второго элементов И вЂ” к шине "Интерполяция по Х", первый вход четвертого элемента И вЂ” к шине "Координата

Х", а первый вход, — ервого элемента Ик шине "Координата Y ", второй его вход свяэан с выходом первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, с вторыми входами второго, четвертого и шестого элементов И и с управляющими входами первого регистра, первого счетчика и лпульсов и второго счетчика импульсов, подключенного установочным входбм к шине "Отношение скоростей по координатам Х и Y ", а выходом — к счетному входу первого счетчика импульсов; соединенного выходом с информационным входом первого регистра, подключенного выхо (ом к установочному входу второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления, связанного выходом с вторыми входами третьего и пятого элементов

И, а информационным входом — с счетными входами второго и третьего счетчиков, с выходом генератора тактовых импульсов и с информационным,,входом первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, подключенного установочным входом к выходу второго регистра, соединенного информационным входом с выходом четвертого счетчика импульсов, а управляюшим входом - с управляюшим входом четвертого счетчика импульсов с шиной "Частота вращения шпинделя" и с управляющим входом третьего счет чика импульсов, подключенного установочным входом к шине "Скорость подачи привода", а выходом — к счетному входу четвертого счетчика им-! пульсов.

1065825

Изобретение отнОсится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления станками.

Известен линейно-круговой интерполятор, содержащий основной и задающие счетчики, умножители, дешифраторы, элементы совпадения, делители, триггеры и элемент задержки (1) .

Недостатком известного устройства является сложность реализации и, как следствие, низкая надежность работы.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой линейный интерполятор, содержащий последовательно соединенные блок управления, генератор l5 импульсов, делитель частоты, выход которого подключен к первому входу второго счетчика, второй вход первого счетчика подключен к выходу первого блока сравнения и к первому входу 2О блока управления, а выход первого счетчика подключен к входу первого блока сравнения, второй вход которого соединен с вторым входом делителя частоты и выходом первого регистра 25 приращений, вход которого соединен с одним из выходов блока управления, один из выходов которого через второй регистр приращений подключен к третьему входу делителя частоты и к первому входу второго блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу второго счетчика, а выход второго блока сравнения подключен к вторым входам второго счетчика и блока управления, а также третий счетчик, первый вход которого подключен к второму входу первого счетчика, третий блок сравнения, первый вход которого подключен к второму входу первого счетчика,тре- 40 тий блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом третьего счетчика, второй вход которого подключен к выходу второго регистра приращений, а выход подключен к третье- g5 му входу блока управления и к второму входу третьего счетчика и четвертый блок сравнения, первый вход которого подключен к выходу четвертого счетчика, второй вход четвертого блока сравнения соединен с выходом первого регистра, а выход четвертого блока сравнения — с четвертым входом ,блока управления и с с вторъм входом четвертого счетчика (2J .

Недостатками указанного устройства являются необходимость в задании координат точки в виде приращений по отношению к предыдущему значению

Кроме этого, алгоритм скорости изменения приращений по каждой координате задается извне, что усложняет программирование.

Цель изобретения — упрощение устройства и расширение его функциональ.ных возможностей за счет обеспечения 65 функционирования с програмглированной скоростью подачи по одной координате °

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой линейный интерполятор, содержащий генератор тактовых импульсов, первый, второй, третий и четвер тый счетчики импульсов, введены первый и второй делители с переменным коэффициентом деления, шесть элементов И, первый и второй элементы

ИЛИ, соединенные входами соответственно с выходами первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого элементов И, причем первые входы шестого и третьего элементов И подключены к шине "Интерполяция поY " первые входы пятого и вторсго элементов И вЂ” к шине "Интерполяция по

X", первый вход четвертого элемента И вЂ” к шине "Координата X", а первый вход первого элемента И вЂ” к шине "Координата Y ", второй его вход связан с выходом первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, с вторыми входами второго, четвертого и шестого элементов И и с управляющими входами первого регистра, первого счетчика импульсов и второго счетчика импульсов, подключенного установочным входом к шине

"Отношение скоростей по координатам

X nY", а выходом — к счетному входу первого счетчика импульсов, соединен ного выходом с информационным входом первого регистра, подключенного выходом к установочному входу второго де. лителя частоты с переменным коэффициентом деления, связанногс выходом с вторыми входами третьего и пятого элементов И, а информационным входомс счетными входами второго и третьего счетчиков, с выходом генератора тактовых импульсов и с информационным входом первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, подключенного установочным входом к выходу второго регистра, соединенного информационным входом с выходом четвертого счетчика импульсов, а управляющим входом — c управляющим входом четвертого счетчика импульсов, с шиной "частота вращения шпин деля" и c у п р. а в л яHю Dщ им входом третьего счетчика импульсов, подключенного установочным входом к шине "скорость подачи привода", а выходом — к счетному входу четвертого счетчика импульсов.

На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого интерполятора, на фиг.2 — потенциальная диаграмма его работы.

Интерполятор содержит генератор

1 тактовых импульсов, третий счетчик

2 импульсов, второй счетчик 3 импульсов, первый делитель 4 с переменным коэффициентом деления, второй регистр

5, четвертый счетчик 6 импульсов, 1065825

В

" вых

n . ) ьоnj и о о "л

Т вых õ — = n, =4/ññ Х второй делитель 7 частоты с переменным коэффициентом деления, первый регистр 8, первый счетчик 9 импульсов, первый и второй элементы ИЛИ 10 и 11, первый, второй, третий., четвертый, пятый и шестой элементы И 12-17. 5

Устройство работает следующим образом.

Высокий логический уровень подан на шину "Инт X", разрешая прохождение импульсов с выхода делителя 4 с )Q переменным коэффициентом деления через элементы И 13 и ИЛИ 10 на вход блока управления шаговым двигателем по оси,Y, а импульсов с выхода делителя 7 с переменным коэффициентом деления через элементы И 16 и ИЛИ

11 на вход блока управления шаго- вым двигателем по оси Х.

При этом датчик частоты вращения шпинделя вырабатывает импульс- О ную последовательность с частотой которая является функцией угловой скорости вращения шпинделя.

Передний фронт каждого импульса частоты 1Х переписывает содержимое счетчиков б и 9 соответственно в регистры 5 и 8 памяти, а задний фронт каждого импульса сбрасывает в ноль содержимое. счетчиков б и 9. Так как предлагаемое устройство состоит из двух идентичных каналов, рассмотрим для простоты первый из них, состоящий иэ счетчиков 2 и б, регистра. 5 памяти и делителя 4 с переменным коэффициентом деления. Генератор

1 импульсов вырабатывает тактовую 35 последовательность импульсов частоты 1о . При этом на установочный вход счетчика 2 подается код требуемой скорости коэффициент К определяющий коэффициент пересчета. счетчика 2.. 4g

Число импульсов, поступающих иа вход счетчика 6 с выхода счетчика 2 эа время, равное периоду импульсов частоты 1х, равно: л . )

VX

45 о " где Pq — период импульсов частоты, период импульсов с выхода генератора 1.

Число N будучи переписано в регистр 5 памяти будет определять коэффициент деления делителя с переменным коэффициентом деления. делителй

4 с переменным коэффициентом деления и частота импульсов на его выходе будет равна 55 о f o "о sblx g = х Kg х

Таким образом, для К, . — const частота импульсов 4 Bq,x. éðÿ ñ прогорци60 ональна угловой скорости вращения шпинделя, т.е. при подачи частоты на блок управления шаговым приводом будет осуществляться равномерная подача режущего инструмента 65 (в миллиметрах на оборот вращения шпинделя).

Вторая часть схемы, состоящая из счетчиков 3 и 9, регистра 8 памяти и делителя 7 с переменным коэффициентом делений эквивалейта ранее рассмотренной, за исключением. того,что вместо импульсов частоты fx на вход устройства подается частота f eb,< с выхода делителя 4 с переменным коэффициентом деления.

При этом., как и рассматривалось ранее, число импульсов, поступившие на вход счетчика 9 за период между двумя импульсами частоты 1 вых, будет равно где Тв,х — период импульсов частоты, л; — коэффициент, задающий соотношения между скоростями Vx g Vq

Очевидно, что частота импульсов на выходе делителя 7 с переменным коэффициентом деления будет равна

Таким образом, частота импульсов на выходе делителя 7 с переменным коэффициентом деления будет пропорциональна угловой скорости вращения шпинделя и требуемой скорости подачи

В рассматриваемом случае скорость М будет определяться частотой 1Вы„, а скорость 7х — частотой 1 ц„

При подаче высокого логического уровня на вход "Инту".скорость Чх будет задаваться коэффициентом )< а скорость будет определяться коэффициентом

К дополнительным воэможностям предлагаемого устройства относится работа без интерполятора с программированной скоростью подачи по одной из координат при подаче высокого логического уровня на шину "Х" или соответственно. При этом коэффициент И устанавливается равным нулю. В этом случае предлагаемое устройство, так как оно осущесТвляет равномерную подачу режущегО инструмента (в миллиметрах на оборот вращения шпинделя) может быть использовано для нареэания точных резь "

4 чОб5825

БМл. х ,. C»

Редактор Ю.Середа Tc..".:ред С. Легезэ Корректор А.Дэятко

Заказ 11044/48 Тира)к 847 Подписное

ВНИИПИ Государстн"-нного комитета СССР по делам изобретениИ и открытий

3.13035, Москва, К-35,. Раумская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", z,ужБород, ул.ПЯОектнаЯ, 4