Функциональный интерполятор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (Ю 4 G 05 В 19/415

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ „

Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Щ, 1 . „, °

l г. (,Ь I

s (21) 4097652/?4-24 (22) 24.07.86 (46) 23.03.88. Бюл.lt - ll (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (7?) H.М.Водонозов, М.Н.Запруднов, Л.H.Ðàññóäîâ и JI.Â.Ñóõîâàðîâ (53) 621.503.55(088.8) (56) Патент СИА 1(- 4084083, кл. G 05 В 19/18, опублик. 1978.

Анторское свидетельство СССР

N 1168900, кл. G 05 В 19/415, 1984. (54 ) ФУНКЦИОНАЛЬН1 1Й ИНТЕРПОЛЯТОР (57) Изобретение относится к числовому программному управлению и предназначено для формирования сигналов управления на станки и роботы, имеющие ведущую координату. Целью изобретения является повынение точности интерполятора путем обеспечения предельно высокой степени равномерности выходной частоты. Интерполятор содержит генератор 1 импульсон, делитель .2 частоты, счетчики ведущей 3 и ведомых координат, два 5 и 12 ключа и узел управления 13. В него внедено два дополнительных коммутатора 6,9 и два 10 и 11 счетчика для распределения импульсов. Устройство позволяет перерабатывать не информацию о приращениях в кадрах Ь Х, ЬУ, Ь Х, а предварительно подготовленные на основании ее коды коэффициентов деления Ь?/ЛХ, 2/ЬУ и обратные им величины. Этим обеспечивается строгая равномерность поступления импульсон

I на выходи интерполятора и возможность интерполяции при 6 2 (Ь Х(ЬУ,...).

4 ил.

1ЗВЗЗО1

Изобретение относится к числовому программному управлению и может найти применение н автоматических системах резьборезных, зубообрабатынающих и намоточних станков, а также роботов, обслуживающих конвейеры и поточные линни

Цель изобретения — повышение точности интерполятора путем обеспече- 10 ния предельно высокой степени равномерности виходной частоты по каждой координате и возможности обрабатывать программы со всеми возможными соотношениями в кадре ЬЕ bÕ(bY... ) 15

ЬЕ ЬХ(ЬХ)...bX(bY...) О, но

ЬЕ QО.

Последнее условие является признаком функциональной интерполяции, .при которой перемещение ведомых ко- 20 ординат Х,Х,... осуществляется в функции перемещения ведущей координати

Z а остановка последней ведет к останону ведомых.

На фиг,-1 изображена схема предлагаемого интерполятора; на фиг.2 — временные диаграммы его работы; на фиг.3 — узел управления; на фиг.4генератор импульсов, делитель частоты и счетчик. 30

Функциональный интерполятор .(Аиг ° 1) содержит генератор 1 импульсов, делитель ? частоты, счетчик 3 ведущей координаты и по числу ведомых координат триггеры 4, первый ключ 5, первый коммутатор 6, первый 7 и второй 8 счетчики импульсов, второй коммутатор 9, третий 10 и четвертый

11 счетчики, а также один на все

P координати второй ключ 1? и узел 13 управления, включающий в себя пульт

14, счетчик 15 кадров, блок 16 памяти и элемент 17 задержки.

Важной особенностью устройства является его способность перерабаты- 45 вать не инАормацию о приращениях в кацрах bX, b Х, ЬЕ, а предварительно поцготовленные на основании ее коды коэАфициентов деления ЬЕ/ЬХ, b Е/ЬХ„, . и обратные им величины. Этим обеспечивается строгая равномерность поступления импульсов на выходы интерпо.пяторз и возможность интерполяции при dZ c bX(bY, ° ..) °

Если представить отношение ЬЕ/ЬХ в виде

К = --,. =с6+ р

Л. . ЬХ где nL, — целая часть коэААициента деления; остаток деления, то

bZ = g bX + P = (ЬХ - f3 ) Ы+ Р(М+1) (2} т.е. д Е импульсам ведущей координаты соответствует КдХ импульсон ведомой координаты, из которых ЬХ -p импульсов AopMHpóåòñÿ при коэффициенте деления К, а 1 импульсов — при коэффициенте деления e6 + 1. Таким образом, любой кадр программи может бить разбит с помощью интерполятора на два полукадра, в каждом из которых обеспечивается равномерная частота выходных импульсов. Аналогичное соотношение имеет место при ЬЕ (< ЬХ, если поменять их местами в (1), т.е. К = dХ/ЬЕ, и сАормировать признак умножения вместо деления.

Обозначим ЬХ, = Π— признак деления; dX = 1 — признак умножения;

ЬХ = <6+ 1 — левая часть коэффициента деления, увеличенная на единицу;

ДХз = P — остаток деления; оо — код переполнения, соответствующий результату деления на нуль.

Функционирование устройства рассмотрим на примере отработки nporpaMмы, состоящей из двух кадров, в первом из которых ЬЕ = 15, Ь Х = 16, bY = 18 (кадр О), а но втором ЬЕ = — 5, Ь Х = 1О, ЬY = О (кадр 1).

До начала работы производится подготовка управляющей инАормации. В процессе подготовки выполняется деление приращения по ведущей координате Ь Е на приращение по ведомой координате ЬХ, ЬХ в каждом кадре. Для тех кадров, где d Z ЬХ(ЬХ), первой части информационного слова Ь Х,, (ЬХ,) присваивается значение

ЬХ (ЬХ ) = О. Для остальных кадров, имеющих dЕ < dX(ЬХ), присваиваетсяДХ (ЬХ,) = 1 и производится деление

bX(bY) на ЬЕ. Результат деления в каждом кадре представляется в виде слова ЬХ,, dX, Ь Х,, где Ь Х, — знаковый разряд, Ь Х вЂ” старшая часть, ЬХ вЂ” младшая часть, которое заносится в блок памяти узла управления под адресом, соответствующим йомерукадра.

В нашем случае для первого. кадра

ЬЕ 3 dY ° 3 — 2- — = 1—

ЬХ б ЬЕ 15 для второго кадра

1383301 И 1

= ОО— У 0

ЬХ ао °

1 °

AZ 5 в результате чего управляющая программа -имеет вид 5

N0: bx,— О 6Х вЂ” 3, Ь Хэ=3, ЬУ, =1, ЬУ=2, У,=З,

N1: ЬХ,=I, ЬХ =2,ЬХ =оо, bY, = О, ЬУ =оо, У = 1, hZ=5.

Интерполятор работает следующим образом.

В исходном состоянии контакт

"Пуск" узла 13 управления разомкнут, а сигналы "Сброс" и "Запись" установлены на входах сброса и записи элементов устройства.

При нажатии кнопки "Пуск" на пульте 14 узла 13 управления снимается сигнал "Сброс" ° В счетчик 3 ведущей координаты по информационному входу заносится код b,Z нулевого кадра.

Рассмотрим работу устройства на одну ведомую координату (например, Х), когда кадры программы имеют вид

20

N0: 6Х, = О, bX = 3 hX 3

ZZ= !5, — 1э ЬХ- .= 2 hX (— переполнение) °

При этом состояния первого 6 и второго 9 коммутаторов, таковы, что выход второго счетчика 8 через комму-" татор бподключен квыходу интерполятора, а через коммутатор 9 — к входу вычитания третьего счетчика. Импульсная последовательность генератора 1, поделенная в делителе 2, поступает на. управление ведущей координатой Е, на входы вычитания счетчиков 3 и 8 45 и на S-вход триггера 4. Единичный сигнал триггера 4 поступает на С-вход счетчика 7,, разрешая запись в него кода дХ, присутствующего на информационной инне счетчика 11 ° Одновремен" но открывается первый ключ 5, пропуская импульсы генератора 1 на вход вычитания счетчика 7 и на первый вход коммутатора 6. Но коммутатор 6 закрыт по первому входу сигналом,Ь Х, = О, поэтому на выход интерполятора импуль сы не проходят.

Каждый третий импульс ведущей координаты Е устанавливает в "0" второй счетчик 8. При этом сигнал "1" с выхода счетчика проходит через коммутатор 6 на выход интерполятора и че-. рез коммутатор 9 на вход вычитания третьего счетчика 10 ° Так как в счетчике 10 первоначально записан код

АХ = 3, через три таких такта этот счетчик устанавливается в "0". Сигнал

"1" с его выхода уменьнит на единицу код четвертого счетчика 11.

Уменьщенный на единицу код (bX, — 1) поступает на вход второго счетчика 8 импульсов и, начиная с этого момента (т.е. с десятого импульса по координате Z) каждыи второй импульс ведущей координаты Е устанавливает в "0" второй счетчик импульсов, который посылает через коммутатор 6 импульсов на выход интерполятора, Через b,Z = 15 импульсов счетчик

3 устанавливается в "0". Сигнал "1" с

его выхода в момент присутствия "1" на инверсном выходе триггера 4 прохо;, дит через ключ 12, увеличивая на единицу адрес очередного кадра в узле

13 управления. Происходит смена кадра.

Во втором кадре после установки в

"1" триггера 4 импульсы генератора проходят через первый ключ 5 на вход вычитания первого счетчика 7 и первый вход коммутатора 6. Так как Х, — 1 в этом кадре, коммутатор б открыт по первому входу и закрыт по . второму. Поэтому импульсы проходят на выход интерполятора. Через каждые

hX = 2 импульса первый счетчик 7 устанавливается в "0". Соответствующий этому состоянию сигнал "1" устанавливает в "0" триггер 4, закрывая первый ключ 5 до прихода следующего импульса на S-вход триггера 4 и координату Е. Через пять импульсов координаты Е установится в "0" счегчик 3, инициируя смену кадра.

Аналогично обрабатывается информация по координате Y.

В это же время в канале координа-. ты У ни одному из импульсов ведущей координаты Е не удается пройти на четвертый выход интерполятора, так как hY> > ЬЕ; уже через ЬЕ = 5 импульсов устанавливается в "0" счетчик 3, инициируя смену кадра в узле

13 управления.

Таким образом, устройством осуществляется автоматическое разбиение кадра 0 на два полукадра: на первые

1383301

:— — ——

i! 1)1)ШШцйш)1);)1иЫ )С Ы )1)1)1 (6 1 ),Ф

))) щ )1) )1) 1) щ ))! Ji! I ) i!Q) Ql jlllt f ц )) ) ) 1 ) щ щ 11 щщ ц Яд ш) )

) ) ) i девять импульсов Е приходится три импульса Х, на оставшиеся шесть импульсов также три импульса Х; на первые три импульса 7, приходится шесть им5 пульсов У, на оставшиеся 12 импульсов Z — 12 импульсов Y. В каждом по лукадре импульсы на ведомые координаты поступают строго равномерно. В кадре 1 равномерность импульсов обес- 10 печивается целочисленным коэффициентом деления.

Формула изобретения

Функциональный интерполятор, содержащий генератор импульсов, подкли= ченный через делитель частоты к входу вычитания счетчика ведущей координаты и в каждой ведомой координате— к S-входу триггера, прямой выход которого соединен с входом записи первого счетчика и с первым входом пер- . вого клича, второй вход которого соединен с генератором импульсов, а выход . — с входом вычитания первого счетчика импульсов ведомой координаты, выход которого подключен к первому R-входу триггера, второй R-вход сброса которого объединен с входами сброса счетчика ведущей координаты, первого и второго счетчиков импуль/ сов, делителя частоты и выходом сброса узла управления, выход записи которого подключен к одноименному входу счетчика ведущей координаты, а соответствующий информационный

35 выход - к информационному входу этого счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом второго ключа, к второму входу которого подклюКаРр д чен инверсный выход триггера, а к выходу — вход узла управления, о т— л и ч а и шийся тем., что, с целью повышения точности, он содержит в каждой ведомой координате первый и второй коммутаторы и третий и четвертый счетчики импульсов, причем выход первого ключа соединен с первым входом первого коммутатора, первый вход второго коммутатора объединен с Я-входом триггера и с входом вычитания второго счетчика импульсов

Ф

9 выход которого подключен к его первому входу записи и к вторым входам первого и второго коммутаторов, выход второго коммутатора соединен с входом вычитания третьего счетчика импульсов, выход которого объединен с входом вычитания четвертого счетчика импульсов, и с вторым входом записи второго счетчика импульсов, третий вход записи которого объединен с входами записи второго, третьего и четвертого счетчиков импульсон и ныходом записи узла управления, а выход сброса — с входами сброса первого, третьего и четвертого счетчиков импульсон, информационная шина четвертого счетчика импульсов соединена с информационньп)и входами первого и второго счетчиков импульсов. первый информационный выход узла управленияс упранляющимн нходами первого и второго коммутаторов, второй информаIDAHO HHIIH BbIZOP, — C HHAOPMHUHOHHbiM входом четвертого счетчика импульсов, а третий информационнь)й ныход— с информационным входом третьего счетчика импульсон.

Я аРа

13833П1

Составитель И.йвецРедактор Н.Бобкова Техред М.Ходанич

Корректор А.Зимокосов

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб,, д.4/5

Заказ 1296/45

Производственно-полиграйическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4