Устройство для измерения угла в системах числового программного управления

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах числового программного управления станками. Целью изобретения явилось расширение области применения. Расширение функциональных возможностей и области применения заключается втом, что устройство в состоя нии обеспечить поворот радиуса-вектора на заданный угол, т.е. произвести измерение угла . Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, состоящее из первого реверсивного счетчика, элемента ИЛИ кругового интерполятора, элементов И, счетчика импульсов, линейного интерполятора , трех триггеров, дополнительно введены со второго по четвертый элементы ИЛИ, четвертый триггер, с восьмого по десятый элементы И. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК!

1 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАН И Е И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ (я)5 G 05 В 19/405, 19/18

w. iuUIOS :;..-,., 1й3г.НТЙ.: TkXii;;;

F2,„ .ЬЛИО Г К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ! (21) 4951011/24 (22) 28.06.91 (46130.08.93. Бюл. N. 32 (71) Центральный научно-исследователь1ский институт технологии машиностроения

72) В.Jl. Кошкин, P.Ã. Иванцов, Э.Т. Горбен1 о, А.Г. Пилипенко. Н,П, Сарбашева, Ю.А. Сиецкий и А.И. Лапандин (56) Байков В.Д. Смолов В.Б. СпециализироУ ванные процессоры: итерационные алгоитмы и структуры. М.: Радио и связь, 1985, . 235.

Авторское свидетельство СССР

f+ 1495749, кл. G 05 В 19/405, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

СИСТЕМАХ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММОГО УПРАВЛЕНИЯ !

Изобретение относится к области автоатики и вычислительной техники и может

ыть использовано в системах числового рограммного управления станками.

Цель изобретения — расширение облати применения устройства, На фиг. 1 изображена схема устройства; а фиг. 2 — графическая аналогия первого тапа работы; на фиг. 3 — графическая анаогия второго этапа работы; на фиг. 4 — граическая аналогия заключительного этапа аботы; на фиг. 5 — вариант выполнения хемы линейного интерполятора; на фиг. 6хема накапливающего сумматора.

Устройство состоит из кругового интеролятора 1, построенного по принципу цифровых дифференциальных анализаторов, еверсивных счетчиков 2 — 5, счетчика 6, инейного интерполятора 7, элементов И 8

17, элементов ИЛИ 18 — 21, триггеров 22—

„„. Ы„„1837257 А1 (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах числового программного управления станками, Целью изобретения явилось расширение области применения, Расширение функциональных возможностей и области применения заключаетсяя в том, что устройство в состоя нии обеспечить поворот радиуса-вектора на заданный угол, т.е. произвести измерение угла, Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, состоящее из первого реверсйвного счетчика, элемента ИЛИ кругового интерполятора, элементов И, счетчика импульсов, линейного интерполятора, трех триггеров, дополнительно введены со второго по четвертый элементы ИЛИ, четвертый триггер, с восьмого по десятый элементы И. 6 ил.

25, генератора 26, причем реверсивные счетчики 2,3 являются рабочими счетчиками интерполятора 1.

Линейный интерполятор 7 (фиг. 5) состоит из двух накапливающих сумматоров 27, 28, элементов И 29, 30, регистра 31.

Перед началом работы информация распределяется по блокам устройства следующим образом. В счетчики 2,3 заносятся соответственно Хн, У вЂ” декартовы координаты точки, для которой необходимо измерить угол р>, образуемый радиусом-вектором этой точки и осью Х, Устройство работает следующим образом. Режим работы запускается сигналом

"Пуск измерения". Этот сигнал поступает на единичные входы триггеров 22 и 25 и устанавливает их в единицу.

Как только триггер 22 установится в единицу, открывается элемент И 12 и импульсы

1837257 генератора 26 начинают проходить через элемент ИЛИ 18 на вход кругового интерполятора 1, а также через элемент ИЛИ 19 на вычитающий вход счетчика 4. Т.к. триггер 23 сброшен в ноль, то открыты элементы И

9,10, и выходные импульсы координаты Х кругового интерполятора 1 поступают через элемент И 9 на вычитающий вход реверсивного счетчика 2, а выходные импульсы координаты У вЂ” на суммирующий вход счетчика

3.

Такая коммутация выходов кругового интерполятора 1 и входов счетчиков 2, 3 соответствует повороту радиуса-вектора точки с координатами Хн1, Ун против часовой стрелки (см. фиг. 2). Так продолжается до тех пор, пока радиус-вектор не совместится с осью У, т,е. пока не появится сигнал обнуления счетчика 2, который сбросит в ноль триггер 22, а также пройдя через элемент ИЛИ 20, установит триггер 23 в единицу, В этот момент счетчик 2 будет находиться в нулевом состоянии, в счетчике

3 будет находиться величина R радиуса-вектора точки (Х, Ун), а в счетчике 4 — количество импульсов в дополнительном коде, прошедших на вход кругового интерполятора 1.

Известно, что для кругового интерполятора, построенного на цифровых дифференциальных анализаторах, имеется прямая пропорциональная зависимость между количеством импульсов, прошедших íà его вход, и углом поворота радиуса-вектора точки, координаты которой находятся в рабочих счетчиках интерполятора. Поэтому в счетчике 4 к этому моменту оказалась величина вдополнительном коде, прямо пропорциональная углу ру между радиусом-вектором точки (Хн, Ун) и осью У или, что то же самое, величина угла в едини -. цах отсчета кругового интерполятора.

Т.к, триггер 23 установлен в единицу, то открывается элемент И 13, и импульсы генератора 26 начинают проходить на суммиру-. ющие входы счетчиков 6,4, а также через: элемент ИЛИ 18 на вход кругового интерпо-. лятора 1, кроме того, открыты элементы И 8, 11 и импульсы с координаты Х кругового интерполятора 1 поступают на суммирующий вход счетчика 3. Такая коммутация выходов кругового интерполятора 1 и его рабочих счетчиков соответствует вращению радиуса-вектора по часовой стрелке (фиг. 3).

Вращение происходит до совмещения его с осью Х, т.е, до появления сигнала обнуления счетчика 3, который сбросит в ноль триггер

23 и установит в единицу триггер 24. К этому времени в счетчике 6 будет подсчитано количество импульсов, поступивших на вход

55 кругового интерполятора 1 при повороте радиуса-вектора на 90, т.е. фактически величина (pip в отсчетах кругового интерполятора 1, В счетчике 4 будет находиться в прямом коде величина (- + рэо), равная р», т.е. величина угла, образуемого радиусом-вектором точки (Хн. Ун) и осью Х в отсчетах кругового интерполятора 1. При прохождении счетчика 4 через нулевое состояние возникнет сигнал нуля счетчика 4, который однако не повлияет на работу схемы, т.к. триггер 24 и так находится в нуле.

Целью следующего этапа вычислений является пересчет значения угла р» в счетчике 4 из единиц отсчета угла интерполятора в нужные нам единицы: градусы, угловые минуты или радианы.

Для этого на первый вход линейного интерполятора 7 подаются кодовые сигналы счетчика 6, которые содержат вычисленную величину o — количество отсчетов кругового интерполятора 1 на угол 90 ; на вход второй координаты подается код 90 или

Л

5400 или в зависимости от необходимой нам единицы измерения, После установки триггера 24 в единицу открывается элемент И 14, и импульсы генератора 26 начинают проходить на вход аргумента линейного интерполятора 1; однако работа кругового интерполятора 1 на данном этапе в режиме измерения угла является несущественной.

Импульсы с выхода первой координаты линейного интерполятора 7 через элемент

ИЛИ 19 поступают на вычитающий вход счетчика 4, а импульсы с выхода второй координаты — через элемент И 15, открытый единичным сигналом с триггера 25, поступа1от на суммирующий вход счетчика 5. Так продолжается до обнуления счетчика 4, сигнал нуля которого через элемент ИЛИ 21 сбросит триггер 24. Процесс окончен. В счетчике 5 находится величина искомого угла в заданных единицах измерения. Отработка первого режима закончена. В счетчиках 2 и 3 находятся соответственно Х» и У» — координаты искомой точки.

Рассмотрим работу устройства при использовании его для задания угла, т,е. нахождения координат (Х,, У,) точки, лежащей на окружности заданного радиуса R с центром в начале координат, радиус-вектор которой образует с осью Х заданный угол у)».

Перед началом работы информация распределяется следующим образом, В счетчик

3 заносится величина R, в счетчик 5 — величина угла р» в заданных единицах измере1837257

20

45

55 ния, триггер 25 находится в произвольном состоянии, остальные счетчики и триггеры сброшены в ноль, а триггер 23 через элемент ИЛИ 20 устанавливается в единицу.

Импульсы генератора 26 через элемент И 13 начинают проходить на суммирующие входы счетчиков 4,6, а также через элемент

ИЛИ 18 на вход кругового интерполятора 1. . При этом, т.к, триггер 23 установлен в единицу, открыты элементы И 8,11, что соответствует вращению радиуса-вектора по часовой стрелке (фиг.3).

Когда радиус-вектор совместится с осью Х, сигнал нулевого состояния счетчика 3 сбросит в ноль триггер 23 и установит триггер 24 в единицу. В этот момент в счет: чиках 6 и 4 находится величина 0, т.е, :. количество импульсов кругового интеополя . тора 1, приходящееся на 90 поворота. Кодо: вые выходы счетчика 6 подаются на.входы

, первой координаты линейного интерполятора 7, на входы второй координаты необходимо подать код 90 или 5400 или . о

Когда триггер 24 установится в единицу, импульсы с генератора 26 через И 14 начи: :нают проходить на вход аргумента линейно : го интерполятора 7 и через элемент ИЛИ 18

: на вход кругового интерполятора 1, При этом, т.к. триггер 23 в нуле, открыты элементы И 9, 10. Эта коммутация соответствует : вращению против часовой стрелки радиуса: .вектора (фиг, 4)..Импульсы с выхода второй

: . координаты линейного интерполятора 7 че: рез элемент И 16, открытый единичным потенциалом с инверсного выхода триггера

: :25, проходят на вычитающий вход счетчика

5. Сигнал нулевого состояния счетчика 5, : :пройдя через элемент И 17; открытый еди: ничным потенциалом инверсного выхода триггера 25, и через элемент ИЛИ 21, сбра, :сывает триггер 24 в ноль. Процесс закончен, : :;В счетчиках 2 и 3 находятся соответственно

: Хк и Ук —. координаты искомой точки.

Необходимо заметить, что сигнал обнуления счетчика 4 не может возникнуть до

": сигнала обнуления счетчика 5, т,к. в счетчи: : ке 4 записан код, соответствующий поворо:ту на 90 в отсчетах кругового

: интерполятора 1 в то время, как в счетчике, 5 записан код угла (в общепринятых или необходимых измерениях).

Формула изобретения

Устройство для измерения угла в систе:мах числового программного управления, :содержащее первый реверсивный счетчик,,.:первый элемент ИЛИ, выход которого сое::::динен с входом аргумента кругового интер:полятора. первый выход которого

:.подключен к первым входам первого и второго элементов И, второй выход которого подключен к первым входам второго и третьего элементов И, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам второго реверсивного счетчика, кодовые выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами кругового интерполятора, выходы третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам третьего реверсивного счетчика, выход генератора импульсов подключен к первым входам пятого, шестого и седьмого элементов И, ко вторым входам которых подключены прямые выходы первого, второго и третьего триггеров соответственно, выход пятого элемента И подсоединен к первому входу первого элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход шестого элемента И, разрядные выходы счетчика импульсов соединены с группо информационных входов линейного интерполятора, к входу аргумента которого подключен выход седьмого элемента И и третий вход первого элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения области применения, в него дополнительно введены второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, восьмой, девятый и десятый элементы И и четвертый триггер, причем S-входы первого и четвертого триггеров подключены к входу "Пуск измерения" устройства, R-вход четвертого триггера и первый вход второго элемента ИЛИ подключены к входу "Пуск задания" устройства, выход нулевого состояния второго реверсивного счетчика соединен с R-входом первого триггера и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с S-входом второго триггера, R-вход которого соединен с выходом третьего реверсивного счетчика и S-входом третьего триггера, R-вход которого подключен выход четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу нулевого состояния четвертого реверсивного счетчика, второй вход — к выходу десятого элемента И, первый вход которого подключен к выходу нулевого состояния первого реверсивного счетчика, а второй вход — к первому выходу девятого элемента И и инверсному выходу четвертого триггера, и рямой выход которого подключен к первому входу восьмого элемента И, второй вход восьмого и девятого элементов И соединен с первым выходом линейного интерполятора, второй выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, выходы восьмого и девятого

1837257 элементов И соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами первого реверсивного счетчика, выход нулевого состояния которого подключен к второму входу десятого элемента И, к вторым входам первого и четвертого элементов И подключен прямой выход второго триггера, инверсный выход которого подключен к вторым входам второго и третьего элементов И, суммирующий вход четвертого реверсивного счетчика соединен со счетным входом

5,счетчика импульсов, а к вычитающему входу подключен выход второго элемента

ИЛИ, 1837257

gD 5h001 уход к эууеууеуууууу ипи О

А Од ореудуе г

Вмход 7 к

9иене исаи ет <5 /6

Риг. о

om счет Ри2. б

Составитель Н.Сарбашева

Техред М.Моргентал Корректор Н.Король редактор Т.Коляда аказ 2864 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Ра шская наб. а/5

Производственно-издатеявскии комбинат "Патент", г, Ужгород, уп.Гагарина. 101