Интерполятор

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ бова Советскив

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 12.II.1968 (№ 1216914/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано ОЗ.V1,1970. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 22.1Х.1970

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Ю. В. Попов и В. Е. Дубецкий

Заявитель

ИНТЕРПОЛЯТОР

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к системам программного управления станками.

Известны интерполяторы линейные, координатные, содержащие оперативное запоминающее устройство, блоки скоростей и ускорений, арифметическое устройство, блок фазовых преобразователей и устройство записей.

Предлагаемый интерполятор отличается тем, что он содержит устройство ввода с перфоленты, анализаторы оперативного запоминающего устройства, устройство управления, блок формирования участка и блок контрольных счетчиков; устройство ввода с перфоленты связано с оперативным запоминающим устройством, подключенным через вентили, подсоединенные к устройству управления и арифметическому устройству на двоичных умножителях, выходы которых связанны с блоком контрольных - счетчиков; запоминающее устройство подсоединено к анализаторам оперативного за поминающего устройства, выходы которого связаны с блоком скорости и блоком формирования участка. Это позволяет механизировать подготовку вводимой информации. Применение в интерполяторе анализаторов устраняет запись на перфоленте неизменных, повторяющихся в последующих кадрах параметров скорости и участка торможения, в результате чего повышается надежность работы интерполирующей системы, уменьшается расход перфоленты и сокращается цикл подготовки информации.

На фиг. 1 дана функциональная схема ин5 терполятора; на фпг. 2 — кадр вводимой информации, записанной на перфоленте; на фиг. 3 — схема анализатора оперативного запоминающего устройства.

Интерполятор содержит: фотосчитывающее

10 устройство 1; устройство ввода данных, выполненное на дешифраторе 2, схеме 3 сдвига и распределительном устройстве 4; оперативное запоминающее устройство 5; вентили 6; арифметическое устройство на двоичных

15 умножителях, содержащее координатные регистры 7 — 11, схемы совпадения 12 — 16, сборки 17 — 21, устройство записи на схемах 22 — 37, триггер 88, ячейку разноименности 89, генератор 40, ячейку 41 запрета, схему 42 выделе20 ния одиночной посылки, вентиль 48, сборку 44, тумблеры 45 — 49, кнопки 50, 51, лампу 52, блок скорости, содержащий регистр 55, схему сравнения 56, реверсивHbIH счетчик 57, анализатор 58, пнвертор 59, схему совпаде25 ния 60, сборку 61, схему совпадения 62, блок ускорений, содержащий схемы совпадения 68, генератор 64, делитель 65, сборку бб, счетчик 67 и усилитель 68, блок формирования участка, содержащий регистр 69, схему

З0 сравнения 70, схему совпадения 71, счетчик272415

8 делитель 72, анализатор 78, триггер 74 и инвертор 75, блок контрольных счетчиков 76.

Конструкция интерполятора предусматривает возможность программирования движения инструмента по прямым линиям. В случае криволинейного перемещения при программировании должна проводиться кусочнолинейная аппроксимация.

Вся начальная информация о тех нологическом процессе записывается на перфорированной телеграфной бумажной ленте в двоично-восьмеричном коде. Так как технологический процесс всегда можно разбить на ряд элементарных процессов, то считывание в интерполяторе начальной информации проводится зонами, в которых записывается информация соответствующих элементарных процессов.

Считывание информации, записанной в одной из зон перфоленты, происходит каждый раз после отработки и нформации предыдущей зоны с помощью устройства ввода данных. Эта информация записывается в оперативное запоминающее устройство и хранится там до полной обработки предыдущей зоны.

После обработки информации предыдущей зоны устройство центрального управления на схемах 88 — 44 вырабатывает им пульс Н„, характеризующий конец элементарного технологического процесса. Этот импульс дает разрешение во все устройства интерполятора на считывание информации, хранящейся в оперативном запоминающем устройстве, и запись в него информации следующей зоны перфоленты.

Обработка начальной информации производится двоичными умножителями 7 — 21, которые позволяют получить по пяти независимым каналам различное количество и частоту импульсов Н „соответственно зависящих от чисел, переписанных из оперативного за поминающего устройства ОЗУ в его регистры, и частоты импульсов H v, поступающих на его вход с устройства центрального управления.

Импульсы Н „являются управляющими сигналами рабочих органов оборудования. Каждый такой импульс — импульс унитарного кода — заставляет, переместиться рабочий орган на элементарный шаг, величина которого может меняться при смене технологического оборудования.

Для обеспечения нужного режима всего технологического процесса необходимо иметь возможность задавать на разных участках различные скорости перемещения рабочих органов оборудования. Поэтому блок скорости устроен так, что устанавливать частоту импульса Ну можно как в зависимости от числа, переписанного через оперативное запоминающее устройство с перфоленты в соответствующий триггер, так и от переключателя, находящегося на пульте управления. Конструкция интерполятора предусматривает возможность плавного изменения частоты импульсов Ну в интервале од ного элементарного технологического процесса, т. е. производить в необходимых случаях плавный разгон или торможение.

Величина ускорения устанавливается переключателем, находящимся на пульте. Конструкцией предусмотрена возможность получения постоянного и экспоненциального ускорения. Величина тормозного технологического процесса записывается на перфоленту.

Так как известно два типа систем программного управления технологическим Оборудованием — фазовая и импульсная, то необходимо преобразовать импульсы унитарного кода или в фазомодулированные сигналы для фазовых систем, или в импульсы нужной длительности и амплитуды для импульсных систем.

Этп операции по преобразованию в интерполяторе выполняются специальными устройствами, входящими в устройство записи. Преобразованные сигналы записываются на магнитную ленту с помощью пульта записи и контроля для импульсных систем и магнитофона для фазовых систем. В состав интерполятора введен блок 76 контрольных счетчиков, который дает возможность проверить и проконтролировать запись выходной информации и работу отдельных устройств во время отладки и работы интерполятора.

При записи программы для технологического оборудования необходимо разбивать весь технологический процесс на несколько элементарных процессов, каждый из которых характеризуется своей начальной информацией, записанной в отдельных зонах (кадрах) перфоленты.

Для задания инструменту оборудования перемещения по прямой линии, расположенной в пространстве произвольным образом, необходимо задавать значения, направляющих косинусов для пяти координат со своими знаками, длину линейного участка, скорость перемещения инструмента, длину тормозного пути.

На фиг. 2 приведен один кадр информации, состоящий из семи подкадров. Каждый подкадр имеет свой признак.

Первый подкадр: параметр AS — - длина линейного участка; 16 двоичных разрядов, код признака 00001;

Второй подкадр: параметры l,, v, где 1,— длина тормозного пути; 8 двоичных разрядов;

v — скорость; 8 двоичных разрядов. У обоих параметров общий код признака 01001;

Третий подкадр: направляющий косинус по координате х; 16 двоичных разрядов и знак, код признака 00101;

Четвертый подкадр: направляющий косинус по координате у; 16 двоичных разрядов и знак, код признака 01101;

Пятый подкадр: направляющий косинус по координате z; 16 двоичных разрядов и знак, код признака 10011;

272415

15 го

Шестой подкадр: направляющий косинус по координате ; 16 двоичных разрядов и знак, код признака 11011;

Седьмой подкадр: направляющий косинус по координате <; 16 двоичных разрядов и знак, код признака 10111, код границы кадра 11111, код знака «минус» 11010. Отсутствие кода знака воспринимается как знак «плюс».

Информация для пцтерполятора подготовляется .на электронно-вычислительной машине

«Минск-2». Проверку перфоленты легче всего проводить на этой же машине. Для того чтобы это было возмо?кно, кадр построен с учетом машинных команд. Под коды признаков задействованы десятичные прооелы. Коды границы и знака остались машинными. В кадр введены дополнительные машинные команды: адрес, передача адреса, записи, необходимые для ввода информации в ЭВМ «Минск-2», но не воспринимаемые интерполятором. Информация в кадре располагается по мере убывания, начиная со старшего разряда. В кадре возможна гибкость по длительности, т. е. приращение перфорируется не с 16-го разряда. а со старшего значащего. Если приращение нулевое, то оно выбрасывается, и нули не перфорируются. Гибкость исключена только во втором подкадре, так как в нем записаны два параметра. Здесь гибкость возможна лишь за счет первого параметра. Второй параметр независимо от своей величины занимает всегда восемь двоичных разрядов.

Работа интерпол ятора в автоматическом режиме осуществляется следующим образом (см. фиг. 1).

В фотосчитывающее устройство 1 вставляется перфолента. Тумблер 4б устанавливается в положение «Программный». Если скорость задается с пульта, то тумблер 47 устанавливается в одно из нечетных положений, тумблер 45 — в положение «Автоматический». Тумблер 48 устанавливается в положение, соответствующее выбранной величине ускорения; положение «Пост» тумблера 48 соответствует равномерному ускорению, а положение «Эксп» вЂ” экспоненциальному ускорению. Тумблер 49 устанавливается в поло?кение, ну?кное по программе, например в положение «Постоянное».

Нажимается кнопка 51 «Пуск». Импульсы с частотой 30 кгц вырабатываемые генератором 40, поступают на схему 42 выделения одиночной посылки, которая выдает один импульс, поступающий па вход схемы совпадения. На его второй вход поступают импульсы с генератора 40, проходящие через ячейку разноименности 89. Вентиль 48 выдает импульс, имитирующий импульс конца участка

И „.. Этот импульс, пройдя через сборку 44, поступит на фотосчитывающее устройство 1 и заставит его продернуть перфоленту на один кадр. Сигналы с фотодиодов через согласующие каскады поступают на дешифратор 2 координат и распределительное устройство 4. Сигналы с синхродорожки поступают г5

ЯО

65 на схему 8 сдвига. Дешифратор 2 координат в зависимости от кода признака открывает узлы распределительного устройства 4, которые пропускают сигналы с фотосчитывающего устройства 1 на соответствующие регистры оперативного запоминающего устройства 5.

Оперативное запоминающее устройство представляет собой семь сдвигающих регистров (по числу подкадров) со счетным входом.

Сдвиг информации внутри регистров оперативного запоминающего устройства осуществляется с поъгощью сдвпгающих сигналов, вырабатываемых схемой 8 сдвига. Сигнал

«стоп», выработанный дешифратором 2 координат, поступает в блок контрольных счетчиков для подсчета числа обработанных кадров на ячейку 41 запрета и на триггер 88. Пройдя ячейку 41 запрета, этот сигнал уже в виде импульса И,. через сборку 44 поступает на вентили б, разрешив считывание регистрами пнтерполятора информации пз оперативного запоминающего устройства 5, сотрет информацшо, хранившуюся до этого в оперативном запоминающем устройстве 5, и запустит фотосчитывающее устройство 1, вводя тем самым следующий кадр. Импульсы, генерируемые триггером 88, запущенным от сигнала

«стоп», поступят на запрещающий вход ячейки 41 запрета, прекратив тем самым ббразование импульсов И,, из сигналов «стоп». Гаким образом, после нажатия кнопки «Пуск» пнтерполятор будет находиться в следующем состоянии:

1) в оперативном запоминающем устройстве 5 хранится информация второго кадра перфоленты;

2) в регистрах всех устройств интерполятора хранится информация первого кадра перфоленты. Интерполятор может работать при: а) нормальном режиме — скорость перемещения инструмента Оборудования не изменяется; б) режиме равномерного разгона — на начальном участке элементарного технологического процесса происходит увеличение скорости от О, до v с постоянным ускорением. задаваемым тумблером 48; в) режиме неравномерного разгона — на ,начальном участке элементарного технологического процесса скорость увеличивается от

О, до v с ускорением, меняющимся по экспоненцпальному закону. где начальное ускорение устанавливается тумблером 48; г) режпме равномерного торможения — на конечном участке t, элементарного процесса скопость снпн естся От О до Од с постоянным ускорением, задаваемым тумблером 48; д) режиме неравномерного торможения— на конечном участке 1, элементарного технологического процесса скорость снижается от

v. до v, по экспоненцпальному закону, где начальное ускорение задается тумблером 48.

Рассмотрим работу интерполятора, когда скорость задается с перфоленты.

272415

После поступления второго импульса H „ информация первого кадра перфоленты, записанная в оперативном запоминающем устройстве 5, перепишется в регистры устройств интерполятора. Приращения координат спишутся в координатные регистры двоичных умножителей на схемах 7 — 21. Скорость запишется в регистр 55 блока скорости на схемах 53 — 62. Длина тормозного пути перепишется в регистр 69 блока формирования участка. Длина обрабатываемого участка перепишется в счетчик-делитель 72 блока формирования участка.

Итак, в регистр 55 записался код скорости.

В схеме сравнения 56 происходит сравнение на равенство содержимого регистра 55 и реверсивного счетчика 57. В исходном состоянии реверсивный,счетчик 57 пуст. Сигнал на выходе схемы сравнения 56 отсутствует. Значит, на выходе инвертора 59 будет импульс, который через сборку 61 подготовит к пропусканию схему совпадения 62, на второй вход которой завед ены сигналы с выходной сборки счетчика-делителя 72. На эту,сборку заведены выходы всех разрядов счетчика-делителя.

Так как второй импульс И, записал в счетчик-делитель 72 информацию о длине обрабатываемого участка, то на выходе сборки обязательно будет сигнал. Этот сигнал, пройдя схему 62 совпадения, поступит на вход схемы 60 совпадения, пропуская поступающие на нее через тумблеры 48 и 49 с делителя 65 импульсы. Эти импульсы начнут заполнять реверсивный счетчик 57, который первым же импульсом И „был установлен в суммирующий режим. Как только содержимое реверсивного счетчика 57 и регистра сравняется, схема сравнения 56 выработает импульс сравнения И,р, который, будучи проинвертированным на инверторе 59, закроет схему 62 совпадения и прекратит заполнение реверсивного счетчика 57.

Содержимое реверсивного счетчика 57 постоянно сравнивается поразрядно с содержимым делителя 65, заполняющегося от генератора 64.

Импульсы сравнения с частотой, определяемой равными разрядами, поступают со схем совпадения 63 через сборку бб на счетчик 67 для выработки кодов экспоненциальных ускорений и через схему совпадения 71 на счетчик-делитель 72.

На второй вход схемы совпадения 71 заведены сигналы с выходной сборки счетчикаделителя 72, следовательно, если в счетчике.делителе 72 записана какая-либо информация, то схема совпадения 71 подготовлена к пропусканию. Счетчи|к-делитель 72 работает в режиме вычитания. Импульсом И„, в него записывается длина обрабатываемого линейного участка, а сигналы, поступающие через схему совпадения 71, вычитаются из записанной величины.

По мере заполнения реверсивного счетчика 57 частота сипналов, поступающих со

65 сборки бб оудет, очевидно, повышаться с ускорением, определяемым выбранной величиной. Как только в реверсивном счетчике 57 запишется число, равное коду скорости, записанному в регистре 55, заполнение реверсивного счетчика прекратится, и со сборки бб им пульсы пойдут с постоянной частотой.

То же самое будет и со счетчиком-делителем 72.

Вычитание будет происходить с возрастающей скоростью, которая станет постоянной по достижении запрограммированной величины.

Содержимое счетчика-;делителя 72 постоянно сравнивается с содержимым регистра 69, куда записывается величина тормозного пути Е, В сравнении участвуют 12 старших разрядов счетчика-делителя 72. Четырьмя младшими разрядами пренебрегаем, так как с точки зрения технологических треоований погрешность, вносимая отбрасыванием четырех младших разрядов длинны обрабатываемого линейного участка при образовании участка торможения, не является критичной.

С самого начала работы импульсы со счетчика-делителя 72 поступают поразрядно на схемы совпадения 12 — 16 блока двоичных умножителей. Выходные сигналы схем совпадения 12 — 16 проходят сборки 17 — 21 и в виде импульсов унитар ного кода И, поступают в блок контрольных счетчиков 76, на сменный коммутатор 35 устройства записи для импульсных систем программного управления, на схемы 22 — 26 масштабирования фазы, откуда сигналы поступают на фазовращатели 27 — 31 и затем — на устройство записи для фазовых систем программного управления станками. Как только содержимое счетчика-делителя 72 сравняется с содержимым регистра 69, схема сравнения выработает импульс сравнения И,р, установив реверсивный счетчик 57 в режим вычитания и запустив триггер 74, импульсы с выхода которого через сборку 61 откроют схему совпадения 62. Эта схема, в свою очередь, импульсами с выходной сборки счетчика-делителя 72 откроет схе му 60 совпадения, пропуская в реверсивный счетчик 57 импульсы ускорения И,.

Так как реверсивный счетчик 57 работает теперь в режиме вычитания, то начнется понижение скорости. Это понижение будет происходить с выбранным ускорением. Частоты, поступающие со схем 63 совпадения через сборку бб и схему 71 совпадения на счетчикделитель 72, начнут уменьшаться, т. е. вычитание информации из счетчика-делителя 72 замедлится.

Как только содержимое счетчика-делителя 72 станет равным нулю, отсутствие сигнала на его выходной сборке закроет схему 71 совпадения, прекратив поступление импульсов скорости ИI в счетчик-делитель 72; закроет схему 62 совпадения, закрыв тем самым схему 60 совпадения и прекратив поступление импульсов ускорения И в реверсивный

272415

ЗО

55 счетчик 57 и, пройдя инвертор 75, поступит на сборку 44 в виде импульса конца участка И, . Этот импульс И„запустит фотосчптывающее устройство для ввода следующего кадра, сотрет содержимое координатных регистров 7 — 11 блока двоичных умножителей, спишет в устройства интерполятора информацию кадра, храяящегося в оперативном запоминающем устройстве 5. Затем очистит его, установит фазовращатели в положение

«плюс», погасит триггер 74 и поступит на анализатор 58 по скорости и анализатор 73 по участку торможения.

В различных технологических процессах возможны следующие варианты отработки скорости v и тормозного пути 1,:

1) v и l, — изменить по сравнению с предыдущим кадром;

2) v и 1, — сохранить в том же виде, что и в предыдущем кадре;

3) v изменить, l, сохранить в том же виде. что и в предыдущем кадре;

4) l, изменить, v сохранить в том >ке виде, что и в предыдущем кадре.

Для удобства программирования в интерполяторе предусмотрено следующее. В первом из перечисленных случаев интерполятор работает в обычном порядке. Во втором случае скорость и тормозной путь не перфорцруются. В соответствующих регистрах оперативного запоминающего устройства запишутся нули. В этом случае анализаторы 58 и 78 оперативного запоминающего устройства по о и 1, не пропустят на соответствующие регистры 55 и 59 импульс И,. и в них останется информация предыдущего кадра. В третьем случае лента перфорируется обычным образом. В четвертом случае перфорируется 1,, а

v не перфорируется. Тогда в регистре скорости оперативного запоминающего устройства запишутся нули, и анализатор 58 оперативного запоминающего устройства по скорости не пропустит импульс конца участка И,, на регистр скорости 55. Таким образом, в регистре скорости 55 останется код скорости предыдущего кадра. При этом на перфоленте пробивается сначала код скорости, а затем код тормозного пути. Такова работа интерполятора в автоматическом режиме.

Когда скорость задается с пульта, тумблер 4б устанавливается в положение «С пульта», а тумблер 47 — в одно из четных положений. Импульсы, генерируемые генератором 89, поступают на запрещающий вход ячеек запрета 41, прекращая поступление информации из оперативного запоминающего устройства 5 в регистр скорости, а импульсы с тумблера 47 в завпспмостп от его положения поступят на определенный разряд регистра скорости.

Рассмотрпм работу пнтерполятора в одиночном ре»-нме. В этом случае тумблер 45 устанавлттвается в положение «Одиночный».

Нажимая кнопку 51 «Пуск». вырабатываем импульс И „,, который через тумблер 45 поступает на летттоиротя>кньттт механнзхт фотосчнтываюшего усTðoéñтва 1 для продергивания перфоленты на один кадр. Информация первого кадра запишется в оперативное устройство 5. Вторичным нажатием кнопки 51 списываем информацию первого кадра из оперативного ".àïoìпнающего устройства 5 в устройство интерпол ятора, фотосчитывающее устройство 1 продергцвает перфоленту еще на один кадр, затптсывая в оперативное запоминающее устройство 5 информацию второго кадра. Как только в устройство интерполятора поступает информация из оперативного запомттнаютцего устройства 5, интерполятор начинает оораоотку кадра. По окончании обработки кадра импульс И,. со сборки 44 стирает информацию пз регистров пнтерполятора. На>ттттмом кнопки 51 производится ввод в оперативное запоминающее устройство 5 информации следующего кадра и перезапись в устройства пнтерполятора информации предыдущего кадра. По окончании программ нажимается кнопка 50 «Сорос».

Предмет изобретения

Интерполятор линейный. координатный, содержащий оперативное запоминающее устройство, блоки скоростей и ускорений, арифметическое устройство. блок фазовых преобразователей и устройство записей, от.тичатощттйся тем, что. с целью механизации подготовки гводпмой информации, он содер>кттт устройство ввода с перфоленты, анализаторы оперативного запоминающего устройства, устройс-.во управления, блок формирования участка и блок контрольных счетчиков. причем устройство ввода с перфоленты связано с оперативным запоминающим устройством. подключенным через вентили, подсоединенные к устройству управления и арифметическому устройству на двоичных умножителях. гыходы которых связаны с блоком контрольных счетчиков; запоминающее устройство подсоединено к анализатору оперативного запоминающего устройства, выходы которого связаны с блоком скорости тт блоком формирования участка.

i272415 л7уси

9 ил 1

>forJ ,оризноно

3 оороьгна

2 oîðoì,чо

1 o

Заоисо

Граница оговор йг 3

Ц

4 о

I"

М с„ л л с ф

/ лъ ьоодь,очооло

Ъ . обноса с, Pl Ы И

l т