Линейный интерполятор
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
< ц 457998
Союа Советских
Социалистических
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 04.05.70 (21) 1436875/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет
Опубликовано 25.01.75. Бюллетень № 3
Дата опубликования описания 14.04.75 (51) М. Кл. С 06g 7/30
Государственный KOMNTåò
Совета Министров СССР по делам изобретений н OTKpbtTHV (53) УДК 681 335 87 (088.8) (72) Авторы изобретения
Ю. В. Чиннов и Ю. В. Лубенцов (71) Заявитель (54) ЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТОР
Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам и может быть использовано в автоматичеаких системах программного управления.
Известны линейные интерполяторы, содержащие блок ввода покадровой информации, устройство для преобразования цифровой информации в равнораспределенные по времени сигналы и каналы выхода сигналов в системы управления или для за писи их в унитарный код.
Известные интсрполяторы характеризуются сложностью, высокой стоимостью и ненадежностью. Кроме того, в них импульсы с выходных каналов для записи в унитарный код следуют неравномерно.
Предлагаемый интерполятор отличается от известных тем, что он содержит ферромагнитный барабан с рядом магнитных головок, расположенных на угловом расстоянии, ра вном
1 — части дуги полуокружности от соответствуи ющих считывающих головок, установленных вдоль образующей ферромагнитного барабана, выходы которых через формирователь импульсов соединены с первыми входами первой и второй схем запрета и первыми входами первой и второй схем задержки, выходы которых соединены с первыми входами третьей и четвертой схем запрета соответственно, выходы первой и второй схем запрета соединены со счетными входами первого и второго счетчиков импульсов соответственно, выходы которых соединены с запрещающими входами
5 первой и второй схем запрета соответственно, запрещающими входами третьей и четвертой схем запрета, разрешающими входами второй и первой схем запрета, с разрешающими входами четвертой и третьей схем за10 прета и вторыми входами второй и первой схем задержки соответственно, выходы третьей и четвертой схем запрета соединены с входами первого и второго блоков входных фотодиодов, выходы которых соединены с вхо15 дами записывающих головок ферромагнитного барабана.
Это позволяет увеличить линейность участков интерполирования, сделать устройство более простым и надежным, а. также значитель20 но снизить стоимость интерполятора.
На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого интерполятора; на фиг. 2 — схема расположения магнитных головок; на фиг. 3— схема выбора записывающих магнитных го25 ловок.
Интерполятор состоит из двух жестко закрепленных на валу 1 ферромагнитных барабанов 2 и 3, приводимых во вращательное движение, например, синхронным электродви30 гателем 4 (многоканальный интерполятор мо457998 жеть быть выполнен и с одним делительным барабаном). Вал 1 при помощи, например, порошковой или синхронной электромагнитной муфты 5 соединен с валом 6, который через шестеренчатую гитеру 7 связан с зубчатым тяговым барабаном 8 перемещения вторичного программоносителя 9, например ленты. Для записи магнитных меток на ферромагнитных барабанах предназначены записывающие магнитные головки 10 и 11, закрепленные по кривой линии вокруг ферромагнитных барабанов 2 и 3, Записывающая головка в первом ряду установлена на расстоянии, например, равном одной сотой части половины окружности от считывающей головки и, следовательно, как бы делит половину окружности барабана на
100 равных частей. Головка второго ряда аналогично делит половину окружности барабана на 99 частей и так далее. Поэтому в каждом последующем ряду считывается частей на единицу меньше, чем в предыдущем. Головка сотого ряда отсчитывает от половины окружности 1 часть. Поэтому импульсы с различных головок, записываемые на делительные барабаны в виде магнитных меток, на считывающие головки 12 и 13 приходят с различ ными- интервалами времени.
Считывающие магнитные головки 12 и 13 закреплены вдоль оси делительных барабанов, при этом каждой записывающей головке соответствует своя считывающая головка. В принципе для считывания может быть применена одна широкая считывающая головка, так как все считывающие головки выдают импульсы в один общий канал связи. Выходные импульсы с интерполятора записываются на вторичный программоноситель. В случае необходимости изменения частоты меток, записываемых на вторичный программоноситель, между делительным барабаном 2 и зубчатым барабаном 8 установлена, например, порошковая или синхронная электромагнитная муфта 5. В случае выдачи импульсов непосредственно, например, в систему контурного программного управления для изменения частоты выходных импульсов между синхронным электродвигателем 4 и делительным барабаном 3 установлена, например, порошковая или асинхронная электромагнитная муфта 14. Управляющее напряжение на порошковые муфты программируется.
Интерполятор имеет устройство для ввода информации с двумя считывающими, работающими поочередно, блоками входных фотодиодов 15> или 16 для одного и 152 или 162— для другого канала (координаты).
У каждой считывающей головки имеются связи для ввода чисел отрабатываемых импульсов с одного кадра 15 и 15 в счетчики импульсов другого кадра.
Блок и входных фотодиодов 15ь 152, 161 и
16> определяют включение в работу пары магнитных головок 10 — 13 и 11 — 12. Поэтому каждому ферромагнитному барабану можно
4О
65 программировать свою собственную частоту выдачи импульсов путем подключения в работу любого ряда магнитных головок. Программирование общего количества импульсов на каждый кадр программы производится числами, вводимыми в работающие на вычитание счетчики 17ь 17 для одного вида или счетчики 18 и 18 — для другого.
Работа схемы начинается с ввода чисел в счетчики 17> и 18> с блоков 15> и 15 выбора записывающих головок путем засветки соответствующих фотодиодов, а также задания необходимого напряжения на управляющие обмотки порошковых муфт, Для запуска интерполятора по первому кадру в точку а подается запрограммированный сигнал, который поступает на разрешающие входы схемы за прета 19ь 20> и по связи
21 — на схемы запрета 192 и 202 первого кадра и одновременно на запрещающие входы схем запрета 22ь 23ь 22 и 23 второго кадра.
Этот же сипнал поступает через блоки 15> и
152 на записывающие головки для нанесения первых магнитных меток на барабанах 2 и 3.
Записывающие магнитные головки подключены со стороны входа им пульсов подключения к блокам входных фотодиодо|в 15> и 16) или 15г и 162, обес печива|ощих выбор десятков.
Выходные концы обмоток магнитных головок подключены к блокам фотодиодов 151 и
16 или 15> и 16, обеспечивающих выбор единиц в разрядах десятков (см. фиг. 3).
На выходных каналах этих блоков имеются схемы запрета 24 и 25 для исключения работы записывающих головок по каналу, подготовленному программоносителем к работе по второму кадру.
Схема запрета 24 работает одновременно со схемой запрета 201 по одному кадру и схемой 25 по другому кадру.
Метки, нанесенные на вращающихся барабанах, считываются считывающими головками, импульсы от которых направляются на формирователи импульсов 26.
Сформированные импульсы поступают в магнитные головки записи унитарного кода на вторичный программоноситель и счетчики импульсов.
Одновременно через схемы задержки 27 и подготовленный программоносителем канал импульсы поступают на записывающие головки 10 и 11.
Далее цикл повторяется до выдачи счетчиком команды об исполнении программы одного кадра.
Сигнал со счетчика накладывает запрет на схемы 19ь 201 и по связи 28 — на схемы 19 и 202 и снимает запрет со схем 22ь 23ь 222 и
232. И так как имеется задержка времени, то последний сигнал, пришедший со счетчика по первому кадру, на ферромагнитных барабанах записан не будет. Этот сигнал, являющийся последним на первом кадре, будет записан на ферромагнитных барабанах по под457998 готовленному программоносителем каналу второго кадра. Таким образом, при считывании с барабанов он будет являться сигналом для записи первой магнитной метки на втором кадре вторичного программоносителя.
Наличие связей 21 и 28 исключают ошибки в работе и нтерполятора, возможные в результате просчета одного из счетчиков.
Описанным способом ведется отработка второго кадра. Выходной сигнал со счетчика одновременно идет на исполнительное устройство 291 для смены кадра и подготовки новой программы. Работа по другому ферромагнитному барабану осуществляется аналогичным образом. Так как в схеме каждого бараба на имеются свои счетчики, то исполнительные устройства для перемещения первичного программоносителя срабатывают с приходом сигнала с любого счетчика данного кадра.
В случае выдачи импульсов с интерполятора непосредственно в систему, например, контурного программного управления эти импульсы являются опорными для определения рассогласования. В этом случае минимальная цена импульса, поступающего с интерполятора, должна быть равна минимальной цене импульса, поступающего с датчика обратной связи. При цене им пульса, например, 0,001 мм за один полуоборот барабана по любой из координат можно отработать перемещение от
0,001 до 0,1 мм в зависимости от выбранного ряда записывающих головок. При этом сигналы будут следовать через одинаковые интервалы времени, и суппорты, работающие по различным координатам, будут приходить одновременно к опорным точкам через каждый полуоборот барабанов, А так как между узлами интерполирования можно задавать целое количество полуоборотов барабанов, то разрешающая способность системы будет
0,1 мм. В этом случае совершенно исключается возможность диспропорции серии импульсов в заданных участках интерполирования.
В схеме интерполятора предусмотрены перекрестные связи 30 и 31, которые посылают последний им пульс с ранее отрабатываемого счетчика одного барабана в записывающую головку, работающую от другого барабана (другой координат). Такие же связи 32 и 33 предусмотрены и по другому кадру.
Предположим, первым сработает счетчик 17ь Выходной сигнал со счетчика поступает в элемент ИЛИ 34 исполнительного устройства 29 перемещения первичного программоносителя и идет по связи 33 в магнитную головку 35 для записи метки на вторичный программоноситель независимо от прихода сигнала со счетчика 18ь И, наоборот, если первым сработал счетчик 18ь то аналогичным способом, независимо от оконча ния счета на счетчике 17ь сигнал связи 32 идет для нанесения метки в магнитную головку 36. Введение связей 21 и 28 позволяет осуществить дифференцирование .импульсов в пределах полуоборота ферродинамических барабанов без
65 потери последних импульсов, поступающих с барабанов при несовпадении их выхода в один и тот же момент времени. Благодаря этому, повышается разрешающая способность интер пол ятор а.
Связи 21 и 28 позволяют интерполятору работать с выдачей сигналов только по одному выходному каналу (по одной координате), если по второму каналу число не запрограммировано. В случае повторения незапрограммированных по одной координате (каналу) кадров на первичном программоносителе кодируется запрет в элемент «Запрет» (на чертеже не изображен) в одну из связей перерабатывающей координаты (канала).
Для увеличения независимости дифференцирования частоты выходных импульсов по различным каналам интерполятора в пределах одного кадра в нем предусмотрены пары магнитных головок (одна записывающая н одна считывающая) с отдельными формирователями импульсов и с дополнительными счетчиками (ввиду аналогии с основными, ранее описанными, дополнительные формирователи и счетчики на чертеже не изображены) для ввода в них числа целых полуоборотов (полуокружностей) блоков 15ь 15 или
16ь 16 .
Дополнительные счетчики отсчитывают (целые) полуокружности ферромагнитных барабанов и затем снимают запрет с основных счетчиков, т. е. подключают их в работу с соответствующими рядами магнитных головок для отсчета запрограммированного импульса с последней полуокружности (полуоборота).
Наличие счетчиков для счета полуокружностей позволяет значительно уменьшить частоту следования импульсов с одного из выходных каналов, например с одного из барабанов импульс может следовать через несколько его оборотов только после того, как будет снят запрет со счетчиков записывающих головок, которые продифференцируют последний полуоборот ферромагнитных барабанов на меньшие углы. Другими словами, по одному из барабанов будет отработана сумма целых и дробных полуокружностей, после чего будет выдан один импульс, в то время как по другому каналу импульсы будут следовать с любой запрограммированной по другому ферромагнитному барабану частотой.
Можно таким же образом программировать выдачу импульсов по одному из каналов через определенное количество целых полуоборотов (полуокружностей) .
Дополнительные счетчики могут использоваться также для раздельного счета декад или сотен импульсов, т. е. целых полуоборотов делительных барабанов, а основные счетчики — для подсчета единиц и десятков импульсов.
Раздельный подсчет сотен и единиц импульсов позволяет сократить емкость счетчиков без уменьшения импульсов на выходных каналах интерполятора.
457998
Для,подсчета полуокружностей могут быть использованы импульсы с головок сотого ряда, которые при помощи кодирования на первичном программоносителе можно подключить к основному или дополнительному счетчику.
Наличие связей 21 и 28 позволяет в интерполяторе использовать только два счетчика по отработке по двум каналам (координатам).
При вводе же программы на счетчик через подготовленные фотодиоды другого кадра путем снятия с него запрета после отработки предыдущего кадра схема интерполятора может работать на одном общем счетчике вместо четырех, Если выходные каналы от считывающих головок выборочно от программоносителя подключать к нескольким формирователям импульсов и с несколькими головками, записывающими метки на вторичный программоноситель, то предлагаемый интерполятор можно использовать как многоканальный (многокоординатный) .
На выходных каналах интерполяторов могут быть установлены дополнительные устройства, например делители или преобразователи импульсов в напряжение и т, д.
Предмет изобретения
Линейный интерполятор, содержащий формирователи импульсов, соединенные с магнитными головками записи на вторичный программоноситель, счетчики импульсов, выходы которых соединены с входом исполнительного устройства, первый и второй блоки входных фотодиодов, выходы которых соединены с входами счетчиков импульсов, схемы запрета и
5 схемы задержки, отличающийся тем, что, с целью увеличения равномерности распределения сигналов во времени, упрощения устройства и .повышения его надежности, он содержит ферромагнитный барабан с рядом
10 магнитных головок, расположенных на угло1 вом расстоянии, равном — части дуги полуи окружности от соответствующих считывающих головок, установленных вдоль образую15 щей ферромагнитного барабана, выходы которых через формирователь импульсов соединены с первыми входами первой и второй схем запрета и первыми входами первой и второй схем задержки, выходы которых соединены с первыми входами третьей и четвертой схем запрета соответственно, выходы первой и второй схем запрета соединены со счетными входами первого и второго счетчиков импульсов соответственно, выходы которых соединены с запрещающими входами первой и второй схем запрета соответственно, запрещающими входами третьей и четвертой схем запрета, разрешающими входами второй и первой схем запрета и вторыми входами второй и первой схем задержки соответственно, выходы третьей и четвертой схем запрета соединены с входами первого и второго блоков входных фотодиодов, выходы которых соединены с входами записывающих головок ферромагнит35 ного барабана,