Устройство для управления движущимся объектом

Устройство для управления движущимся объектом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсиик

Сециавистичесиик республик

К ПАТЕНТУ (6l ) Дополнительный к патенту (22} ЗаЯвлено 180968 (21) 1270193/18-24 (23) ПРиоРитет (32) 19. 09. 67 (51) N. Кл.

G 06 F 15/46

l нсуларсtBI ííûè K(1MHTt т

CCCР ни лелям и и)бре1ений и открытий (3l ) 53075-A/67 (38) Италия (53) УДК681. 325 (088.8>

Опубликовано 150380. Бюллетень ЭЙ 10

Дата опубликования описания 150380 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Пьеро Помелла и Лючино Лауро (Итали я) Иностранная фирма Оливетти энд Ко, СпА (Итали я) (71) Заявитель (54 ) уст РОРстВО для упРАВления дВижущимся

ОБЪЕКТОМ

Изобретение относится к области систем цифрового программного управления и может быть использовано при построении си стем утравлени я прецизионными станками. 5

Известно устройство (1) для управления движут имся объектом, содержащее программирующий блок, цифро— аналоговый преобразователь, интерполятор, выходы которого соединены 10 с входами программирующего блока и цифроаналогового преобразователя.

Недостаток такого устройства состоит в низкой точности обработки траектории и трудности программирования ° 15

Наиболее близким техническим решением к данному является устройство. для управления движущимся объектом (21, содержащее программирующий блок, . цифроаналоговый преобразователь, интер-ЯО полятор, гервый и второй выходы которого соединены соответственно с входами цифроан ало гов о го прес бр азо вателя и программирующего блока, первый, второй, третий и четв ертый в ходы интерполятора соединены с соответст вующими выходами программирующего блока, причем интерполятор содержит блок памяти, регистр записи, регистр считывания, первый, второй и третий Зо

j .-/ т с коммутирующие логические элементы, .- . арифметический блОк, преобразователь,» информации в параллельную форму, выход которого является первым выходом интерполятора, и блок управления интерполятором, связанный с арифметическим блоком, первый и второй входы блока управления интерполятором соединены с выходами регистров записи и считывания соответственно, третий вход блока управления интерполятором является первым входом интерполятора, соединен с первым входом арифметического блока и соединеи с управляющими входами первого, второго и третьего коммутирующих логических элементов, выходы которых соединены соответственно со входом блока памяти, со входом регистра считывания и со входом преобразователя информации в параллельную форму, четвертый и пятый входы блока управления интерполятором являются соответственно третьим и четвертым входами интерполятора, второй вход арифметического блока соединен с выходом регистра считывания, пятый и шестой входы интерполятора соединены со входом регистра записи, выход арифметического блока соединен со входом реги722503 стра э аписи, со вторым входом третьего коммутирующего логического элемента, третий вход арифметического блока является вторым входом интерполятора, выход регистра записи соединен со вторым входом второго коммутирующего логического элемента, выход блока памяти является вторым выходом интерполятора, выход регистра считывания является третьим выходом интерполятора.

Недостаток этого устройства также состоит в относительно низкой точности отработки траектории.

Целью изобретения является увеличение точности отработки траектории.

Для этого в устройство для управления движущимся объектом, содержащее программирующий блок, цифроаналоговый прео6раэователь, интерполятор, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами цифроаналогового преобразователя и программирующего блока, . первый, второй, третий и четвертый входы интерполятора соединены с соответствующими выходами программирующего блока, причем интерполятор содержит блок памяти, ре ги стр з апи си, регистр считыв ани я, первый, второй и третий коммутирующие логические элементы, арифметический блок, преобразователь информации в параллельную форму, выход которого является первым выходом интерполятора, и блок управления интерполятором, связанный с арифметическим блоком, первый и второй входы блока управления интерполятором соединены с выходами регистров з аписи и с читыв ани я соответственно, третий вход блока управления инт< рполятором является первым входом интерполятора, соединен с первым входом арифметического блока-и соединен с управляющими входами первого, второго и третьего коммутирующих логических элементов, выходы которых соединены соответственно со входом блока памяти, со входом регист ра считыв ани я и со входом преобраэов ат ел я информации в параллельную форму, четвертый и пятый входы блока управления интерполятором являются соответственно третьим и четвертым входами интерполятора, второй вход арифметического блока соединен с выходом регистра считывания, пятый и шестой входы интерполятора соединены со входом регистра записи, выход арифметического блока соединен со входом регистра записи, со вторым входом третьего коммутирующего логического элемента, третий вход арифметического блока является вторым входом интерполятора, выход регистра записи соединен со вторым входом второго коммутирующего логического элемента, выход блока памяти является вторым выходом интерполятора, выход регистра считывания явля50

55 бО

Ниже приводится описание предпочтительной конструктивной реализации изобретения.

На фиг.1 показан пример пути движущейся части станка, управляемого предлагаемым устройством; на фиг. 2-5 диаграммы скорости в сравнении с графиком перемещения для движущейся части станка; на фиг. 6 — блок-схема предлагаемого устройства; на фиг 1 показаны следующие один за другим отрезки пути, проходимого движущейся частью; на фиг. 8, 9 — содержимое регистров на двух различных этапах работы; на фиг. 10 представлена более подробная блок-схема предлагаемого устройства, в которой раскрыты различные его узлы; на фиг.11 показана детализированная логическая схема блоков управления рается третьим выходом интерполятора, дополнительно введен вычислительный блок, первый, второй и третий входы которого соединены с соответствующими выходами программирующего блока, четвертый вход соединен со вторым выходом интерполятора, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами вычислительного блока; кроме того, вычислительный блок устройства содер,жит арифметический узел,узел местного управления, выход которого соединен с управляющим входом арифметического узла, входной и выходной регистры, гервый и второй регистры приема, входы которых соединены с управляющими входами входного и выходного регистров и первым входом узла местного управления и является первым входом вычислительного блока, второй вход

20 которого соединен со вторым входом второго реги тра приема, а третий вход соединен со вторым входом узла местного управления, третий вход которого соединен с выходом входного

Я5 регистра и с входом арифметического узла, выход которого соединен со входом выходного регистра и четвертым входом узла местного управления, выходы регистра приема и выходного регистра являются первым и вторым выходами вычислительного блока, вход входного регистра является четвертым входом вычислительного блока; кроме того, арифметический узел устройства содержит решающий элемент, первую и вторую схемы сравнения, причем выход равенства первой схемы сравнения соединен с первым входом второй схемы сравнения, выход решающего элемента соединен со вторым входом первой схе40 мы сравнения и является выходом ариф- метического узла, выход второй схемы сравнения соединен с первым входом первой схемы сравнения, второй и третий входы второй схемы сравнения являются управляющими входами арифметического узла.

722503 ботой устройства управлени я движущимс я объектом. устройство управляет работой станка, в котором движущаяся часть перемещает ся в дол ь одной или нескольких о" ей. Например будем полагать, что возможно перемещение движущейся части вдоль двух осей (Х, У, или Х и Z, или Y, Z), которое осуществляется инструментом, меняющим положение относительно заготовки или, наоборот, оно может состоять в перемещении заготовки относительно инструмента;

Положим, что указанная движущаяся часть выполняет движение вдоль непрерывной траектории (расположенной в плоскости осей Х и Y), которая аппроксимируется серией прямолинейных сегментов, точки разрыва лежат на идеальной непрерывной линии и являются точками, определенными програм-. мой. Поэтому движущаяся часть станка перемещается по прямолинейным отрезкам между каждой парой следующих друг 3а другом точек (см.фиг. 1) .

Для каждого прямолинейного сегмента Р1-P2, Р2-Р3 траектории, достаточно определить координаты конечной точки, а с корост ь продвижения или величина подачи могут быть определены в начале программы и всякий раэ, когда их величина изменяется, устанавливать интерполятор с запоминающим устройством.

Поэтому, программа состоит иэ серии блоков, каждый иэ которых содержит последовательность данных типа

1 Х вЂ” 1 Y-К l Y-К 2Y — КЗУ-K4V-K 5 V-I Х-ЯХ вЂ” KI ХК 2Х-КЗ Х-К4 Х-К5 Х-К6 Х вЂ” К7 Х вЂ” 1 Y-К 1 V — К 2ЧКЗV К4V — К5V — 1У-SY-К1Y — К2Y Ê3Y — K4Y

К5У-К6У-К7У-СВ, в которой IY ?Х, являются адресными кодовыми комбинаци ями, показывающими, что информация относится к скорости V, оси Х и оси Y соответственно: SX u SY являются кодовыми комбинациями, показывающими алгебраические знаки координат Х и У, конечных точек прямолинейного сегмента траектории, кодовые комбинации

KIV и K5V представляют собой пять десятичных цифр числа; определяющего величину скорости V; кодовые комбинации от К1Х до К7Х и от К1У до К7У предсталяют собой семь десятичных цифр числа, определяющего соответственно, координаты Х и Y конечной точки; CR, являющаяся кодовой комбинацией, означающей конец блока, вызывает пуск интерполятора для пополнения данных в этом блоке. Блоку кодовых комбинаций, относящемуся к перемещению вдоль оси и кодовой комбинации СR, могут предшествовать кодовые коМбинации AU1 и AUN для управления вспомогательными операциями станка, такими, как изменение скорости и направления вращения патрона, смазка, автоматическая смена инстру мента и т.д.

dx х1, ху 1 Ы уд. Уу в котором d и dg показывают приращения коордйнат х,у..Поэтому, мгновенные скорости вдоль этих осей, а также мгновенные ускорения вдоль этих осей, будут также находиться в укаэанном отношении друг к другу.

Для того, чтобы двигаться вдоль прямолинейной траектории между Pl u

Р2 с величиной подачи или скорости, соответствующими графику фигуры 2, необхбдимо выполнить ряд вычислений, которые осуществляются интерполирующим прибором, в соответствии с принципами, описываемыми далее ° Интерполирующий прибор работает циклически, причем DT является постоянной времени цикла интерполяции. Составляющая движения вдоль оси Х будет считаться первой.

Положим, что х коордйната начальной точки Pl прямолинейной траектоНужно отметить, что семь кодовых комбинаций от К1Х до К7Х и К1Удо К7У выражают десятичные значения координат X и У от одного микрона до десяти, для удовлетворения требуемой точности и максимальных перемещений.

Пять кодовых комбинаций K1V до К5Ч в свою очередь отражают значение скоростей.

Поэтому, данные, вводимые в интерполятор в виде блока программ, содержат только максимальные величины подачи или скорости и координаты конечной точки. Дальнейшая информация, необходимая для линейной интерполяции траектории движущейся части между начальной и конечной точками, рассчитывается интерполятором.

Из начальной точки, например

Pl (Xl, Yl), движущаяся часть должна ускоряться вдоль прямолинейного cer20 мента траектории до тех пор, пока она не достигнет максимально допустимой величины подачи или скорости и затем должна двигаться с постоянной скоростью определенное расстояние, далее она дблжна двигаться с замедлением, чтобы .достигнуть конечной.точки P2(Х2, Y2) с нулевой скоростью.

Этот тип движения показан на фиг.2, где координата вдоль оси Х, является абсциссой, а скорость вдоль этой оси показана как ордината. Предпочтительно, чтобы сегменты между координатами хl и ха и между координатами х=Ч и х=d проходились с постоянным ускорением и постоянным замедлением, соответственно, Для линейности проходимого пути необходимо, чтобы отношение между приращениями двух координат х и у, получаемыми эа одинаковый интервал времени, было бы всегда рав40 ным отношению расстояний (х -х ) и (ц — Ц1) между двумя конечными точками (фиг. 1), т.е.

722503 рии, х — координата конечной точки

Р2; x n-координата точки траектории, в которой движущаяся часть находится в мгновение Тп, начала и го цикла интерполяции; D х и ттриращение, даваемое x в течение 5 (n 1) цикла интерполяции (это приращение, которое в дальнейшем будет называтьс я позиционным приращением, приблизительно ттропорционально мгновенной скорости вдоль оси Х, 10 так как DT является постоянной);

DxM — константа, установленная перед началом ци кл а интерполяции, пок азывающая максимальное приращение, допустимое для координаты х„, т.е. максимальная скорость, допускаемая вдоль оси X.

В период всего цикла интерполяции пути между х, и х должно выполняться условие линейности

Dxn хх-х, 20

Dyn 9,— V, Кроме того, в течение начальной фазы Т1 (фиг. 2) постоянного ускорени я, интер полируюший прибор р абот ает. в соответствии r.о следующими формул ами

Dx (n+1) =Dxn + hx х (и+1) =xn Ф Dx (и+1), Последняя формула определяет, каково должно быть положение х (и+1) 30 движущейся части в конце n-ro цикла интерполяции на основе положения х„в начале этого цикла.

Первая из этих формул определяет па основании позиционного приращения, использованного в предыдущем цикле интерполяции, каково должно быть приращение положения (скорость)

Dx (n+1), чтобы испольэовать его в настоящем и-ом цикле интерполяции. 40

Так как hx константа, то ясно, что таким образом, обеспечивается прохождение сегмента х, х траектории с постоянным ускорением, пропорциональным ?тх.

Кроме того, в начальной фазе Т1 выполняются следующие дополнительные операции, необходимые для определения моментов, когда имеют место изменения ускорения на графике иг.2.

50 ф п n-s Dye = Охп+ Эхп л л и

2 DxniDxn=9xn х -хийхп

Рхп> хМ

Первая из этих операций определяет величину расстояния xn-x, = Dxn, проходимого движущейся частью от начала х данного сегмента траектории х

60 до конца (и-1) цикла интерполяции; это расстояние получается из расстояния ф Dxn, пройденного с конца (n-2) цикла интерполяции и до позиционного приращения Dxn, которое имеет место в (л-1) цикле интерполяции. 65

Следующая операция определяет величину мнимого расстояния Р„, равного ранее упомянутому расстоянию

k Dxn = xn-x,óâåëè÷åíHîãî на послед1 нее приращение Dxn.

Величина Rxn равна оставшемуся расстоянию, которое движущаяся часть должна. еще пройти до достижения конечной точки.

Кроме того, в течение всей фазы

Т постоянного ускорения в каждом цикле интерполяции выполняется проверка условия, что мгновенная скорость не превышает максимально допустимой с коро сти DxN.

Аналогичные операции выполняются в интерполирующем приборе, относи— тельно оси Y.

На тальная фаза Т1 постоянного ускоренияя определяет конец того цикла интерполяции, в котором достигается максиматтьная скорость для о"и Х или для оси Y. Более точно, фаза Т определяет конец того цикла интерполяции, в котором были рассчитаны для оси Х или для оси Y приращения Dxn или Руп большие, чем максимально допустимые приращения DxN или РуМ.

Нужно также отметить, что конечные приращения DxnM u DynN могут нревосходить максимальное приращение РхМ и РуМ на величину, не большую, чем минимальные приращения .=?х и hy соответственно, т.е. фаза Т оканчивается при достижении вдоль оси Х или вдоль оси Y максимальной скорости, допус каемой дл я эти x oc ей . и

В конце фазы Т, суммирование

7Dxn представляет общее расстояние

x — x которое пройдено вдоль оси Х а с конца цикла интерполяции, в процессе которого была дости гнута максимально допустимая скорость или вдоль оси Х или вдоль оси Y. Поэтому, pac— стояние х — х представля"T собой а путь, который необходимо пройти для того, чтобы достигнуть с постоянным у. корением максимальной скорости.

Величина РхпМ мнимого расстояни я

Рпх, соот вет ст вуюшз го расстоянию х — х1, увеличено, как было показаноо, и з апомин ает ся в соответ ст вуюшем регистре с конца фазы Т, и сохраняется в нем.

За начальной фазой T постоянного ускорени я следует фаза Т> постоянной скорости (фиг. 2), в течение которой движущаяся част ь продолжает перемещаться со скоростью, равной DxrM для оси Х и DynN дл я оси У, которую она достигает в конце фазы Т1 . B течение фазы Т интерполируюший прибор выполняет следующие операции: х (n+1) =xn+DxnM х -xn = Rxn т

Rxn (РхлМ .

В первой формуле позиционное приращение в очередном цикле интерполяции является постоянным и равным

722503

DxnM; r eM с аьым, скорость становится постоянной.

Неравенство используется для проверки в каждом цикле интерполяции условия, что оставшееся расстояние

Rxn до конечной точки х меньше заданного, хранящегося в регистре.

Фаза Т постоянной скорости заканчивается после выполнения этого условия.

За Фазой Т постоянной скорости следует (Фиг. 2) Фаза ТЗ постоянного замедления, в течение которой движущаяся часть замедляется с той же абсолютной величиной ускорения (пропорциональной hx и hV, соответ ственно для двух осей), уже использованной в фазе ускорения Т .

В течение Фазы ТЗ интерполирующий прибор выполняет следующие операции:

55

65

Dx (и+1) =Dxn — hy 20 х (n+1) =xn + Эх (п+1)

Dxn С 1 микрона.

Неравенство используется для того, чтобы установить конец фазы постоянного замедления. 25

Для установления начала замедлени я выполня етс я рассмотрение мнимого расстояния РхпМ, увеличенного ранее описанным образом, относительно расстояния, пройденного во время ускоре- 30 рения, вместо рассмотрения последнего в конечной точке, для того, чтобы имет ь rap àíòèþ того, что движущаяс я часть не придет в процессе замедления в конечное положение х, у со скоростью, отличной от нуля, и поэтому оши бочно продолжит движение за точку прибытия Р, . Этот. случай, который не имел бы последствия в позиционных устройствах типа от точки к точке в этом варианте должен быть 40 исключен, так как необходимо управлять всей траекторией, например, в случае поперечного движения в целях нарезки профиля. Нужно отметить,чтo для того, чтобы избежать этого слу- 45 чая, недостаточно прерывать цикл интерполяции и дать приказ на остановку движущейся части как только расстояние x — xn станет меньшим, чем требуемое приближение, так как 50 может случиться, что скорость, достигнутая при замедлении, в этот момент остается стол ь высокой, что оставшееся расстояние является недостаточным для -остановки. С другой стороны, для того, чтобы избежать этого случа t, необходимо иметь для замедления расстояние, равное тому, которое было пройдено в течение ускорения, плюс дополнительно запасное расстояние, достаточное для остановки и, так как в течение фазы Т1 постоянной скорости координата xh. увеличена на приращение

DxnM, это дополнительное расстояние не может быть меньше DxnM.

Так как замедление начин ветс я в тот момент, когда расстояние от конечной точки Р становится меньше, чем расстояние, пройденное в течение ускорения, плюс DxnM, движущаяся часть машины будет иметь время, для того, чтобы выПолнить замедление до прохождения конечной точки

Р . Более конкретно, она не может достигнуть конечной точки Р с погрешностью „ большей, чем 0хпМ или

DynM, соответственно, для координат

Х и Y.

Поэтому необходимо, чтобы Фаза постоянного замедления не продолжалась до тех пор, пока не будет иметь место остановка, а прерывалась до остано вки и з амен ялась более медленным движением приближени.я к конечной точке Р . Нужно иметь воэможность осуществить это движение приближения с постоянной скоростью, пока оставшееся расстояние x -xn (или у -yn) достигает предельнойвеличины, достаточной малой, чтобы гарантировать требуемую точность установки и прекращения интерполяции .с этЬй точки., Если скорость движения приближения выбрана слишком низкой, то теряется много времени. С другой стороны, если скорость выбрана слишком высокой, может случиться, что конечная точка будет цройдена при движении при ближе ни я .. Последний упомянутый недостаток возникает как вследствие инерции движущейся части, которая не даст возможность осуществить остановку за короткое время, сразу, как только подтверждается, что остаточное расстояние х -хп меньше, чем заранее выбранный предел, так и вслед/ ствие того, что позиционное приращение Dxn, выведенное в цикле интерполяциии, больше чем тре бу емая точность установки, так что может случиться, что в процессе одного цикла интерполяции, с начала которого движущаяся часть не достигла пока конечной позиции с требуемым приближением> движущаяся часть сама пройдет конечную точку, не имея воэможности избежать этого перерегулирования.

Fa фиг. 2 показано решение этой проблемы, в которой движение приближения разделено на две фазы Т> и Т1 .

В течение фазы 4 интерполирующий прибор выполняет следующие операции: х(п+1) = xn + D:;п х — xn с 16 микрон

Постоянные позиционные приращения равны приращению Dxnf, достигнутому в конце фазы замедления, что достигается при первом осуществлении неравенства, определяющего конец фазы Т . Конец фа-ы Т определяется по приведенному неравенству.

722503

45

50 нялось бы

yL kg

В течение фазы Т интерполируюший ггрибор выполняет операции: х (и+1) =xn + hx х — xn с 1 ми крон а.

Выбор величины скорости в соответствии с данным соотношением, хотя не обязателен, но желателен, Неравенство определяет конец фазы Тг и конец всего цикла интерполяции.

Поэтому ясно, что фаза Тз заканчивается, когда в течение замедлени я дости гнута дост аточно ни з ка я скорость, например, соответствующая позиционному приращению 1 микрон, полученному в цикле интерполяции; фаза Т кончается, когда движущая часть подходит на заранее определенное расстояние от конечной точки

Р, указанное расстояние, например, может быть равным 16 микрон; и конечная фаза Т заканчивается, когда движущаяся часть прибыла на расстоя- Я ние от конечной. точки, меньшее, чем заданная точность (которая принята, равной 1 микрону) .

Как только движуШаяся часть подходит .на расстояние, меньшее, чем 25

1 микрон (требуемая точность) до конечной точки, интерполяция прерывается и движущаяся часть может быть остановлена и зафиксирована в указанном положении любыми известными средствами, например тормозной системой или механическим зажимом. Однако, предпочтительно, чтобы движущаяся часть удерживалась в этом положе- нии установочным сервомеханизмом, "ггравляемым постоянными при казами позиционирования. С этого момента при казы позициониров ани я мо гут быт ь( составлейы из последних координат, рассчитанных в течение интерполяции или предпочтительно чтобы они г в ключили в себя координаты конечной точ ки Р, которые посыл аютс я про гр аммируюшим прибором.

Кроме случая, по каз ан но го на фиг.2, могут существовать и другие варианты, в зависимости от расстоя— ни я, которое необходимо пройти между точками P и Рг Фиг. 3 показывает случай, когда се гме нт при ходитс я с отсутствием постоянной скорости

VxM на диаграмме скоростей, так как условия, в которых осуществляется начало фазы замедления, воз— никают до того, как закон-, чится фаза ускорения. Поэтому перемешение движущейся части станка между позициями х, и х включает в себя фазу начального ускорения в течение времени Т, между положени ями х1 и х, с конца которой скорость ставится меньшей или равной максимально допустимой скорости, и немедленно следующую за ней фазу замедления в течение времени Т> между позици ями х и хй: эа этими фазами следуют фазы

Т> и Т ступенчатого замедления с постоянными скоростями способом, описанным в случае фиг.2. Позиция xä определена существованием условий пус ка — замедгг ени я

ll х,-xn<(g9xn) tDxA или сушествов анием соот ветствуюши х условий для ocu Y.

Фи г. 4 показывает случай, когда расстояние х -хг больше, чем предел

16 микрон, хотя Рхп < 1 микрона то же время; в этих условиях имеется фаза ускорения от хг до х, следуюшая за ней фаза постоянной скорости Чхй с постоянным прирашением Dxnf равным последнему приращению, Dxn фазы ускорения. Вслед за этим, в положе— нии х, будет иметь место фаза с посTORHHOA CKOPOCTbIO VXO при Dxn = hx.

Фиг. 5 показывает случай, когда разность х — х1 меньше 16 микрон.

В этом случае имеет место движе— ние между х и х с постоянной скоростью Vxo, при Dxn = hx.

Величины DxM И DyN, пропорциональные максимально допустимой скорости движущейся части вдоль оси Х и У, соответственно подаются в виде цифр от K1V до K5V.

При расчете величин hx u hy в предл агаемом у строй ст ве, посл едние согласовываются с величинами минимального приращения координат х и у в цикле интерполяции, и учитывается величина угловой точности, с которой необходимо отрабатывать прямолинейную траекторию. Так как траектория вычисляется путем накопления прираШений Dxh и Dyn, кратных величинам

hy hx, соответственно, то погрешность в расчете hx u hy искажает траекторию, которая остается прямолинейной, ввиду того, что условие линейности продолжает соблюдат„ся, но имеет не точный наклон к осям

Х и Y. Конечная точка, рассчитанная интерполятором, не будет совпадать с запрограммированной конечной точкой. Если требуется, чтобы расстояние между конечными точками не превышало максимально допустимой ошибки вдоль каждой оси,необходимо сосоответствуюшим образом ограничить ошибку в расчете величин hx u hy.

Положим, например, что максимальная ошибка равна 1 микрону при перемешении порядка 10 м. В этом случае необходимо,, чтобы приращения hx hy, были бы определены с точностью

10 микрона (или в двоично-кодированном виде с приближением, равным

2 микрона) .

-г

Для расчета величин hx u hy необходимоо, чтобы: a) их отношение рав15

722503

10

20 всего 3 х 12 х 60 = 2160 двоичных разряд ов.

Расположение двоичных разрядов для .каждой оси будет РЕООА; РЕООВ; РЕООС...

DEOON DEO1A;DEO1B;DEO1С...;DEO1N;...

DE59A, DE59B, DE59C, DE59N Три группы иэ 12 х 60 бит, расположенные таким образом и относящиеся к трем осям, находятся в линии задержки одна за другой.

Способ, по которому двоичные знаки различных регистров устанавливаются, описан более подробно.

Счетчик разрядов 24, содержащийся в распределителе тактов 12, считает от 1 до 60, включая сигналы

DEOO-DE59, причем каждый сигнал имеет период 12 мкс. Для каждого из

12 регистров памяти сигналы DEOO-DE59 определяют l-й, 2-й,..., 60-й бит.

Разряды от DE01 до DE356 используются для предоставления чисел

-И ЛФ от .2 микрон до. 2 микрона (т.е. в десятичной форме величины от

10 до 10 микррна) . Поэтому, положение, определяемое РЕ33, соответ- ствует величине, равной 1 микрону.

Эти 56 разрядные слова обрабатываются интерполятором 3.

С другой стороны, данные о координатах, вводимые программирующим блоком 2, содержат только 24 разряда, представляющие величины от 1 микрона до 10 микрон. При операции ввог да данных в память через устройство ввода 9 указанные 24 бита при помощи счетчика 24 дополняются нулями соотве--ствующим ot ðàýoì располагаются. Например (фиг. 12 и фиг. 13), 24 бита х 2 (представляющие величины от 1 микрона до 2" микрона) вводятСя в регистр D в двоичные разряды DE33-DE56. Аналогично, 24 бита, представляющие величину максимального приоащения (максимально допустимой скорости) и которым соответ— .ствуют величины от 2 микрона до ю

2 микрона, вводятся в регистр B в раэр яды DE20 — DE4 3 .

Очевидно, что в случае, когда интерполятор применяется для управления станком, такой диапазон скорости чреэмерен, и для нормального использования достаточно 14 значащих двоичных разряда or 30 до 43, представляющих величины максимального приращения между 2 микрона

lO и 2 микрона; принимая во внимание, что выдача координаты из интерполятора имеет место каждые 5 миллисекунд,диапазон изменения скорости лежит в диапазоне от 1,4 мм в минуту до 12,288 м в минуту, чего вполне дбстаточно для любых встречающихся применений.

Разряд DE57 использован для хранения знака числа. Более точно, этот разряд применяется для различия положительного и дополнительного числа.

ЗО

Разряд DE58 используется для накопления переносов.

Разряды DE59 и DECOO остаются свободными во acdx регистрах памяти и действуют как разделяющие разряды между регистрами различных осей, таким образом, избегается перенос с одной оси на соседнюю ось.

Сначала записывается в память вся информация, относящаяся к оси Х (всего 12 х 60 = 720 бит), затем к оси Y и, наконец, к оси Z

Счетчик 24 повторяет три раза считывание 60 двоичных знаков для каждого адреса Х,Y,Z. Время, относящееся к трем адресам, определяется тремя сигналами iNiC, iNiP, iNAZ, ко торые генерируются вторым счетчиком

25, управляемым счетчиком разрядов

24.

Третий счетчик 26, управляемый си гн алом конца отсчета времени подачи информации, приводит в дей c T вие свои выходные сигналы CiRi, CiRi u поэтому период сигнала CiRi равен двум циклам информации в блоке памяти 1 8, и этот период определяет продолжительность цикла интерполяции DT.

Как видно иэ схемы внешнего вычи слит ел ьно ro блока, памят ь з кви валентна устройству из шести замкнутых в параллель сумматоров,C Е,S I u

М плюс шести других замкнутых в параллель сумматоров В, D, F, Н, L u

N, имеющих. входы и выходы общие с первыми шестью сумматорами, соот— ветственно, и общую фазу по отношению к первым шести сумматорам.

Четвертый счетчик 27, получающий сигналы от генератора 28, выдает в циклической последовательности тактовые импульсы на шести выходах T10—

Т15 с периодом, равным 1 микросекунде. Бинарный счетчик, управляемый сигналом Т10, имеет два выхода Gl u Gl определяющие два различных цикла счетчика 27 с периодом 12 микросекунд, причем сигнал Gl приводит в действие счетчик 24. Поэтому пара сигналов счетчика 27 и счетчика 29 определяет один из сумматоров А — М. На фиг. 9 показана пара си гналов, определяющая каждый сумматор блока памяти 18.

Фиг.8 относится к расположению различных величин в регистрах памяти в течение фазы ввода, в то время как фиг.9 иллюстрирует расположение информации в регистрах памяти в течение фазы вычисления. Регистры памяти работают следующим образом по отношению к оси Х.

Программирующий блок 2 может обеспечить два альтернативных режима, в первом иэ которых блок ввода 9 вводит данные в блок памяти 18, а во втором — арифметический блок 15 производит интерполяцию, 17

722503

В течение интерполяции (фиг.8) регистр А служит для хранения величины пройденного расстояния ХУ1 -х1,в течение всей фазы ускорения Т1 и, кроме того, хранит величину РхпМ, полученную в конце фазы Т1 . 5

В регистр В вводятся в течение фазы ввода из программирующего блока максимальное приращение DxM (максимальная допустимая скорость вдоль оси Х). Эта величина, ранее записанная в двоичных разрядах DE17-DE40 регистра В, затем сдвигается на три разряда в разряды DE20-DE43, где ока хранится неизменной до тех пор, пока программирующий блок не вводит другую величину или осуществляет изменение этой величины.

В регистр С в течение фазы ввода поступает координата х2 конечной точки Р, значение которой сдвинуто вгеред íà Cog< Н вЂ” 33, двоичных разрядов оставшихся значащих разрядов. Поэтому, регистр

С может содержать величину Н ° х, необходимую для расчета приращения скорости hx. 25

В ре ги стр D вводится координата х2 конечной точки Р и остается неизменной в регистре D в течение всей интерполяции в целях осуществления расчета оставшегося расстояния, которое необходимо пройти до остановки в конечной точке прямолинейного сегмента тр..;ектории.

В конце интерполяции сегмента траектории содержимое регистра D переносится в регистр Ь и сохраняется там для использования в качестве начальной координаты х, следующего прямолинейного сегмента. Программирующий блок выдает только конечные координаты прямолинейных сегментов. 40

Регистр Е содержит приращение скорости Dx в течение фазы интерполяции (фиг. 9) .

Регистр F содержит величины

1/8 DxM в течение фаз ввода и интерполяции; эта величина вводится в регистр F в,токсичны: разряды DE1-DE40.

Величина 1/8 DxM используется для изменения максимальной скорости продвижения или подачи. 50

В течение фазы ввода данных величина DxM, характеризующая скорость подачи, вводится в регистр B запоминающего устройства, в то время как величина 1/8 .ОхМ, вводится в регистр

F. Величина DxM служит в качестве сопоставительного теста для установления конца фазы разгона Т и начала фазы Т постоянной скоростиi Be личина 1/8 РхМ используется в качестве приращения для модификации ве- 60 личины регистра В посредством операции вычитания.

Как только вычислена величина измеменения скорости,начинается ее отработка,которая выполняется синхронно с ра-65 ботси интерпслятора 3. Поскольку каждый цикл интерполяции состоит из двух циклов, один из которых предраэначен для сопоставительных, а другой — для вычислительных операций, то вычисление изменения скорости подачи осуществляется путем приращения скорости DxM последовательными этапами, каждый из которых содержит два цикла запоминания, один пред| аэначенный для сканирования знака требуемого приращения, и второй, предназначенный для приращения DxM на величину приращеки я, равную 1/8 DxM °

Содержимое регистра Ь, состоящее из начальной координаты х, следующего прямолинейного. сегмента, вводится из регистра D в конце интерполяции, накапливая бит за битом в те-чение интерполяции, так что регистр содержит последовательные величины мгновенной координаты х и. Ре гистр L применяется для воздействия на серво-. систему и является только регистром памяти, входы которого соединены с преобразователем 4. Функции оставшихся регистров объясняются ниже.

На фяг. 6 и фиг. 9 пунктирные .линии, относящиеся к регистрам и D, представляют группу из 2 со седних двоичных разрядов среди 56 двоичных разрядов каждого регистра, в которые вводятся соответствующие данные из программирующего блока, в тс время как,пунктирные линии, относящиеся к регистрам F, У, L, представляют 24 соседних двоичных разряда, в которые переносятся данные, содержащиеся соответственно в регистрах

В, С и D.

Функции и содержание регистров, относящихся к осям Y и Е, аналогичны.

Вычисление скорости для следующего сегмента.

Устройство содержит вычислительный блок 30 (фиг.10) для управления вторым способом работы, по которому остановка в точках излома сегментированной линии, ке имеет места. Выбор способа работы может быть сделан для каждого прямолинейного сегмента траектории.

Например, специальная вспомогательная функция, закодированная на программирующей ленте вместе с данными времени, относящимися к новой точке разрыва линии, хранится в первом регист-. ре приема 31, чтобы определять должна ли быть точка разрыва пройдена со скоростью, не равной нулю.

Более подробно рассмотрим (фиг. 7) два сегмента траектории Pi — Р2 и

Р— 3 имеющих общую точку разрыва

Р2 . Пс:сжим, что остановка в точке Р2

Не была осуществлена, но необходимо пройти путь Р, -Р2 — Р с непрерывной скоростью.

В этом случае конечная часть сегмек=а Р, — Р проходится с постоянной скоростью, равной скорости в течение

722503

19 следующей фазы Т се гмент à P -P, т. е. конечная фаза (Тз и следующие фазы) замедления устраняется. В свою очередь, начальная часть сегмента

Pp — Pg проходится c IIocTQRHHoA ОКоростью, а фаза ускорения Т1 сегмента P — Р устраняется.

Кроме того, принимаютс я шаги, направленные на то, чтобы движущаяся часть не подвергалась слишком большим колебаниям скорости при прохождении ею через точку разрыва Р .

Конечно, начальные части сегмен. та Р1 — P и конечные части сегмента P — Р могут проходиться соответственно фазе ускорения или фазе замедления, если предусмотрена остановка в точках Р и Рз.

Когда не должно быть какой-либо остановки в точке Р, фаза интерполяции, относящаяся к сегменту

P — Р, совпадает по времени с фа- QQ зой вычислени я поз ициоино го приращения (DxB, DyB), используемого в сегменте Р— P . Поэтому ясно, что, хотя интерполятор задает положения вдоль сегмента Р, — Р, в реальном 25 времени, позицион ные приращени я (DxB, DyB) для следующего сегмен