DD265716A1

DD265716A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CALCULATING SETPOINT COEFFICIENTS FOR THE STAGED INTERPOLATION

Info

Publication number: DD265716A1
Application number: DD30825384A
Authority: DD
Inventors: Thomas Herzel
Original assignee: Numerik Karl Marx Veb
Priority date: 1984-09-25
Filing date: 1984-09-25
Publication date: 1989-03-08

Abstract

Schaltungsanordnung zur Berechnung von Sollwertkoeffizienten zur gestuften Interpolation der Fuehrungsgroesse in Lageregelungen fuer numerische Steuereinrichtungen, insbesondere fuer Handhabungsgeraete. Zur einfachen Programmierung sind in einem Punktdatenspeicher abzulegende Stuetzpunktkoordinatenwerte in kartesischen Koordinaten vorgegeben, die von einer Recheneinheit in Maschinenkoordinaten gewandelt und damit Berechnungskoeffizienten fuer eine gestufte Interpolation vorgegeben werden. Die zentrale Verarbeitungseinheit der Recheneinheit ist durch ihr BUS-System mit achsbezogenen Ausgaberegisterfeldern, einem frei adressierbaren Registersatz zur Aufnahme programm- und maschinenspezifischer Daten und mit einem Eingangsregister verbunden. Auf das Eingangsregister sind die Ausgaenge eines, mit einer Koordinatentransformationseinrichtung verbundenen, Akkumulatorregisters gefuehrt. Die Koordinatentransformationseinrichtung ist ueber einen Pufferspeicher an den Punktdatenspeicher und, parallel dazu an einem Formelelementgenerator angeschlossen. Die kartesischen Koordinatenwerte werden in Maschinenkoordinaten gewandelt, im Akkumulationsregister aufbereitet und in das Eingangsregister uebertragen. Die zentrale Verarbeitungseinheit verrechnet diese mit den programm- und maschinenspezifischen Daten und bildet daraus Koeffizienten fuer eine gestufte Interpolation, die an die achsbezogenen Ausgaberegisterfelder ausgegeben werden. FigurCircuit arrangement for calculating setpoint coefficients for the stepped interpolation of the control variable in position control systems for numerical control devices, in particular for handling devices. For easy programming, support point coordinate values to be stored in a point data memory are given in Cartesian coordinates, which are converted into machine coordinates by a computing unit and thus calculation coefficients are specified for a stepped interpolation. The central processing unit of the arithmetic unit is connected by its bus system with axis-related output register fields, a freely addressable register set for recording program and machine-specific data and with an input register. The outputs of a accumulator register connected to a coordinate transformation device are fed to the input register. The coordinate transformation device is connected to the point data memory via a buffer memory and, in parallel thereto, connected to a formula element generator. The Cartesian coordinate values are converted into machine coordinates, processed in the accumulation register and transferred to the input register. The central processing unit computes them with the program and machine-specific data and uses them to form coefficients for a stepped interpolation, which are output to the axis-related output register fields. figure

Description

BUS-System mit achsbezogenen Ausgaberegisterfeldern, einem frei adressierbaren Registersatz zur Aufnahme programm- und maschinenspezifischer Daten und mit einem Eingangsregister, auf das die Ausgänge eines mit einer Koordinatentransformationseinrichtung, die über einen Pufferspeicher an den Punktdatenspeicher und an einem Formelementgenerator angeschlossen ist, verbundenen Akkumulatorregisters geführt sind, verbunden ist. Gemäß weiterer Ausbildung ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinatentransformationseinrichtung, das Akkumulatorregister und das Eingangsregister an eine gemeinsame, gegenüber einer, mit dem Ausgang eines, mit seinem Eingang an den, mit einem Interrupteingang der zentralen Verarbeitungseinheit verbundenen Ausgang einer Taktquelle angeschlossenen Frequenzteilers verbundene Übernahmetaktleitung angeschlossen sind.BUS system with axis-related output register fields, a freely addressable register set for recording program and machine-specific data and with an input register to which the outputs of a connected to a coordinate transformation device, which is connected via a buffer memory to the point data memory and to a form element generator connected Accumulatorregister , connected is. According to a further embodiment, the invention is characterized in that the coordinate transformation means, the accumulator and the input register to a common, over a, connected to the output of one, with its input to the connected to an interrupt input of the central processing unit output of a clock source frequency divider transfer line are connected.

Die als kartesische Koordinatenwerte in den Programmspeicher eingegebenen Stützpunkte werden zunächst in der Koordinatentransformationseinheit in Maschinenkoordinaten umgewandelt, in dem Akkumulatorregister aufbereitet und in das Eingangsregister übertragen. Durch die zentrale Verarbeitungseinheit werden diese Daten mit den im frei adressierbaren Registersatz enthaltenen programm- und maschinenspezifischen Daten zu Koeffizientenwerten für bestimmte Bahndatenabschnitte zwischen den Stützpunkten berechnet und folgegemäß an die Registerfelder der zu steuernden Bewegungsachsen ausgegeben. Anhand dieser Koeffizienten werden in einem nachgeschalteten Interpolator in einer gestuften Interpolation Zwischenwerte für die den Antrieben vorgegebene Führungsgröße ermittelt.The interpolation points entered into the program memory as Cartesian coordinate values are first converted into machine coordinates in the coordinate transformation unit, processed in the accumulator register and transferred to the input register. The central processing unit calculates these data with the program and machine-specific data contained in the freely addressable register set for coefficient values for specific web data sections between the interpolation points and outputs them to the register fields of the axes of motion to be controlled. Using these coefficients, intermediate values for the command variable predetermined for the drives are determined in a downstream interpolator in a stepped interpolation.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung ist das Blockschaltbild dargestellt.The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment. The block diagram is shown in the accompanying drawing.

Ein Eingang B für extern vorgegebene Punktdaten, die beispielsweise in einem sogenannten „teach-in'-Verfahren über die Istwert-Stellungsgeber oder von einem Programmgeber geliefert werden, ist parallel mit den Eingängen eines Punktspeichers 1 und eines Formelementegenerators 2 verbunden, deren Ausgänge auf einen Pufferspeicher 3 geführt sind. Der Ausgang des Pufferspeichers 3 ist auf eine Koordinatentransformationseinrichtung 4 geführt, die mit einem Übernahmeeingang durch eine Übernahmetaktleitung LTD an den Ausgang eines Frequenzteilers C1 angeschlossen und deren Ausgang auf ein Akkumulatorregister 5 geführt ist. Die Ausgänge des Akkumulatorregisters 5 sind auf ein Eingangsregister 6, das über ein BUS-System 7 mit einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU verbunden ist, geführt. Das Akkumulatorregister 5 und das Eingangsregister 6 sind, ebenso wie die Koordinatentransformationseinrichtung 4, mit einem Übernahmeaufrufeingang durch die gemeinsame Übernahmetaktleitung LTD mit dem Ausgang des Frequenzteilers C1 verbunden. Ein Interrupteingang der zentralen Verarbeitungseinheit CPU ist durch eine Taktleitung LTG mit dem Ausgang einer Taktquelle Co verbunden. Außerdem ist über diese Taktleitung LTG der Eingang des Frequenzteilers Clan den Ausgang der Taktquelle Co angeschlossen. An dem BUS-System 7 befinden sich noch ein frei adressierbarer Registersatz 8 zur Bereitstellung und Akkumulierung der, von der zentralen Verarbeitungseinheit CPU, zu behandelnden Daten und weiterhin Ausgaberegisterfelder 11 bis1n;21 bis2n;31 bis3n zur Ausgabe der zur Interpolation bestimmten Stützpunktkoeffizienten.An input B for externally specified point data, which are supplied for example in a so-called "teach-in 'method on the actual value positioner or by a programmer, is connected in parallel with the inputs of a point memory 1 and a form element generator 2 whose outputs to a Buffer memory 3 are guided. The output of the buffer memory 3 is fed to a coordinate transformation device 4, which is connected to a transfer input by a takeover clock line LTD to the output of a frequency divider C1 and whose output is fed to a battery register 5. The outputs of the accumulator register 5 are fed to an input register 6, which is connected via a bus system 7 to a central processing unit CPU. The accumulator register 5 and the input register 6, as well as the coordinate transformation means 4, are connected to a takeover call input through the common transfer clock line LTD to the output of the frequency divider C1. An interrupt input of the central processing unit CPU is connected to the output of a clock source Co through a clock line LTG. In addition, the input of the frequency divider clan is connected to the output of the clock source Co via this clock line LTG. On the bus system 7 there is still a freely addressable register set 8 for providing and accumulating the data to be processed by the central processing unit CPU, and also output register fields 11 to 1n; 21 to 2n; 31 to 3n for outputting the interpolation determined interpolation point coefficients.

Die extern vorgegebenen Punktdaten werden über den Eingang B in den Punktspeicher 1 und den Formelementgenerator 2 eingegeben, die daraus Werte auf einer Kurve in Weltkoordinaten ermitteln, die in dem Pufferspeicher 3 abgelegt werden. Mit einem Signal von dem Frequenzteiler C1 über die Übernahmetaktleitung LTD werden diese Werte von der Koordinatentransformationsleitung 4 übernommen und mit dem nächsten Übernahmetakt vom Ausgang des Frequenzteilers C1 als Maschinenkoordinatenwerte an das Akkumulatorregister 5 ausgegeben. Mit dem folgenden Übernahmetakt werden diese Maschinenkoordinatenwerte in das Eingangsregister 6 übertragen. Bestimmt durch das Verhältnis der Anzahl der Taktimpulse auf der Taktleitung LTD zu den Taktimpulsen auf der Übernahmetaktleitung LTG bildet die zentrale Verarbeitungseinheit CPU zwischen aufeinanderfolgenden kartesisch eingegebenen Sollwertkoordinatenwerten eine entsprechende Anzahl Koeffizientenwerte für Stützpunkte zur interpolierenden Bahnbeschreibung. Dabei sind bei großen Abständen zwischen den Sollwertkoordinatenwerten entsprechend viele Stützpunkte zur Bahnbeschreibung zu ermitteln und das Taktverhältnis entsprechend hoch zu wählen. Bei einer durch viele Sollwertkoordinatenwerte vorgegebenen Bahnkurve kann das Teilerverhältnis niedrig sein. Die zentrale Verarbeitungseinheit CPU bildet in jedem an ihren Interrupteingang bestimmten Rechenumlauf aus den im Eingangsregister 6 enthaltenen Sollwertdaten und aus weiteren, im Registersatz 8 enthaltenen, anlagen- und programmspezifischen Werten, Koeffizienten zur Interpolation von Vorgabewerten und gibt diese achsbezogen an die Ausgaberegisterfelder 11 bis1n;21 bis 2 n; 31 bis 3 η aus. Der Inhalt jedes Registers eines Ausgaberegisterfeldes 11 bis 1 n; 21 bis 2 n; 31 bis3n wird als Koeffizient für einen Interpolationsschritt einer in aufeinanderfolgenden Stufen durchzuführenden Interpolation an einen Interpolator für Bahnkurven höherer Ordnung ausgegeben.The externally specified point data are input via the input B in the point memory 1 and the form element generator 2, which determine therefrom values on a curve in world coordinates, which are stored in the buffer memory 3. With a signal from the frequency divider C1 via the transfer clock line LTD, these values are taken over by the coordinate transformation line 4 and output to the accumulator register 5 with the next transfer clock from the output of the frequency divider C1 as machine coordinate values. With the following takeover cycle, these machine coordinate values are transferred to the input register 6. Determined by the ratio of the number of clock pulses on the clock line LTD to the clock pulses on the transfer clock line LTG, the central processing unit CPU forms a corresponding number of interpolating path description interpolation values between successive Cartesian input setpoint coordinate values. In the case of large distances between the setpoint coordinate values, correspondingly many interpolation points for the path description are to be determined and the clock ratio selected to be correspondingly high. At a trajectory given by many set point coordinate values, the divider ratio may be low. The central processing unit CPU forms, in each calculation cycle determined at its interrupt input, from the setpoint data contained in the input register 6 and from other system- and program-specific values contained in the register set 8, coefficients for interpolating default values and outputs these to the output register fields 11 to 1n; to 2 n; 31 to 3 η off. The content of each register of an output register field 11 to 1 n; 21 to 2 n; 31 to 3n is output as a coefficient for an interpolation step of interpolation to be performed in successive stages to a higher-order trajectory interpolator.

Claims

1. Circuitry for calculating setpoint coefficients for the stepwise interpolation of the reference variable in the position control of a numerical control device, in particular for handling devices in the, for the stored in a point data memory in Cartesian coordinates interpolation point coefficients, coefficients for the successive stepwise interpolation a cascaded interpolator of a computing unit in machine coordinates be specified, characterized in that the central processing unit (CPU) of the arithmetic unit by its bus system (7) with axis-related output register fields (11 to 1 n); 21 to 2n; 31 to 3n), a freely addressable register set (8) for receiving program and machine-specific data and with an input register (6) to which the outputs of a coordinate transformation device (4) via a buffer memory (3) to the point data memory (1 ) and to a form element generator (2) is connected, connected accumulator register (5) are guided.

2. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the coordinate transformation means (4), the accumulator (5) and the input register (6) to a common, with the output of one, with its input to the, with an interrupt input of the central processing unit ( CPU) connected output of a clock source (Co) connected frequency divider (CD connected, transfer line (LTG)) are connected.

For this 1 page drawing

Field of application of the invention

The invention relates to a circuit arrangement for the calculation of setpoint coefficients for stepped interpolation stages in a numerical path control, preferably for handling equipment, in which a high traversing speed with high path accuracy are required. Cascaded interpolation stages calculate the reference variables in subdivided path sections for applying the actuators to perform spatial movements on the controlled machine or by the handling device.

Characteristic of the known technical solutions

It is known to calculate on machine tools for turning according to a predetermined trajectory with a polar coordinates processing control unit position setpoints and specify the axis drives. For processing non-rotationally symmetrical path elements, the trajectories are given in the polar coordinate system angle-dependent radius in a, related to a workpiece Cartesian coordinate system whose origin coincides with the center of the polar coordinate system and the workpiece center axis. The Cartesian coordinates are converted in a coordinate converter in polar coordinates and fed to the control unit. In order to support points of a straight line on an otherwise rotationally symmetric workpiece as Cartesian coordinate values can be specified (DE-OS 3151173).

The disadvantage of such a control method is the fact that the processing speed of the control device is reduced by the additional coordinate transformation to be carried out. But that is the constant demand for further increase the speed of the process with improved path accuracy for both the control of machine tools and handling equipment contrary.

Object of the invention

The object of the invention is to find a simple way of processing as few base coordinate values as possible for a numerical path control, by means of which, with simple programming, a high traversing speed is achieved with the greatest possible path accuracy.

Explanation of the essence of the invention

The invention has for its object to provide a circuit arrangement with a computing unit and with a program memory for the cascaded calculation of setpoint coefficients for, in a program for the numerical control of processing and processing machines or manipulators predetermined and contained in a program memory, interpolation point coordinate values to order be able to perform in a interpolator according to the setpoint coefficients stepped interpolation to Führungsgrößenbe.stimmung. According to the invention, this object is achieved in that the central processing unit of the arithmetic unit by her