1、4单元 数字脉冲相乘法插补原理一 数字脉冲相乘法插补的基本原理 二 数字脉冲相乘法直线插补理解数字脉冲相乘法插补原理理解数字脉冲相乘法直线插补本单元学习目标一 数字脉冲相乘法插补的基本原理4单元 数字脉冲相乘法插补原理1 概述2 数字脉冲乘法器又称二进制比例乘法器，它是数控机床上最早使数字脉冲乘法器又称二进制比例乘法器，它是数控机床上最早使用用3 的一种插补器，也是的一种插补器，也是 种最简单的直线插补器，它可以方便地实现多种最简单的直线插补器，它可以方便地实现多坐坐4 标直线插补。标直线插补。5 把把 两个基点间两个基点间 的各的各 坐标增量值坐标增量值 ，用几串，用几串 同一段时间内同一段
2、时间内 发出的发出的 脉冲脉冲数数6 来表示。通过这些脉冲控制系统运动所得到的来表示。通过这些脉冲控制系统运动所得到的 合成轨迹合成轨迹 就是一条近似就是一条近似直直7 线。直线与理想直线的线。直线与理想直线的 偏差小于一个脉冲当量偏差小于一个脉冲当量 。数字脉冲相乘法插补就是将坐标增量数字变成相应的数字脉冲，按数字脉冲相乘法插补就是将坐标增量数字变成相应的数字脉冲，按二进位相乘法则实施。二进位相乘法则实施。1. 2 原理根据二进制计数器的工作原理，从 CP端每输入 16个脉冲，计数器就完成一次计数循环；计数器在计数过程中一次计数循环的时间，就是指全部触发器由 0态 (QlQ4 全为 0)开始
3、计数到下一次全部 0态的时间。这段时间的分隔，可以利用 T：触发器进位脉冲 (即溢出脉冲 )作为计数循环时间的分隔信号，或者称为程序间隔信号，见图示。同时在计数过程中，由于各触发器的输出经过适当的 “与 ”运算后，经与门 P1， P：， P3， P4输出，结果当各触发器的输出 Q每次由 0态到 1态跳变时，在各自的触发器的与门输出 P端即有一个脉冲输出 (宽度等于 CP脉冲的宽度 )，如 P4端分别输出第 1， 3， 5， 7， 9，11， 13， 15号共 8个脉冲； P1端输出第 8号脉冲。1. 因此，在一次计数循环中，或者说在前后两个溢出脉冲出现的时间间隔中， P4共发出 8个脉冲， P
4、3共发出 4个脉冲 (第 2， 6， 10， 14号 )， P2共发出 2个脉冲 (第 4， 12号 )， P1发出 1个脉冲，这些脉冲在时间上是互不重叠的，实质上就是把一次计数循环中的 16个脉冲按 8， 4， 2， 1的分配方式分别从 P4一 P1四位输出，而相邻两级的脉冲输出数目相差一倍，所以称它为脉冲分频器。如上图所示为各级分原器的 P端输出波图形。1. 2 原理数字脉冲乘法器是由一个分频器和一系列 “乘法门 ”所组成的线路，如图所示。数字脉冲乘法器的作用实质上就是将输入的数值转换为对应的脉冲数目而输出。由图可见， N位分频器在一次循环中，它的各级触发器按 2n-1,2n-2 ， 21
5、， 20的规律掐出的脉冲送到各级乘法门 Gn， Gn-1， ， G2， G1(即 “与 ”门)的输入端，各乘法门的输出和输入之间有如下的逻辑关系：Gn anPn; Gn-1 an-1Pn-1 ; G 1=a1P1 在一个程序 间 隔 时间 内， 图 中 “或 ”门输 出的脉冲 总 数 S应为意即：脉冲乘法器在一个程序 间 隔 时间 内， 输 出的脉冲 总 数 S等于控制端的二 进 制数 A。例如， 设 四位分 频 器，当 A2 0011时 ， S输 出脉冲 为 3个；当 A2 0111时 ， S输 出脉冲 为 7个；当 A2=1001时 ， S输 出脉冲 为 9个。显 然，若 T1溢出 m个脉
6、冲 (即在 m个程序 间 隔 时间 内 )， 则 S输 出的脉冲 总 数 为 S mA，换 句 话说 ，在一段 时间 内， S输 出的脉冲 总 数等于溢出的脉冲数 m与二 进 制数 A之乘 积 。数字脉冲乘法器的名称即由此而来。1. 二 数字脉冲相乘法直线插补1 原理控制 “与 ”门的数据分别是直线的终点坐标 Xe和 Ye值，这两个数值是用二进制数码表示的。通常情况下， Xe和 Ye数值存放在各自的寄存器 JXe和 JYe中，由寄存器各位输出端和乘法器 “与 ”门控制端直接连接。因此。数字脉冲乘法器的平而直线插补装置由分频器 (一个 )、坐标寄存器 (2Py方向个 )和乘法门 (212方向各一
7、套 )等组成。这样，在一个程序时间间隔内，两交门电路输出序列的总数分别为两个方向的脉冲数比为两个方向的速度比为 :同上因此，利用这两序列脉冲 Sx和 Sy去控制各自的伺服系统，使机床工作台运动，就可以描画出平面上坐标增量为 Xe和 Ye，斜率为 K Ye Xe的直线。1. 2 应用例 1 欲用脉冲乘法器 (四位分按器 )加工直 线 OE，起点在原点 O(0， 0)， 终 点坐 标为 E(10， 6)，即 Xe2 1010， Ye2 0110， 试 画出脉冲分配 图 和插 补轨 迹。Xe a4a3a2a1=(1010)2，因而 a4 a2 1，使 G4和 G2门 开启， 结 果在一个循 环 内从 Sx门输 出了 10个脉冲 (Sx等于 G2门输 出的 2个脉冲与 G4门输 出的 8个脉冲之和 )； Ye=b4b3b2b1 (0110)2，因而 b3 b2 1，使 G3和 G2门开启，因此在一个循 环 内从 Sy门输 出了 6个脉冲，即 Sx 10， Sy=6作业与思考题设 要 产 生直 线 OA，起点坐 标为 O(0， 0)， 终 点坐标为 A(13， 7)。假定采用四位分 频 器 组 成的二 进 制脉冲乘法器 进 行插 补 ， 试 画出脉冲波形 图 及插 补轨 迹。
