Линейно-круговой интерполятор Советский патент 1987 года по МПК G05B19/18 G05B19/4103 

11302241 2

Изобретение относится к области Если регистры 1 и 2 имеют по ш разря- автоматики и вычислительной техники, дов каждый, а для шага Н предусмотре- может быть использовано в системах но k разрядов, то разрядность произ- числового программного управления ведения составит (т + k). В регистрах станками и является усовершенствова- 3 и 4 хранятся суммы результатов ум- нием известного устройства по авт.св. ножения и т-разрядного остатка де- 1149218.. лителей 11 и 12. Делители 11 и 12

Целью изобретения является повы- осуществляют деление содержимого решение точности интерполяции по конту- гистров 3 и 4 на радиус дуги R при ру дуги.10 круговой интерпог яции или на величину

На фиг.1 приведена структурная схе- перемещения по контуру 1 при линейной ма предлагаемого интерполятора; на . интерполяции.

фиг.2 - блок тактирования; на фиг.З- Деление производится с точностью временные диаграммы работы устрой- до k разрядов, т.е. k - разрядное ства; на фиг.4 - блок переключения. f5 частное размещается в выходном регисИнтерполятор содержит первые 1 и 2 тре делителя 11 или 12, а т-разрядный и вторые 3 и 4 регистры, первые 5 и оататок остается в регистре остатка 6 и вторые 7 и 8 сумматоры, умножите- делителя. Блоки элементов И 13 и 14 ли 9 и 10, делители 11 и 12, блоки служат для передачи содержимого m раз- элеь ентов И 13 и 14, блок 15 тактиро-20 рядов остатка делителей 11 и 12 на вания, блок 16 переключения, сдвиговый сумматоры 7 и 8. Блок 15 тактирования регистр 17, его выход 18, входы 19 и с приходом каждого тактового сигнала 20, выходы 21 и 22 блока переключе- по входу 36 вырабатывает последова- ния, вЬпсоды 23-33 блока тактирования, тельность из одиннадцати импульсов вход 34 блока переключения, входы 25 по линиям 23-33 при круговой интерустройства 35 и 36, выходы 37 и 38 поляции и семь импульсов по линиям блока переключения.23-25, 27-29 и 31 при линейной интерБлок тактирования содержит генера- поляции. Последовательность импуль- тор 39, элемент И 40, счетчик 41 им- сов определяет последовательность пульсов, дешифраторы 42 и 43, тригге-30 операций в устройстве. Блок 16 пере- ры 44 и 45 управления, элемент ИЛИ 46, ключения в режиме круговой интерполя- элемент И 47 и. 48, инверторы 49 и 50, .Дии подключает выход делителя 11 - ... элемент ИЛИ 51, элементы И 52-62, k-разрядное частное с шины 19 на вход элементы ИЛИ 63-66.сумматора 6 по шине 22 и выход интерБлок 16 переключения содержит ин- 35 полятора по оси У по шине 38; выход вертор 67, шесть групп элементов И 68- .делителя 12 по шине 20 подключен на 73, две группы элементов ИЛИ 74 и 75. вход сумматоров 5 по шине 21 и на выУстройство работает следующим об- ход устройства по оси X по шине 37, разом.

В регистрах 1 и 2 в исходном сое- 40 режиме линейной интерполяции тоянии устанавливаются координаты на- выход 19 делителя 11 подключен к чальной точки Х, Y дуги при круго- «не 37, выход 20 делителя 12 - к ши- вой интерполяции либо величины пере- 38, подключение к шинам 21 и 22 с мещения по осям Х., Y на участке об- выходов делителей не производится, работки при линейной интерполяции. 45 регистры 1 и 2 вводятся величины В процессе круговой интерполяции в Х и Y перемещений по осям на участ- этих регистрах содержатся координаты е интерполяции, в сдвиговом регис- текущей точки дуги. В процессе линей- тре 17 устанавливается величина шага ной интерполяции содержимое регис- И, которая по шине«18 подается на тров 1 и 2 не изменяется.50 °ДЬ1 умножителей 9 и 10. В делителях 11 и 12 по программе устанавливаВ умножителях 9 и 10 производится ется величина 1 - длина участка ин-. умножение содержимого регистров 1 и терполяции, в регистрах 3 и 4 - нули. 2 на величину Н или Н/2, хранящуюся По линиям 34 и 35 устанавливается в сдвиговом регистре 17 (Н - величи- команда Линейная интерполяция. На на шага интерполяции по контуру). Be- каждый сигнал цикла на линии 36 блок личина шага Н V-1 ,где V - ско- 15 тактирования вырабатывает семь рость подачи; i const - длитель- тактов. Первым тактом по линии 23 ность цикла вычисления приращений. производд тся умножение величины X

313022414

на Н. Второй такт по линии 24 разре-блок элементов И 14 на сумматор 8 и шает передачу содержимого т-разряд-запись суммы в регистр 4. Седьмой ного остатка деления делителя 11 че- такт по линии 29 производит деление рез блок элементов И 13 на сумматори по линии 33 сдвигJвправо (деление 7 и запись суммы в регистр 3. Третьим на 2) величины Н в сдвиговом регистре тактом по линии 25 производится де-17. Восьмой такт по линии 30 разреша- ление суммы результата умножения иет передачу частного делителя 12 по остатка от деления на предыдущемшине 21 на вход сумматора 5,. на вто- шаге. Четвертым тактом по линии 27рой вход которого подается содержи- производится умножение Y. на Н. Пятый/Омое регистра 1. По сигналу на линии такт по линии 28 разрешает запись30 разрешается запись результата сум- результата суммирования содержимогомирования в регистр 1. Далее по сиг- выходного регистра 10 умножения иналам тактов .9-12 по линиям 23-26 m разрядов остатка деления делителяосуществляются операции, аналогичные 12. Шестым тактом по линии 29 произ- 15первым четьфем тактам. Двенадцатым водится деление на 1. Седьмым так томтактом по-линии 31 частное делителя по линии 31 частное делителя 11с11 передается по шине 38 на вход ин-. шины 19 подключается к выходной шинетерполятора по координате Y, а час- 37 блока 16 переключения по оси х, атное делителя 12 - по шине 37 на вы- частное делителя 12 с шины 20 под- 20ход по координате X.

ключается к выходной шине 38 блока В четных циклах генерация сигналов

переключения по оси Y.начинается с линии 27 и идет в послеВ режиме круговой интерполяции по овательности 27,28,29,32,30,23,24,

программе в регистрах 1 и 2 устанав-25,33,26,27,28.,29,30 и 31. ливаются величины Х, координаты В интерполяторе реализуются следуначальной точки дуги, в сдвиговом ре-ющие вычисления, гистре 17 - половина величины шага - Для линейной интерполяции интерполяции по дуге Н/2, в делителя...

11 и 12 - радиус дуги окружности R. ,+1 i } Последовательности прохождения сигна-30 vu.r. v-

0100К - Л НтК - - ЛА- Х|

лов по линиям 23-33 зависят от номе- t ч i

,,,.ent{l(Y..H. R.,)}i

В нечетных циклах первым тактом YT по линии 23 производится умножение Ха с «i-i на Н/2, которая подается на второй Для круговой интерполяции в нечет- вход умножителя 9 с выхода сдвиговогоных циклах регистра 17. Второй такт по линии 24

разрешает передачу т-разрядного ос- &у ent(-(X.. entl|} + R. ) ; татка делителя 11 через блок элемен- ., К i 2. J тов И 13 на сумматор 7 и запись суммы fHl в регистр 3. Третьим тактом по линии i xi i + i

25 производится деление и по линии 32Y Y

t1-И 1 I

осуществляется сдвиг влево (умножение

на 2) величины Н/2 в сдвиговом регис-., ent|-(Y. -И + R ) ;

тре 17. Четвертый такт по линии г

разрешает передачу частного делителяyi4i .i

11 через блок 16 тактирования по шинеi -i

22 на вход сумматора 6. На второй вход М 1

сумматора 6 подключен выход регистра пi-4-i i-i-i 2l x;+KJ

3 координаты Y. В этом же такте по

сигналу с линии 26 производится за- R Х- entl - + R - 4Y -R

i-fi L2J + 1

пись результата суммирования в ре- .

гистр 2, т.е. вычисляется Y. Y,-+Xi+i - i + i

+ AY. Пятым тактом по линии 27 про- г изводится умножение содержимого ре- круговой интерполяции в четгистра 2 на величину Н. Шестой такт цикла

по линии 2S разрешает передачу т-раз-%

рядного остатка делителя 12 через J+i

entflcY, ent{f . R ) ;

entflcY, ent{f . R ) ;

t-це

приращения, которые вычисляются, но на выход устройства не поступают.

По входной линии 36 поступают импульсы 1/Г, задающие цикл вычислений, по линии 35 команда Круговая интерполяция, вьжодные линии 23-33 подключаются к соответствующим блокам интерполятора (фиг.1).

В режиме линейной интерполяции триггер 45 по входу R установлен в О, что обеспечивает выбор.дешифратора 42, входы которого подключены к выходам счетчика 41, Выходы обоих дешифраторов 42 и 43 подключены через

35

элементы И 52-62 к выходным линиям блока тактирования. Выходы 26,30, 32 и 33 закрыты для прохождения сигнала и находятся в состоянии 1. Временные диаграммы блока приведены на фиг.З. С приходом импульса цикла по входу 36 триггер 44 устанавливается .в 1, открывается элемент И 40, через который проходят импульсы генератора 39. Очередной импульс генератора 39 увеличивает содержимое счет- Ф о чика 41 на единицу, на выходах дешифТочность круговой интерполяции также певьшена более чем в восемь раз (при , что всегда имеет место) при незначительном усложнении txeMbi. При этом полностью используется возможность линейной аппроксимации окружности отрезками прямых, а также практически снимается ограничение на скорость интерполяции дуг окружностей малых радиусов.

30

рмула изобретения

ратора о42 последовательно появляются сигналы управления, которые выдаются по шинам 23,24,25,27,28 и 29. С приходом восьмого импульса с выхода 7 дешифратора 42 через элементы ИЛИ 51 и 60 сигнал пройдет на линию 31. С приходом девятого импульса с выхода 8 дешифратора 42 через инвертор 50,

Линейно-круговой интерполятор по авт.св. № 1149218, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повыше- 45 ния точности интерполяции по контуру дуги, в него введен сдвиговый регистр, первый и второй входы которого соединены соответсвенно с девятьгм и десятым выходами блока тактирования, элемент И 48 и элемент ИЛИ 46 импульс 50 третий вход - с вторым входом интер- установит триггер 44 и счетчик 41 в полятора, а выход - с третьим входом О. Установка триггера 44 в О зап- умножителей обоих каналов, одиннадца- ретит прохождение импульсов с генера- тый вход блока тактирования соединен тора 39 на счетчик 41 через схему 40 с пятым входом блока переключения.

022416

со1зпадения до прихода следующего импульса цикла.

В реяоиме круговой интерполяции на вход 35 подается 1, разрешающая 5 прохождение сигналов по линиям 26,30, 32 и 33, и запрещается прохождение сигнала через элемент И 48. В нечетных циклах разрешается работа дешифратора 42, в четных т дешифратора 43,

fO которые обеспечивают необходимые последовательности импульсов по линиям 23-33. После окончания каждого цикла с выхода 12 дешифратора 42 или 43 сигнал через элемент И 47 подается 5 на счетный вход триггера 45 и через элемент ИЛИ 46 на входы R триггера 44 и счетчика 41, устанавливая их в . О. Триггер 45, переключаясь, подключает дешифратор 42 или 43 в зави- 20 симости от четности номера шд.га.

Ф о

При двойном чередовании .вычислительных циклов методическая ошибка круговой интерполяции носит периодический характер с амплитудой Н /16R, что доказано методами теории разностных уравнений и подтверждено моделированием на ЭВМ. Точность интерполяции повьшена в 8 R/H раз.

Точность круговой интерполяции также певьшена более чем в восемь раз (при , что всегда имеет место) при незначительном усложнении xeMbi. При этом полностью используется возможность линейной аппроксимации окружности отрезками прямых, а также практически снимается ограничение на скорость интерполяции дуг окружностей малых радиусов.

рмула изобретения

Линейно-круговой интерполятор по авт.св. № 1149218, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повыше- 45 ния точности интерполяции по контуру дуги, в него введен сдвиговый реУг

J5Vr-

КИ г I I 1 I I I М I t I I I I I М I М I I I I М I 1 1

23 2ff- 25 26 27 28 23 30 31 J2 33

Л-Г

Редактор Л.Гратилло

pLli. 4

Составитель И.Швеу Техред Л. Сердюков а

Заказ 1215/46 Тираж 864Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

i uz.d

Корректор. М.Пожо

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, может быть использовано в системах числового программного управления станками. Целью изобретения является повьшение точности интерполяции по .контуру дуги с многоразрядными приращениями за счет реализации алгоритма с чередованием последовательности вычислений второго порядка. Линейно- круговой интерполятор содержит блок тактирования 15, блок переключения 16, сдвиговый регистр 17 и в каждом координатном канале первый сумматор 5(6), первьш регистр 1 (2), умножитель 9 (10), второй сумматор 7 (8), второй регистр 3 (4), делитель 11