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

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в системах числового программного управления.

Цель изобретения - повышение точности и упрощение интерполятора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема линейно-кругового интерполятора; на фиг. 2 - функциональная схема накапливающего сумматора, вариант выполнения; на фиг. 3 - функциональная схема реверсивного счетчика, вариант выполнения; на фиг. 4 - блок нормализации, вариант выполнения.

Линейно-круговой интерполятор содержит генератор -1 импульсов, ключ 2, элемент НЕ 3, элемент И 4, счетчики 5 и 6, элементы ИЛИ 7 и 8, формирователи 9-12, триггеры 13 и 14, мультиплексоры 15 и 16, накапливающие сумматоры 17 и 18, реверсивные счетчики 19 и 20, блок 21 нормализации.

Каждый из накапливающих сумматоров 17 и 18 содержит счетчик 22, линию 23 задержки, коимбинационный сумматор 24, элементы И 25 и 26.

Каждый из реверсивных счетчиков 19 и 20 содержит счетчик 27, элементы И 28 и 29.

Блок 21 нормализации содержит генератор 30 импульсов, ключ 31, сдвиговый регистр 32, счетчик 33.

Интерполятор может работать в режимах линейной и круговой интерполяции.

В режиме линейной интерполяции интерполятор работает следующим образом.

Из блока задания программы (не показан) исходная информация распределяется следующим образом: заносится в счетчик Бив реверсивный счетчик 19, Ai/ - в счетчик бив реверсивный счетчик 20, в блок 21 нормализации заносится код номера старшего значанлего разряда К.

Мультиплексоры 15 и 6 подключают выход одного из разрядов накапливающих сумматоров 17 и 18 к входам триггеров 13 и 14. Номер подключенного разряда равен К+1- Кроме того, в режиме линейной интерполяции сигналы с выходов элементов ИЛИ 7 и 8 на счетный вход реверсивных счетчиков 19 и 20, а также с выходов первых разрядов реверсивных счетчиков 19 и 20 на счетные ВХОДЬЕ накапливающих сумматоров 17 и 18 не поступают, так как отсутствуют сигналы КИ1 и КИ2 (круговая интерполяция по часовой стрелке КИ 1 и круговая интерполяция против часовой стрелки КИ2). При отсутствии сигналов КИ1 и КИ2 закрыты элементы И 25, 26, 28 и 29 (фиг. 2 и 3).

Сигнал ненулевого состояния счетчиков 5 и 6 через элементы И 4 и НЕ 3 открывает ключ 2 и пропускает тактовые импульсы с генератора 1 на стробирующие входы триггеров 13 и 14 и накапливающих сумматоров 17 и 18. С приходом каждого тактового импульса накапливающие

сумматоры 17 и 18 суммируют содержимое реверсивных счетчиков 19 и 20. При этом состояние (K-f-l)-го разряда каждого накапливающего сумматора 17 и 18 через муль- типлексоры 15 и 16 фиксируется на триггерах 13 и 14. Так как в разрядах с номером, больщим чем К, в реверсивных счетчиках 19 и 20 записаны нули, то изменение состояния разряда К/1 является признаком переполнения К-го старшего значащего o разряда. Импульсы переполнения формируются формирователями 9 и 11 при изменении состояния триггеров 13 и 14 с «О на «1 и формирователями 10 и 12 при изменении состояния триггеров 13 и 14 с «1 на «О и поступают через элементы ИЛИ 7 и 8 на счетные входы счетчиков 5 и 6 и на выход интерполятора.

По достижению нулевого состояния счетчиков 5 и 6 по цепи элемент И 4 - элемент НЕ 3 закрывается ключ 2. Отработка участка линейной интерполяции закончена.

В режиме круговой интерполяции исходная информация из блока задания программы распределяется следующим образом: Дх заносится в счетчик 5, Дг/ - в счетчик 6, X в реверсивный счетчик 20, Уи - в реверсивный счетчик 19, в блок 21 нормализации записывается код номера старшего значапд,его разряда К. Кроме этого, в интерполятор поступают сигналы КИ1 или КИ2, которые определяют направление круговой интерполяции.

Суммирование содержимого реверсивных счетчиков 19 и 20 на накапливаюш,их сумматорах 17 и 18 и выделение переноса на триггерах 13 и 14, формирователях 9-12 и элементах ИЛИ 7 и 8 осуществляется аналогично линейной интерполяции.

При круговой интерполяции разрешено прохождение сигналов с выходов элементов ИЛИ 7 и 8 на счетный вход реверсивных счетчиков 19 и 20, а также с выходов первых разрядов реверсивных счетчиков 19 и 20 на счетные входы накапливающих сумматоров 17 и 18, так как при наличии сигналов КИ1 и КИ2 открыты элементы И 25, 26, 28 и 29 (фиг. 2 и 3). Импульсы переполнения с элементов ИЛИ 7 и 8 поступают на счетный вход реверсивных счетчиков 19 и 20, изменяя содержимое счетчиков на единицу. При наличии сигнала КИ1 содержимое реверсивного счетчика 19 уменьшается, содержимое реверсивного счетчика 20 увеличивается. При наличии сигнала КИ2 содержимое реверсивного счетчика 19 увеличивается, содержимое реверсивного счетчика 20 уменьшается.

Кроме того, для компенсации погрешности радиуса при круговой интерполяции каждый второй импульс переполнения, снимаемый с первого разряда реверсивных счетчиков 19 и 20, подается на счетный вход накапливающих сумматоров 17 и 18. При наличии сигнала КИ1 содержимое накапливаю0

5

0

5

0

5

щего сумматора 17 уменьшается на единицу, а накапливающего сумматора 18 увеличивается на единицу на каждый второй импульс переполнения. При наличии сигнала КИ2 содержимое накапливающего сумматора 17 увеличивается на единицу, а накапливающего сумматора 18 уменьшается на единицу на каждый второй импульс переполнения.

Процесс круговой интерполяции завершается после того, как содержимое счетчиков 5 и 6 обнуляется.

Накапливающие сумматоры 17 и 18 работают следующим образом.

Первоначально на выходе комбинационного сумматора 24 стоит код числа, поступающий к первому входу с реверсивного счетчика 17 (18) (счетчик 22 обнулен). С приходом импульса на стробирующий вход код числа с комбинационного сумматора 24 записывается в счетчик 22 и через линию 23 задержки передается на вход комбинационного сумматора 24. Линия задержки задерживает подачу кода на второй вход на время действия стробирующего импульса. На вход счетчика 22 подается сумма кодов чисел, подаваемых на первый и второй входы комбинационного сумматора 24. С приходом следующего импульса на стробирующий вход этот код переписывается в счетчик 22. Таким образом, в счетчик 22 при каждом поступлении импульса сброса записывается код суммы числа, подаваемого на первый вход, и числа, записываемого в счетчик 22 по предыдущему стробирующему импульсу.

Кроме того, содержимое счетчика 22 изменяется на ±1. Сигналы на изменение содержимого счетчика поступают с элементов И 25 и 26 при наличии сигнала на счетном входе и соответствующих сигналов КИ1 или КИ2. Это изменение происходит по заднему фронту стробирующего импульса, т. е. после записи в счетчик 22 кода числа с выхода комбинационного сумматора 24.

Реверсивные счетчики 19 и 20 изменяют свое содержимое на ±1 при наличии соответствующего сигнала КИ1 и КИ2 и сигнала на счетном входе. Сигнал КИ1 открывает элемент И 28, а КИ2 - элемент И 29.

Если в интерполяторе имеется код старшего значащего разряда, то он записывается в блок 21 нормализации на счетчик 33. Если же код старшего разряда в блоке задания программы отсутствует, то в блок 21 нормализации на сдвиговый регистр 32 записывается Длг, Лг/ для линейной интерполяции их у« для круговой интерполяции.

Так как в регистре 32 его выходы соединены со вторым информационным входом, то после записи в него кодов Дх, А1/(д;н, t/н) в нем образуется код числа, равный Ajcl/Аг/Х y(x«Vy«). Обнуление регистра 32 и счётчика 33 осуществляется каждый раз из блока задания программы перед вводом очередного кода. Код старшего значащего разряда формируется на счетчике 33 следующим образом. Нулевое значение старшего разряда регистра 32 и сигнал «Конец ввода открывают ключ 31. Импуль5 сы с генератора 30 поступают на стробирующий вход регистра сдвига 32 и счетный вход счетчика 33. Каждый импульс генератора 30 сдвигает информацию в регистре 32 на один разряд и уменьшает на единицу содержимое счетчика 33. При появлении в старшем разряде регистра 32 единицы ключ 31 закрывается. В счетчике 33 сформирован код номера старшего разряда.

Предлагаемое устройство по сравнению с известными устройствами за счет нормали S зации подынтегральной функции путем коммутации выходов накапливающих сумматоров позволяет упростить интерполятор параллельного действия и создает удобство для использования микросхем средней интеграции, например серии К155. Кроме того,

0 коррекция содержимого накапливающих сумматоров позволяет повысить точность отработки дуги окружности, а задание кода номера старшего разряда увеличивает быстродействие устройства.

5Формула изобретения

1. Линейно-круговой интерполятор, содержащий генератор и.мпульсов, элемент НЕ, элемент И, ключ и по каждой координате накапливающий сумматор и счетчик, пер0 вый вход ключа подключен к выходу генератора импульсов, а второй в.ход - к выходу элемента НЕ, вход которого подключен к выходу элемента И, счетчики выходами подключены к соответствующим входам элемента И, отличающийся тем, что, с целью

5 повышения точности и упрощения интерполятора, в него введены блок нормализации, а по каждой координате - мультиплексор, триггер, первый и второй формирователи, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик, выходы которого подключены к входам накапливаю0 шего сумматора, управляющий вход которого подключен к выходу ключа, а счетный вход - к выходу первого разряда реверсивного счетчика, выход мультиплексора подключен к входу триггера, информационные

г входы мультиплексора подключены к выходам накапливающего сумматора, а управляющий вход - к выходу блока нормализации, управляющий вход триггера подключен к выходу ключа, входы первого и второго формирователей подключены соответ0 ственно к прямому и инверсному выходам триггера, входы элемента ИЛИ подключены соответственно к выходам первого и второго формирователя, а выход элемента ИЛИ подключен к счетному входу счетчика данной координаты и к счетному входу реверсив5 ного счетчика другой координаты и является выходом интерполятора, информационные входы счетчиков, реверсивных счетчиков и первый вход блока нормализации являются

информационными входами интерполятора, входы сложения и вычитания накапливающих сумматоров и реверсивных счетчиков являются входами направления круговой интерполяции, второй вход блока нормализации является входом кода старшего значащего разряда интерполятора, сбросовый вход блока нормализации является сбросовым входом интерполятора, вход «Конец ввода блока интерполяции является входом «Конец ввода интерполятора.

2. Интерполятор по п. 1, отличающийся тем, что блок нормализации содержит генератор импульсов, ключ, счетчик, сдвигающий регистр, первый информационный вход которого является первым входом блока, сбросоC agJ

вые входы сдвигающего регистра и счетчика являются сбросовым входом блока, счетный вход счетчика является вторым входом блока нормализации, выходы счетчика являются выходами блока, счетный вход счетчика и стробирующий вход сдвигающего регистра подключены к выходу ключа, первый управляющий вход которого соединен с выходом старшего разряда сдвигового регистра, информационный выход которого подключен к второму информационному входу сдвигающего регистра, второй управляющий вход ключа является входом «Конец ввода блока, информационный вход ключа соединен с выходом генератора импульса.

КИ1 КИ2

К 15(16) л

/

23

/s

«ф

в

/V

к 17(18}

л

1

,

27

л/,уд%;Ля;

)

/V

А

-7

22

7

/ /

2

25

2

Aeee/V/

f f /

Cmpoff от 2

, от iei20)

От 19120 Фиг. 2

-/

f;

2g

25

/ / ж

г/г.5

C-v. л

7/77 яг7;

/С 15,16

CSpoc ФигМ

изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в системах числового программного управления технологическим оборудованием. Цель изобретения - повышение точности интерполяции и упрощение интерполятора. Линейно-круговой интерполятор содержит генератор импульсов, ключ, элемент И, элемент НЕ, блок нормализации и по каждой координате счетчик, элемент ИЛИ, первый и второй формирователи, триггер, мультиплексор, накапливающий сумматор и реверсивный счетчик. 1 з.п.ф-лы, 4 ил. со ю СП со