Линейный интерполятор Советский патент 1988 года по МПК G05B19/4103 G06F17/17 

4;:

to

САЗ СО 00 4

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использ.овано в выводных графических устройствах и в системах числового программного управления.

Цель изобретения - повышение точности быстродействия и снижение аппаратурных затрат.

На фиг. 1 приведена функциональная схема линейного интерполятора; на фиг. 2 и 3 - функциональные схемы коммутатора и управляемого генератора импульсов; на фиг, 4-6 - алгоритм расчета управляющего кода, временные диаграммы и пример интерполяции отрезка прямой соответственно.

Интерполятор (фиг, 1) содержит управляемый генератор 1 импульсов, счетчик 2, регистр 3, узел 4 двоичного умножения, счетчик 5, регистр 6 и коммутатор 7. Интерполятор имеет вход 8 начальной установки, вход 9 запуска, вход 10 задания большего приращения, вход 11 записи, вход 12 управляющего кода, вход 13 записи, входы 14-17 признаков координатной ориентахХии, выходы 18 - 21 шаговых координатных приращений и выход .2 признака Окончание интерполяции.

Коммутатор 7 (фиг. 2) содержит два мультиплексора 23 и элементы И 24 - 27.

Управляемый генератор 1 импульсов (фиг. 3) содержит генератор 28 им пульсов, два триггера 29, 30 и два элемента И 31, 32. Интерполятор работает следующим образом.

Поскольку в интерполяторе шаговые приращения по ведущей координате формируются в каждом интерполяционном такте, то их Число равно значению большего приращения (БП), Шаговые приращения по ведомой координате формируются на выходе узла 4. При этом значение управляющего кода в регистре 3 должно быть таким, чтобы за число тактов, равные БП, на выходе узла 4 бьшо сформировано число импульсов, соответствующее значению меньшего приращения (МП).

При применении цифрового интегратора с последовательным переносом (счетчик 5 и узел 4) количество импульсов В за счет i-ro разряда управляющего кода за время БП вьфазит- ся соотношением

B.- EQi2rJj

2 J4.4. где L ILL ч оператор выделения целой

части, , П.

Для того чтобы за число тактов, равных БП, на выходе интегратора бьшо сформировано МП импульсов, должно удовлетворяться соотношение

10

21 а Ь ,

ir 1

0

где а. - значение цифры в i-м разряде

управляющего кода. Таким образом, задача определения 5 управляющего кода сводится к определению а, , а, , . ,, af, по известным значениям БП и МП с использованием приведенных соотношений. При этом находятся значения В; и ими уравно- 0 вешивается значение МП.

В линейном интерполяторе осуществляется задание отрезка прямой значением БП, значением управляющего кода и признаками, задающими ориентацию 5 и расположение вектора по отношению к координатным осям.

Интерполятор работает следуюпдам образом.

По входу 8 интерполятора от внеш- 0 него устройства поступает импульс, устанавливающий генератор 1 в исходное положение. На выходе генератора 1 импульсы не формируются. Б регистр 6 по активному уровню сигнала на вхо- 5 де 13 записывается значение признаков. Соответствие между активными уровнями сигналов, признаками и соответствующими им входами следующее

Признак Активный Вход 0 уровень

1 14 15

Зн Х 1 16 Зн dY 1 . 17 В регистр 3 от внешнего устройства записывается значение управляющего кода, поступающего на вход 12 интерполятора. Запись в регистр осуществляется нулевым уровнем, подаваемым на вход 11 интерполятора.

В счетчик 2 записывается значение БП, поступающего на вход 10 интерполятора. Запись БП осуществляется нулевым уровнем сигнала, подаваемым на, вход 9 интерполятора. По переднему фронту указанного сигнала запусйа- ется генератор 1, и на его выходе . формируется последовательность им

пульсов заданной частоты. Указанная последовательность импульсов поступает на счетный вход счетчика 5, При этом на выходе двоичного умножителя 4 формируется последовательность импульсов, соответствующих МП (по ведомой координате). Коммутатор 7 осуществляет в зависимости от значения признаков, записанных в регистр 6, перекоммутацию частотных потоков, поступающих от генератора 1 и двоичного умножителя 4 на один из выходов +Х, -X, +Y, -Y (18 - 21).

С приходом каждого импульса от ге- нератора 1 содержимое счетчика 2 уменьшается на единицу. При выдаче генератором 1 числа импульсов, равного БП, на выходе счетчика 2 формируется сигнал переноса, приводящий к уста- новке генератора 1 в исходное состояние, при котором импульсы на выход генератора 1 не выдаются. При выдаче импульсов генератора 1 на выходе 22 формируется уровень 1, сигнализирующий о генерации интерполятором шаговых приращений. После выдачи БП-им- пульсов на выходе 22 формируется сигнал О, сигнализирующий о готовности приема интерполятором новых исходных данных.

Расчет управляющего кода может быть осуществлен по алгоритму (фиг.4) микропроцессором или микроЭВМ. Часть граф-схемы алгоритма до штриховой

,

линии служит для определения числа им

,

пульсов В- за счет i-ro разряда упр ав- ляющего кода за время БП по формуле

В

ГБП+2

Jti-H 1 2fУказанная формула реализуется последовательным сдвигом БП (деление на 2) и прибавления 1 при нечетном значении сдвигаемого операнда.

Нижняя часть граф-схемы алгоритма служит для определения значения цифр (О или 1) в i-M разряде управляющего кода путем уравновешивания кода МП весами В..

Временная диаграмма работы (фиг.5) интерполятора приведена для , . Для указанных приращений значение управляющего кода равно 1010, где единица справа соответствует старшему разряду. На временной диаграмме заштрихованные импульсы, снимаемые с первого и третьего выходов счетчика 5, отбираются узлом 4 двоичного умножения и суммируются. Активным

0

„

фронтом указанных импульсов является передний фронт. С выхода узла 4 двоичного умножения импульсы, снимаемые с первого и третьего выходов счетчика 5, поступают на вход коммутатора. Из временных диаграмм следует, что на первый информационный вход коммутатора 7 импульсы поступают в каждом такте. На второй информационный вход комм татора 7 импульсы поступают с выхода двоичного умножителя, образованного узлом 4 и счетчиком 5, причем импульсы формируются не в каждом такте. Так на втором, шестом, восьмом, десятом тактах импульсы не формируются (последнее отражено на временной диаграмме штриховой линией).

Отрезок вертикальной прямой, образованной под воздействием шаговых приращений, соответствующих исходным приращениям , , показан на фиг. 6.

,„

25 Формула изобретения

,,„

1. Линейный интерполятор, содержащий управляемый генератор импульсов, узел двоичного умножителя, первый счетчик и два регистра, выходы первого регистра и счетчика соединены с первым и вторым входами узла двоичного умножителя, вход запуска управляемого генератора импул.ьсов соединен с входом запуска интерполятора, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и снижения аппаратурных затрат, в него введены второй счетчик и коммутатор, выходы которого являются выходами шаговых координатных приращений интерполятора, информационные входы второго счетчика, первого и второго регистров являются вхоцами задания большего приращения управляющего кода и признаков координатной ориентации интерполятора соответственно, входы записи первого и второго регистров являются первым и вторым входами записи интерполятора, вход запуска которого соединен с входом записи второго счетчика и с входом сброса первого счетчика, выход тактовой последовательности управляемого генератора импульсов соединен- со счетными входами первого и второго счетчиков и с первым информационным входом ком-- мутатора, второй информационный вход и управляющие входы которого соедине30

35

40

45

50

55

ны с выходом узла двоичного умножителя и выходами второго регистра соответственно, выход переноса второго счетчика и вход начальной установки интерполятора соединены с первым и.„ вторым входами останова управляемого генератора импульсов, вькод признака останова которого является выходом признака Окончание интерполяции интерполятора.

2. Интерполятор по п. Ij о т л и- чающийся тем, что коммутатор содержит два мультиплексора и четыре элемента И, выходы которых образуют выход коммутатора, первые входы всех элементов И и первый и второй адресные входы первого и второго мультиплексоров соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, первый информационный вход которого соединен с вторым, третьим и четвертым информационными входами первого мультиплексора и с первым, третьим четвертым информационными входами JBToporo мультиплексора, второй инфор- рационный вход коммутатора соединен ip. первым входом первого мультиплексо- |ja и с вторым входом второго мульти- |шексора, выход первого мультиплексо- а соединен с вторыми входами первого

и второго элементов И, выход второго мультиплексора соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И.

3. Интерполятор по п. 1, о т л и- чающийся тем, что управляемый генератор импульсбв содержит первый элемент И, выход которого является выходом тактовой последовательности, управляемого генератора импульсов, два триггера, генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и с входом синхронизации в.торого триггера, выход которого является выходом признака останова управляемого генератора импульсов и соединен с вторым входом первого элемента И, второй элемент И, первый и второй входы которого являются первым и вторым входами остано- ра управляемого генератора импульсов, вхоц, запуска и вход логической единицы которого соедине.ны с входом синхронизации и с информационным входом первого триггера, выход которого со- единен с информационным входом второго триггера, инверсный вход сброса которого соединен с выходом второго

элемента И и с инверсным входом сброса первого триггера.

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики и позволяет повысить точность, быстродействие и снизить аппаратурные затраты. Интерполятор содержит управляемый генератор 1 импульсов, счетчик 2, регистры 3,6, узел 4 .двоичного умножения, счетчик 5 и тор 7. На входы 10,12 и 14-17 подаются значения большего приращения, управляющего кода и признаков координатной ориентации. Шаговые приращения по ведущей координате формируются в каждом интерполяционном такте и их количество соответствует значению большего приращения. Шаговые приращения по ведомой координате формируются на выходе узла 4 в соответствии со значением управляющего кода в регистре 3. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. (Л

ЛО

32

гг

//

М S/TffftaA4 5,8

22

е/Р.З

U23984

If UHfr SouuMffPO f HOiffumf/v} 1(и/(л joaSo rr / i/Mffre/3ftafl f /oa

ПЛАЯАЯЯЛЛЯАЯЯЯМ

J

- fftino Sfo/ra

ЛйлгУ

SjltfAO/

: I I 1 I t I f t

J „L. 1 .lJJ

: . 7 ЗГ s 9 7 в 9

, .lJJ..UJjJ

7 3 и S в 79 9

,,- ff/

J

J L

t

Фиг 6