Линейно-круговой интерполятор Советский патент 1989 года по МПК G05B19/4103 

дх X К ЛХ,Л(ХН.УН) .

Изобретение относится к тезшике автоматического управления и может быть использовано в системах число- вого программного управления технологическим оборудованием. Цель изобретения - повышение быстродействия интерполятора за счет коррекции Кода старшего значащего разряда в процес

лХ(Ун)КИ1КИ2 UY(XH)

Фиг.1

(Л

4 Од tvd

to

СЛ

14)

се интерполяции по изменению номера старшего значащего разряда максимальной текущей координаты. Линейно- круговой интерполятор содержит генератор импульсов 5, ключ 6, элемент НЕ 7, элемент И 8, блок нормализации 4, блок 1 коррекции кода нормализации и по казкдой координате счетчик 9, элемент И , элемент ИЛИ 11, первый и второй формирователи импульсов 14,

1

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в системах числового программного управления.Цель изобретения - повьшение быстродействия .линейно-кругового интерполятора за счет коррекции кода старшего значащего разряда в процессе интерполяции по изменению номера старщего значащего разр.Йда максимальной текущей координаты.

На фиг. 1 представлена функциональная схема линейно-кругового инте полятора; на фиг. 2 - функциональная схема блока коррекции кода нормали- зации; на фиг. 3 - функциональная схема блока нормализации; на фиг. 4- вариант выполнения функциональной схемы накапливающего сумматора; на фиг. 5 - вариант выполнения функциональной схемы реверсивного счетчика.

Линейно-круговой интерполятор (фиг. .1) содержит блок 1 коррекции кода нормализации, элементы И 2 и 3, блок 4 нормализации, генератор 5 импульсов, ключ НЕ 7, элемент И 8, счетчики 9 и 10, элементы ИЛИ 11 и 12, формирователи 13-16, триггеры 17 и 18, мультиплексоры,19 и 20, на капливающие сумматоры 21 и 22, реверсивные счетчики 23 и 24.

Блок 1 коррекции кода нормализации (фиг. 2) содержит первый и второй мультиплексоры 25 и 26, второй, третий, четвертый, пятый и первый элементы И.27-31, первый и второй элементы ИЛИ 32 и 33, первый и второй элемент ИЛИ-НЕ 34 и 35, первьй и второй формирователи 36 и 37 импульсов .

13, триггер 17, мультиплексор 19, на- кагшивающий сумматор 21 и реверсивньй счетчик 23. Данный интерполятор позволяет повысить быстродействие в два раза, а возможность анализа состояния старшего значащего разряда в любом разряде счетчика текущей координаты создает удобство для использования микросхем средней интеграции, 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Блок 4 нормализации (фиг, 3) со- держит элемент ИЛИ 38, генератор 39 импульсов, ключ 40, сдвиговый регистр 41, реверсивный счетчик 42. Каждьй из накапливающих сумматоров 21 и 22 (фиг. 4) содержит счетчик 43, линию 44 задержки, комбинационный сумматор 45, элементы И 46 и 47. Кажды1|: из реверсивных счетчиков 23 и 24 .(фиг.5) содержит счетчик 48, элементы И 49 и 50.

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: ДХ заносится в счетчик 9, в реверсивном счетчик 23; U,Y « в счетчик 10 и в реверсивный счетчцк 24; в блок 4 нормализации заносится код номера старшего значащего разряда К.

Мультиплексоры 19 и 20 подклю- чают выход одного из разрядов накапливающих сумматоров 21 и 22 к входам триггеров 17 и 18. Номер подключенного разряда равен К+1. В режиме линейной интерполяции сигналы с выхода элементов И 2 И 3 на счетный вход реверсивных счетчиков 23 и 24, с выходов первых разрядов реверсивных счетчиков 23 и 24 на счетный вхо накапливающих сумматоров 21 и 22,с первого,второго и третьего выходов блока коррекции кода нормализации на входы элементов И 2 и 3, на входы - и + блока 4 нормализации не посту-

пают, так как отсутствуют сигналы КИ1 и, КИ2 (круговая интерполяция по часовой стрелке КИ1 и круговая интерполяция против часовой стрелки КИ2). При отсутствии сигналов КИ1 и КИ2 закрыты элементы И 27-30, 46, 47, 49, 50 (фиг. 2, 4, 5).

Сигнал ненулевого состояния счетчиков 9 и 10 через элементы И 8 и НЕ 7 открывает ключ 6 и пропускает такто-- вые импульсы с генератора 5 на стро- бирующие входы триггеров 17 и 18 и накапливающих сумматоров 21 и 22, С приходом кйяисго тактового импульса накапливающие сумматоры 21 и 22 суммируют содержимое реверсивных счетчиков 23 и 24. При этом состояние К+1 разряда каждого накапливающего сумматора 21 и 22 через мультиплексоры 19 и 20 фиксируется на триггерах 17 и 18. Так как в разрядах с номером большим, чем К, в реверсивных счетчиках 23 и 24 записаны нули, то изменение состояния К+1 разряда накапливающих сумматоров 21 и 22 является признаком переполнения К-го старшего значащего разряда. Импульсы переполнения формируются формирователями 13 и 15 при изменении состояния триггеров 17 и 18 с О

ИЛИ 11 и 12 осуществляются a aлoгич- но линейной интерполяции.

При круговой интерполяции разрешено прохождение сигналов с выходов 5

10

элементов 2 и 3 на счетный вход реверсивных счетчиков 23 и 24; с выходов первых разрядов реверсивных счетчиков 23 и 24 на счетный вход накапливающих сумматоров 21 и 22; с первого, второго и третьего вькодов блока 1 коррекции кода нормализации на входы элементов И 2 и 3; входы

- и

на

I111I

1 и формирователями 14 и 16 при изменении состояния триггеров 17 и 18 с 1 на О и поступит через ..элементы ИЛИ 11 и 12, И 2 и 3 на счетные входы счетчиков 9 и 10 и на выход интерполятора.

По достижению нулевого состояния счетчиков 9 и 10 по цепи элемент И 8+ блока 4 нормализации, так

15 как при наличии сигналов КИ1 или КИ2 открываются элементы И 27-30, 46, 47, 49, 50 (фиг. 2, 5).,

Импульсы переполнения с элементов И 2 и 3 поступают на счетный вход

20 реверсивных счетчиков 23 и 24, изменяя содержимое счетчиков каждый -раз на единицу. При наличии сигнала КИ1 содержимое реверсивного счетчика 23 увеличивается, содержимое реверсив25 ного счетчика 24 уменьшается. При наличии сигнала КИ2 содержимое счетчика 23 уменьшается, а счетчика 24 - увеличивается. Это может привести к изменению номера старшег о значащего

30 разряда, по которому определяется код нормализации. Поэтому сигналы с второго и третьего выходов блока 1 коррекции кода нормализации поступают на входы - °и + блока 4 нор-,,- мализации и изменяют величину кода

оЬ

старшего значащего разряда.

Первый выход блока 1 коррекции кода нормализации подключен к там И 2 и 3; закрывают цепь переноС Н ti 1 HilJvUJ3 fi v v. . -- - - -fэлемент HE 7 закрывается ключ 6. Об- 40 ca с накапливающих сумматоров 21 и 22

работка участка линейной интерпсшя- ции закончена.

В режиме круговой интерполяции исходная информация из блока задания распределяется следующим образом; UX заносится в счетчик 9; uY - в счетчик 10; Y, - в реверсивный счетчик 23; Хц - в реверсивный счетчик 24; в блок 4 нормализации запив момент изменения кода старшего значащего разряда. Кроме того, для компенсации погрешности радиуса при круговой интерполяции каждьй второй ис импульс переполнения, снимаемый с первого разряда реверсивных счетчиков 23 и 24, подается на счетный вход накапливающих сумматоров 21 и 22 При наличии сигнала КИ1 содержимое

сьшается код номера старшего значаще- g накапливающего сумматора 21 уменьша- го разряда К. Кроме того, в интерпо- ется на единицу, а накапливающего лятор поступают сигналы КИ1 или КИ2, сумматора 22 увеличивается на едини- которые определяют направление круго- цу на каждый второй импульс перепалвой интерполяции.

Суммирование содержимого реверсивных счетчиков 23 и 24 на накапливающих сумматорах 21 и 22 и вьще- ление переноса на триггерах 17 и 18, формирователях 13-16, элементах

55

нения. При наличии сигнала КИ2 содержимое накапливающего сумматора 21 увеличивается на единицу, а накапливающего сумматора .22 уменьшается на единицу на каждый второй импульс переполнения.

,

2250

ИЛИ 11 и 12 осуществляются a aлoгич- но линейной интерполяции.

При круговой интерполяции разрешено прохождение сигналов с выходов 5

10

элементов 2 и 3 на счетный вход реверсивных счетчиков 23 и 24; с выходов первых разрядов реверсивных счетчиков 23 и 24 на счетный вход накапливающих сумматоров 21 и 22; с первого, второго и третьего вькодов блока 1 коррекции кода нормализации на входы элементов И 2 и 3; входы

- и

+ блока 4 нормализации, так

15 как при наличии сигналов КИ1 или КИ2 открываются элементы И 27-30, 46, 47, 49, 50 (фиг. 2, 5).,

Импульсы переполнения с элементов И 2 и 3 поступают на счетный вход

20 реверсивных счетчиков 23 и 24, изменяя содержимое счетчиков каждый -раз на единицу. При наличии сигнала КИ1 содержимое реверсивного счетчика 23 увеличивается, содержимое реверсив25 ного счетчика 24 уменьшается. При наличии сигнала КИ2 содержимое счетчика 23 уменьшается, а счетчика 24 - увеличивается. Это может привести к изменению номера старшег о значащего

30 разряда, по которому определяется код нормализации. Поэтому сигналы с второго и третьего выходов блока 1 коррекции кода нормализации поступают на входы - °и + блока 4 нор-,,- мализации и изменяют величину кода

оЬ

старшего значащего разряда.

Первый выход блока 1 коррекции кода нормализации подключен к там И 2 и 3; закрывают цепь переноfca с накапливающих сумматоров 21 и 22

в момент изменения кода старшего значащего разряда. Кроме того, для компенсации погрешности радиуса при круговой интерполяции каждьй второй импульс переполнения, снимаемый с первого разряда реверсивных счетчиков 23 и 24, подается на счетный вход накапливающих сумматоров 21 и 22, При наличии сигнала КИ1 содержимое

g накапливающего сумматора 21 уменьша- ется на единицу, а накапливающего сумматора 22 увеличивается на едини- цу на каждый второй импульс перепал55

нения. При наличии сигнала КИ2 содержимое накапливающего сумматора 21 увеличивается на единицу, а накапливающего сумматора .22 уменьшается на единицу на каждый второй импульс переполнения.

Процесс круговой интерполяции завершается после того, как содержимое счетчиков 9 и 10 обнуляется.

Блок 1 коррекции кода нормализации (фиг. 2) работает следующим образом.

Код старшего значащего разряда, , поступающий из блока 4 нормализации, подключает к выходам мультиплексоров 25 и 26 разряды реверсивных счетчиков 23 и 24, номер которых соответствует номеру старшего значащего разряда максимальной начальной координаты. При круговой интерполяции соотношения между координатами могут быть следующими: , х у, . .у

Подробную работу блока коррекции кода нормализации рассмотрим для случая X у.

При интерполяции по часовой стрелке (КИ1) текущее значение х увеличивается. Если содержимое старшего

значащего разряда реверсивного счет- 25 йу(хц, УН) в нем образуется код чичика 23 изменяется с 1 на О , то этот отрицательный перепад с выхода первого мультиплексора 25, через элементы И 29, ШШ 33 п-оступает на - вход формирователя 37, который форми- рует импульс, постзшаюшдй на вход + блока 4 нормализации. Величина .кода старшего значащего разряда уве-г личивается на единицу.

При интерполяции против часовой стрелки (КИ2) текущее значение х уменьшается. Если содержимое старшего значащего разряда реверсивного счетчика 23 изменяется на О, то этот отрицательный перепад с выхода первого мультиплексора 25, через элементы И 27, ИЛИ 32, И 31 поступает на вход формирователя 36, который формирует импульс, поступающий на вход - блока 4 нормализации. Величина кода старшего значащего разряда уменьшается на единицу.

Для случая к у блок коррекции кода нормализации работает аналогичным образом, только изменение значения старшего значащего разряда снимается с выхода второго мультиплексора 26 через элемент И 30 или элемент И 28.

В случае х у изменения старшего значащего разряда происходят в обоих реверсивных счетчиках 23 и 24. Поэтому прохождение сигнала на уменьшение кода нормализации через элесла, равный йxv&y(xцvy„).Обнуление регистра 41 и реверсивного счетчика 42 осуществляется каждый раз из блока задания программы перед вводом 30 очередного кадра.

Код старшего значащего разряда формируется на реверсивном счетчике 42 следующим образом. Нулевое значение старшего разряда регистра 41

35 и сигнал Конец ввода открывают клю 40. Импульсы с генератора 39 поступа ют на стробирующий вход регистра 41 и через элемент ИЛИ 38 на счетный вход реверсивного счетчика 42. Каж40 дый импульс генератора 39 сдвигает информацию в регистре 41 на один, разряд и уменьшает на единицу содержимое счетчика 42. При появлении в старшем разряде регистра 41 единицы

45 ключ 40 закрывается. В счетчике 42 сформирован код ном€ .ра старшего разряда .

Накапливающие сумматоры 21, 22 (фиг. 4) работают следующим образом

50 Первоначально на выходе комбинационного сумматора 45 стоит код числа, поступающий на первый вход с реверсивных счетчиков 23 и 24 (счетчик 43 обнулен). С приходом импуль-

55 са на стробирующий вход, код числа с комбинационного сумматора 45 записывается в счетчик 43 и через линию 44 задержки передается на второй вход комбинационного сумматора 45.

мент И 31 запрещается сигналом на увеличение кода нормализации с элемента ИЛИ-НЕ 34.

Сигнал с элемента ИЛИ-НЕ 35 за- .

прещает прохождение импульсов переполнения через элементы И 2 и 3 при изменении кода нормализации. В блоке 4 нормализации (фиг. 3) код старшего

значащего р-азряда записывается на реверсивный счетчик 42. Значение кода старшего значащего разряда в процессе интерполяции может изменяться по входу + в сторону увеличения и по

входу - через элемент ИЛИ в сторону уменьшения. Если же код старшего разряда в блоке задания программы отсутствует, то в блок 4 нормализации на сдвиговый регистр 41 записывается

x, йу для линейной интерполяции

и х„, у для круговой интерполяции./ Так как в регистре 41 его выходы соединены с вторым информационным входом, то после записи кодов их.

йу(хц, УН) в нем образуется код числа, равный йxv&y(xцvy„).Обнуление , регистра 41 и реверсивного счетчика 42 осуществляется каждый раз из блока задания программы перед вводом очередного кадра.

Код старшего значащего разряда формируется на реверсивном счетчике 42 следующим образом. Нулевое значение старшего разряда регистра 41

и сигнал Конец ввода открывают ключ 40. Импульсы с генератора 39 поступа - ют на стробирующий вход регистра 41 и через элемент ИЛИ 38 на счетный вход реверсивного счетчика 42. Каждый импульс генератора 39 сдвигает информацию в регистре 41 на один, разряд и уменьшает на единицу содержимое счетчика 42. При появлении в старшем разряде регистра 41 единицы

ключ 40 закрывается. В счетчике 42 сформирован код ном€ .ра старшего разряда .

Накапливающие сумматоры 21, 22 (фиг. 4) работают следующим образом.

Первоначально на выходе комбинационного сумматора 45 стоит код числа, поступающий на первый вход с реверсивных счетчиков 23 и 24 (счетчик 43 обнулен). С приходом импуль-

са на стробирующий вход, код числа с комбинационного сумматора 45 записывается в счетчик 43 и через линию 44 задержки передается на второй вход комбинационного сумматора 45.

Линия, задержки задерживает подачу кода на второй вход на время действи стробирующего импульса. Теперь на вход счетчика 43 подается сумма

кодов чисел, подаваемых на первый и второй входы комбинационного сумматора 45,

С приходом следующего импульса на стробирующий вход этот код пере- пйсывается в счетчик 43. Таким образом, в счетчик 43 при каждом поступлении импульса строба записывается код суммы числа, подаваемого на первый вход, и числа, записываемого в счетчик 43 по предьщущему стробиру ющему импульсу.

Кроме того, содержимое счётчика 43 может изменяться на ±1. Сигналы ня изменения содержимого счетчика по ступают с элементов И 46 и 47 при наличии сигнала на счетном входе и соответствующих сигналов КИ1 илиКИ2. Это изменение происходит по заднему фронту стробирующего импульса, . после записи в счетчик 43 кода числа с выхода комбинационного сумматора 4

Реверсивные счетчики 23 и 24 (фиг. 5) изменяют свое содержимое на +1 при наличии Соответствующего сигТГала КИ1 или КИ2 и сигнала на счетном входе. Сигнал КИ1 открывает элемент И 49, а сигнал КИ2 - элемент И 50.

Формула изобретения

введен блок коррекции кода нормализации и по каждой координате в разрыв связи выхода элемента.ИЛИ введен элемент И, второй вход которого подключен к первому выходу блока коррек ции кода нормализации, а в блоке нормализации в разрыв связи счетного входа на вычитание счетчика введен элемент РШИ, второй вход которого является входом - блока нормализа- ции, к которому подкпючен второй выход блока коррекции кода нормализации, счетный вход на сложение счетчика является входом + блока нор- мализащш, к которому подключен тре- тий выход блока коррекции кода нормализации, счетный вход на сложение счетчика является вводом + блока нормализации, к которому подключен

третий вькод блока коррекции кода нормализации, первый управляющий вхо которого подключен к выходу блока нормализации, а первый и второй ин- формационные входы подключены к выходам реверсивных счетчиков координат X и Y соответственно, второй и третий управляющие входы блока коррекции кода нормализации являются входами направления круговой интерполяции.

31

J4

t

J

Г J

0m « фиг. 2

ЙХ,4У(Л«,У//)

tpae.J

L-J

2ff

у ъм k

0m 2«

«-.

К

В.: 8x.t

От гз{И) ФигЛ

К2Г

t. . . П

СЧ, 6Х От 2(3)

Фиг.5

Составитель И. Швец Редактор И. Касарда Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

КШHUt

Сч. IX

от IJ()

KUJ

KU2

СЧ, 6Х От 2(3)

Корректор