Линейно-круговой интерполятор Советский патент 1991 года по МПК G05B19/4103 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления станками.

Цель изобретения - уменьшение annaj ратурных затрат и повышение быстродействия.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит регистр 1 ввода заданного коэффициента, умножители 2 и 3, регистры 4-7 записи координат, сумматоры 8 и 9, регистры 10 и 11 хранения результата и выходы 12 и 13 координатных каналов линейно-кругового интерполятора. Управляющие входы регистров 1, 4-7, 10 и 11 соединены с тактирующим входом 14 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом вычислений координат (1+1)-й точки в регистр 1 заносится значение коэффициента К, а в регистры 4(5) и 6(7) ранее вычисленные координаты двух предшествующих точек траектории Xi(Yi) и Xi-i(Yi-t) соответственно.

В исходном состоянии в регистры 4(5) записаны координаты точки, отстоящей на зеличину шага интерполяции h от точки начала кадра.

Координаты точки начала кадра заносятся в регистры 6(7), т.е они обнуляются (цепи установки начальных значений регистров 1, 4, 5, 6, 7 условно не показаны).

Вычисление координат коэффициентов производится согласно следующим предпосылкам.

Обозначим через h величину шага интерполяции некоторой кривой у f(x). Считаем заданными (полученными на предыдущем этапе) координаты точек А(Х0, Y0) и

О

ю ел ю

О

ел

B(Xt, YI), лежащих на кривой на расстоянии h друг от друга, координаты точки А(Х0, Y0) совмещаются с началом координат,При интерполяции участка кривой необходимо вычислить координаты точек, лежащих на у f(x) на расстоянии h друг от друга.

В данном случае, считаем А - начальной точкой, совпадающей с началом координат.

Предположим, что А и С являются точками пересечения окружности Q радиусом h с центром в точке В и кривой у f(x).

Тогда координаты точки С(Ха, YS) можно получить, решив систему уравнений:

- для линейной интерполяции

Y kx;

и

(х - xi)z + (у - ytf г/;

|2 ц2.

(1)

-для круговой интерполяции

х2 + у2 R2

(x-X1)2 + (y-yi)2 h2,(2)

где R - радиус интерполируемой окружности;

k - коэффициент интерполируемой прямой,

Выполнив в системах (1) и (2) подстановку первого уравнения во второе, например, для линейной интерполяции,получают квадратное уравнение:

х2-2xxi - xi2 ---Ь- 0 .(3)

1 + k2

По теореме Виета х2 2xi - х0.(4)

Решая систему (1) относительно Y, имеем

У2 2у - уо.(5)

Те же действия для круговой интерполяции дают выражения

x2-2(1l-h2/2R2)xi-x0;(6)

У2 2(1 -h2/2R2)yi-y0.(7)

Для получения координат точек, следующих за С, необходимо сдвинуть на величину h центр окружности Q вдоль кривой и решить систему уравнений (1) либо (2), в зависимости от вида интерполяции.

Таким образом, для определения на каждом шаге интерполяции координат (1+1)- й точки, необходимо выполнить следующие вычисления:

Xi+i KXi-Xi-i;

Yi+i KYi-Yi-i.W

где К- коэффициен для линейной интерполяции К 2; для круговой интерполяции

1,2

К 2(12 R2

Выходы регистра 1 заданного коэффициента находятся в высокоимпедансном состоянии, выходы регистров 4(5) и 6(7) - в активном.

По положительному перепаду тактирующего сигнала на входеч14 устройства выходы регистра 1 заданного коэффициента переводятся в активное состояние к на его

выходах появляется значение коэффициента К, которое умножается на умножителе 2(3) на содержимое регистра 4(5), таким образом, на выходах умножителя 2(3) Формируется произведение KXi(KYi), которое

0 поступает на первые входы сумматора 8(9), на вторых входах сумматора 8(9) присутствует содержимое регистра 6(7), в результате на выходе сумматора 8(9) формируется значение KXi - Xi-i(KYi - YM), равное X,+i(Yi+i)

5 Затем по отрицательному перепаду тактирующего сигнала вычисленное значение XH-I(YI-M) фиксируется в регистре результата и поступает на соответствующий выход

0 12(13) устройства, а также одновременно с этим Xi+i(Yi+i) записывается в регистр 4(5), предыдущее значение которого переписывается в регистр 6(7).

Устройство готово к вычислению коор5 динат следующей точки.

Длительность тактирующего сигнала 14, определяется требуемым темпом поступления координат.

Формула изобретения

0Линейно-круговой интерполятор, содержащий регистр ввода заданных коэффициентов и в каждом координатном канале первый регистр записи координат, умножитель и сумматор, первая группа входов которого соеди5 нена с группой выходов умножителя, первая группа входов которого соединена с разрядными выходами регистра ввода заданных коэффициентов, вторая группа входов - с разрядными выходами первого регистра за0 писи координат, отличающийся тем, что, с целью уменьшения аппаратных затрат и повышения быстродействия путем изменения алгоритма работы интерполятора, в каждый координатный канал введены второй

5 регистр записи координат и регистр хранения результата, группа информационных входов которого подключена к разрядным зыходам сумматора и группе информационных входов первого регистра записи координат, разряд0 ные выходы которого соединены с группой информационных входов второго регистра записи координат, разрядные выходы которого подключены к второй группе входов сумматора, управляющие записью входы регистра ввода за5 данных коэффициентов и в каждом канале первого и второго регистров записи координат и регистра хранения результата соединены с тактирующим входом линейно-кругового интерполятора, информационными выходами которого являются разрядные выходы регистров хранения результата каждого координатного канала.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления станками. Целью изобретения является уменьшение аппаратных затрат и повышение быстродействия Поставленная цель достигается тем, что в состав линейно-кругового интерполятора, содержащего регистр ввода заданных коэффициентов и в каждом координатном канале первый регистр записи координат, умножитель и сумматор, введены второй регистр записи координат и регистр хранения результата. 1 ил.