Линейный интерполятор Советский патент 1978 года по МПК G05B19/18 G05B19/4103 

Изобретение относится к области автоматизации управления контурным перемещением рабочих органов станков и агрегатов и может быть использова но в системах числового программног управления. Известны линейные интерполяторы, содержащие генератор тактовых импуль сов, регистры координатных перемещений, делитель частоты, логически схемы, вьадающие импульсы интерполиро вания по соответствующим координатам и схему, обеспечивающую повышение скорости интерполирования путем укорачивания де51ителя частоты на число разрядов, равное количеству нулей перед первым старшим значащим разрядом большего приращения l, 2 . Наиболее близким техническим решением к изобретению является линей ный интерполятор, содержащий последовательно соединенные блок управления, делитель частоты, первый блок сравнения и блок регистров, выходы которого подключены ко входам блока управления и первого блока сравнени Недостатком известного интерполятора является то, что по координате с большим,но не равным максимальному приращением импульсы интерполирования выдаются не при каждом изменении состояния делителя частоты, что снижает частоту интерполирования. Цель изобретения - повыиение быстродействия линейного интерполятора на импульсных умножителях, таким образом, чтобы, путем изменения коэффициента пересчета делителя частоты в зависимости от величины большего координатного приращения, обеспечить выдачу импульсов интерполирования по координате с большим приращением при каждом изменении состояния делителя частоты. Для достижения указанной цели в интерполятор введены второй блок сравнения, первый и второй элементы И, первый и второй триггеры и элемент НЕ, первый и второй блоки определения нулевых разрядов координатных приращений, входы которьлх и вход второго блока сравнения подключены к выходам блока регистров, выход первого блока определения нулевых разрядов координатных приращений подключен к входам первого и второго элементов И, два других входа которых присоединены к выходу блока управления и через к выходу де.тгтеля часэлементтоты, выходы второго блока сравнения и второго блока определения нулевых разрядов координатных приращений при соединены к входам второго элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены к входам первого и второго триггеров, выходы которых со динены с соответствующими входами первого.блока сравнения, выход первбго триггера соединен также со входом блока управления, другой вход ко торого подключен к выходу элемента НЕ . . ia чертеже представлена схема линейного интерполятора, на которой по казаны блок регистров 1, блок управления 2, первый блок сравнения 3, , делитель частоты 4, второй блок срав нения 5, первый и второй блоки определения нулевых разрядов координатны приращений б и 7 соответственно, первый и второй элементы И 8 и 9, эл мент НЕ 10 и первый и второй три геры 11 и 12. Блок регистров 1 служит для хране ния и последовательной выдачи значен разрядов координатных приращений и выполнен -на динамических регистрах. Блок управления 2 формирует управ ляющие сигналы для делителя частоты и элементов И 8 и 9. Для делителя . частоты 4 блок управления 2 вырабаты вает сигнал на изменение его состо ния, а для элементов И 8 и 9 вырабатывает сигнал управления, позволяющи определить разряд делителя частоты 4 в котором произойдет переход из -О в , если в следующем цикле при бавить 1 к разряду делителя част ты 4, соответствующему старшему знач щему разряду приращений. Первый блок сравнения 3 по резуль татам анализа состояний первого и вт рого триггеров 11 и 12, делителя час тоты 4 и разрядов координатных приращений блока регистров 1 формирует сигналы интерполирования по координатнЫм осям. Делитель частоты 4 выполнен на динамическом регистре по схеме сдв говый регистр - сумматор и определяет разряд, в котором возможна выдача импульса интерполирования (то есть переход разряда иг нулевого сос тояния в единичное). Второй блок сравнения 5 производ сравнение старших значащих разрядо приращений. Первый блок определения нулевых разрядов координатных приращений б определяют нулевые разряды большего приращения. Второй блок определения нулевых разрядов координатных приращений 7 определяет нулевые разряды меньшего приращения, а на выход выдает инвертированный сигнал. Элементы И 8 и 9 формируют логиеские условия для того, чтобы устаовить в единичные состояния первый второй триггеры 11 и 12 соответстенно . Первый триггер 11 запоминает признак, что импульс интерполирования не может быть выдан в следующем цикле при прибавлении i младшему значащему разряду делителя частоты 4. Второй триггер 12 запоминает состояние, когда в одном цикле интерполирования по координате с меньшим приращением требуется вьщать два импульса интерполирования: один - по единичному значению первого триггера 11, а второй - по переходу разряда делителя частоты 4 из О в 1 и наличию 1 в соответствующем разряде.меньшего приращения . Перед началом работы в блок регистров 1, построенных на динамических регистрах, вводится информация о величинах приращений по координатам.X и Y. Старшие разряды приращений соответствуют младшему разряду делителя частоты 4, построенному на динамическом регистре. В процессе интерполирования информация о величинах координатных приращений не изменяется. Изменять состояние делителя частоты 4 разрешается блоком управления 2 с тактовойчастотой : fтакт , по началу динамического регистра. При этом частота сдвига информации в динамическом регистре значительно выше тактовой частоты f,.,,,/ TOKT-lvoltST По принципу работы интерполятора на импульсных умножителях импульсы интерполирования могут выдаваться при переходе любого разряда делителя частоты 4 из состояния О в состояние и наличии в соответствуюищх разрядах координатных приращё- НИИ блока регистров 1. Для обеспечения выдачи импульсов интерполирования по координате с большим приращением при каждом изменении состояния делителя частоты 4, пропускаются те его состояния, в которых импульсы интерполирования по этой координате не выдаются. При нулевых значениях старших разрядов координатных приращений блок управления 2 не выдает сигнала на прибавление в делитель частоты 4, а переходит к оценке следующего разряда приращений. При появлении первого значащего старшего разряда приращений на выходах блоков регистра 1, блок управления 2 прибавляет Ч к разряду- делителя частоты 4, соответствующему этому разряду большего координатного приращения (младший значацшй разряд делителя частоты 4). В этом же цикле интерполирования определяется. может ли произойти выдача импульса интерполирования по координате с бол шим приращением при прибавлении в следующем цикле интерполирования к младшему значащему разряду де лителя ча тоты 4 (т.е. соответствует ли разряду делителя частоты 4, в котором должен будет произойти перев 1 , в разряход из де большего приращения). Разряд дели теля частоты 4, в котором должен бу дет произойти переход из нулевого : состояния в единичное, определяется единичными сигналами от блока управления 2 { сигнал от блока управления 2 принимает единичное значение после обработки младшего значащего разряда делителя частоты 4, а снимается после обработки первого после зн ачащего нулевого разряда делителя частот 4) и от делителя частоты 4 через эле мент НЕ 10, а значение соответствующего разряда большего приращения определяется первым блоком определения нулевых разрядов координатных прираще ний б, на выходе которого устанавливается единичный сигнал при нулевом значении разряда большего приращения Таким образом, если импульс интерполи рования не может быть выдан в следую щам цикле при прибавлении младшему разряду делителя частоты 4, то на выходе перво1-о элемента И 8 по явится сигнал, который установит первый триггер 11 в единичное состояние Это свидетельствует о том, что блок управления 2 должен в следующем цик ле изменения состояния делителя часто ты 4 прибавить не , а 2 к младшему значащему разряду делителя, частоты 4, т.е. пропустить состояние делителя частоты 4, в котором импульс интерполирования по координате с боль шим приращением не выдается. Логически условия изменения состояния делителя 4 записываются следующим образом: - , „ если DA ЕИ,то + -(кк если D л Е м, То 4Ч к к где Б - признак старшего значащего разряда приращений (младшего значащего разряда делителя частоты 4); Е - признак единичного состоя ния первого триггера 11; К.,- - разряд делителя частоты 4, соответствующий старшему значащему разряду приращений (младший значащий разряд делителя частоты 4); К, сдедующий за К разряд делителя частоты 4. Процесс интерполирования заканчивается после переполнения делител 4. Выдача импульсов интерполирования по координатным осям производится первьлм блоком сравнения 3 Если при изменении состояния делителя частоты 4 происходит увеличение его м-аадшего значащего разряда на , го импульсы интерполирова-, ВИЯ по большей координате выдаются, как обычно, в интерполяторе на импульсных умножителях, по переходу разряда делителя частоты 4 из и наличию в соответствующем разряде приращения. При увеличении младщего значащего разряда делителя частоты 4 на 2 пропускается состояние делителя частоты 4, в котором этот разряд принимал нулевое значение. Поэтому, выдача импульса интерполирования по большей координате в этом случае производится по единичному значению первого триггера 11 и младшему значащему разряду делителя частоты 4. По координате с меньшим приращением, если старший значащий разряд этого приращения не совпадает со старшим значащим -разрядом большего приращения, импульсы интерполирования выдаются только по переходу разряда делителя частоты 4 из О в И наличию 1 в этом разряде меньшего приращения. При равенстве старших значащих разрядов большего и меньшего приращечий, по координате с меньшим приращением возможна ситуация, когда в одном цикле интерполирования требуется выдать импульсы интерполирования по единичному значению первого триггера 11, а также по переходу разщем разряде меньш эго приращения. Такой случай возникает при переходе делителя частоты 4 из О , в разряде, которому соответствует кулевой разряд большего приращения и единичный разряд меньшего приращения, и запоминается BTOpHivi триггером 12, который устанавливается в единичное состояние по единичному сигналу на выходе второго элемента И 9, формирующемуся по совпадению единичных сигналов от блока управления 2, элемента НЕ 10 - при нулево л разряде делителя частоты 4, второго блока сравнения 5, первого блока определения нулевых рвзрядов координатных приращений 6 и второго блока определения нулевых разрядов координатных приращений 7, на выходе которого единичный сигнал устанавливается при единичном значении разряда меньшего приращения. Если выать оба импульса в одной цикле инерполирования, то частота их следоания будет выше тактовой, и они оспримутся приводом как один импульс. ля устранения этого явления по оординате с меньшим приращением при авенстве старшг х значащих разряов большего и меньшего приращений о единично лу значению первого тригера 11 и г шадагему значащему раэряду| делителя частоты 4 импульс интерпо лирования вьщается всегда, а по переходу разряда делителя частоты из О в 1 только при наличии в соответствующих разрядах . большего и меньшего приращений. Импульс интерполирования, запомненный вторым триггером 12, может быть выдан по координате с меньшим прира .цением при нулевом значении разряда меньшего приращения и переходе соответствующего разряда делителя частоты 4 из О в (т.е. в том случае, когда другого импульса по координате с меньшим приращением не вьщается). Первый и второй триггеры 11 и 12 устанавливаются в исходное (нулевое) состояние сразу же после выполнения операций, в которых они участвуют, а затем используются для последующего анализа разрядов приращений и делителя частоты 4. Таким образом, первый блок сравнения 3 реализует логические функции .И-ИЛИ для поступающих в него си налов от блока регистров 1, первого и второго триггеров 11 и 12 и делит частоты 4 в соответствии с логическ .функцией Я для каждой из координат осей: А(А.В,С,В,Е ,F,L)ABC VCBE vAFCB V vFcABv FC&bL где A - признак того, что прира ние по данной координате больше или равно приращению по второй координа В - признак перехода рассма риваемого разряда делителя частоты из О в 1 ; С - единичное значение выхо динамического регистра блока регист ров 1, который соответствует рассма риваемой координате; D - признак старшего значащ разряда приращений; Е - признак единичного сост ния первого триггера 11; f - признак единичного сос тояния второго триггера 12; L - е,циничное значение выхода динамического регистра блока р гистров 1, соответствующего второй координате. Импульсы интерполирования выдатся по координатам - X и У и при наичии единичного значения функции Л (А, В, С,Б, Е , F , L ) для соответствующей координаты. Формула изобретения Линейный интерполятор, содержащий последовательно соединенные блок управления, делитель частоты, первый блок сравнения и блок регистров, выходы которого подключены ко входам блока управления и первого блока сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия интерполятора, в него введены второй блок сравнения, первый и второй элементы.И, первый и второй триггеры и элемент НЕ, первый и второй блоки определения нулевых разрядов координатных приращений, входы которых и вход второго блока сравнения подключены к выходам блока регистров, выход первого блока определения нулевых разрядов координатных приращений подключен к входам первого и второго злементов И, два других входа которых присоединены к выходу блока управления и через элемент НЕ к выходу делителя частоты, выходы второго блока сравнения и второго блока определения нулевых разрядов координатных приращений присоединены к входам второго элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены к входам первого и второго триггеров, выходы которого соединены с соответству:ощими входами первого блока сравнения, выход первого триггера соединен со входом блока управления, другой вход которого подключен к выходу элемента НЕ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1.Меланченко Л. А., Немкова В. В. и др. Автоматические построители графиков ЦВМ М., Энергия, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 344415, М. кл. G05 В 19/18, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР № 259492, М.кл. Q06 G 7/30, 1968.

Г Г