Линейно-круговой интерполятор Советский патент 1979 года по МПК G05B19/18 G05B19/4103 

.. .1

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматического управлеиия и может быть применено в системах автоматизированно го проектирования, программного управления ме- таллобрабатывающими станками.

Известен линейно-круговой интерполятОр, предназначенный для применения В системах программного управления металяообрабатывйющими станками и служащий для управления перемещением режущего органа В соответствиис очертанием отрабатываемого контура. Однако В нем не учитываются специфические задачи, вьщвинутые формированием и нанесением чертежа не непрерывно протягиваемую рулонную бумагу со строчной разверткой изображеш5я ll .

Наиболее близким по технической . сущност;и к изобретению является ллней- но-круговой интерполятор, содержащий последовательно соединенный блок ввода программы, блок определения квадранта инте шояяции, блок утфавления, подключо {ый чопвз вычислительный блок к

блоку ввода программы и блоку определения квадранта интерполяции, счетчик импульсов, подключенный к генератору импульсов и дешифратору, выход которо го подключен к блоку управления 2. Недостаток этого интерполятора заюпо пючается в том, что он не обеспечивает Предотвращение искажений, вызванных по следующим причинам. Аппроксимируя дугу вертнкйпы1ыми отрёзкакш, опракиченными текущими и предыдущими ординатами в 1 и IV квадранте проиэ водится смещение значений ординат на один щаг влеВ:0 по отнощению коП иШ квадранту. При переходе в I или IV квадрант искусственно меняется направление щага. Кроме того, при вычерчивав НИИ толстых дуг или окружности В первом и четвертом квадранте направп ние утолщения линяй становится противоположным направлению отработки, т.о. перемещению по оси абсцисс. Следйвательно, недостатком известного полятооа является его низкая точность. Целью иаобретениз является созда mre линейно-кругового интерполятора, обеспечивающего отработку дуг и окружноотей разных толщин с собл.юдением полной симметрии относительно осей координат, т.е. повьпяение точности интерполятора. Цдя достижения цели в предлагаемый интерпопятор введеньг формирователь кор ректирующего сигнала, соединенный с блоком управления и с выходами дещифратора, блока ввода программы, вычислительного блока и блока определения квадранта интерполяции,и последователь но соединенные блок вычисления текущей Координаты, подключенный к блоку управ ления и к выходу блока ввода программы, и счетчик циклов, подключенный к блоку управления, блоку ввода программ вычислительному блоку и; к выходам генератора импульсов и дещифратора. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого линейн э-кругового интерполятора, который содержит блок 1 вво да программы, вычислительный блок 2, блок 3 определения квадранта интерпоч. ляции, блок 4 управления, дешифратор 5, счетчик импульсов 6, генёрато| импульсов 7; счетчик циклов 8, блок вычисления текущей координаты 9 и формирователь 10 корректирующего сигнала Работа интерполятора осйовййана :ТОМ, что по оси абсцисс дается щаг на единицу выбранного- масщтаба, а по оси ординат - на m единиц и вычисляется функция Pij .оценивающая по какой оси следует осуществить следующий шаг Применение интерполятора для преоб- разованйя цифровой информации в чертежи, нано.симые на непрерывно протягиваемую бумагу со строчной разверткой изображения, выдвигает специфические задачи, которые определяют особенности структуры предлагаех1ого устройства, При выводе информации из электронной вычислительной машины (ЭВА1) в виде чертежа производится аппрбксимация отрабатываемого контура (дуга, окружность, наклонная прямая) вертикальными отрезками (т.е. отрезками параллельны ми оси ординат)., ограниченнь ми текущим и предыдущим значениями ординаты при этом вертикальный диаметр относят к1 или IV квадранту. Это вызывает смещение в 1 и IV квадранте значений Ьрдинат, на один щаг в сторону центра. Следовательно, нарушается симметрия 1 и IV квадрантов относительной и

647653 .111 к.адраятов. Эта ногреилость компе} снруется путем добавления одной, так называемой компеис1фующей развертки, в которой не дается шаг по оси абсцисс. В момент, когда текущая точка отработки пересекает вертикальный диаметр знак оценочной фу11кции не меняется, Однако для обеспечения знакопеременHbLX фу 1кций в MOMGHT перехода текущей точки отработки в I или IY квадрант необходимо дать щаг по оси ординат на единицу выбранного масштаба, В результате текущая ордината искусственно уменьшается и погрешрюсть в I и IY квадранте увеличивается на единицу выбранного масштаба. Устранение этого искажения осуществляется при помощи формирователя 10, которь й служит для добавления компенсирующей развертки, искусственного изменения координат в соответствии с требованиями обеспечения знакоперемен- ности оценочной функции и для уточнения ординаты в конце вычисления. Если отрабатывается окружность или дуга, которая пересекает вертикальный диаметр, компенсирующая развертка дается, когда . X ) X ц, , где Xj текущая абсцисса, X ц -абсцисса центра В этой развёртке не дается щаг по оси абсцисс, но для обеспечениязнакопёременности йается шаг по Оси Ординат. В последующих развертках вьгаис- ления ведутся обыкновенно. QiHaKO при вычислении оценочной функции при;шаге по оси к берется текущая абсцисса, уменьщениая .-на единицу. Если дуга начинается в I или IV квадранте. Начальная точка, как правило, берется внутри окружн.ости и начальное значение оценочной функции отрицательно, т.е. rjj -i О - Это равносильно искусственному шагу по оси ординат на вертикальном диаметре, которому соответствует развертка X j X ц . Поэтому в первой развертке (компенсирующая развертка) запрещается шаг как по оси абсцисс, так и по оси ординат, а в последующих развертках пр.й .шаге по оси.абсцисс для вычисления оценочной функции Р:,-ь (Г| -предьщушее значение оценочной функции, % -теку- шая абсцисса в системе координат, начало которой совпадает с центром) бе рется абсцисса, уменьшенная на едннгшу. Вьдцесказанное осуществляется следующим образом. Когда начинается отработка дуги, которая находится в 1 и-гги IV квадра те или ее начальная точка лежит на вертикальном диаметре (т.е. на диамет ре, параллельном оси ординат), иа бло- ка 1 в формирователь 10 поступают признак Р i j О(знак оценочной функции) и признак первой раовертки для данной дуги. По этим признакам и по номеру соответствующей операции, поступившему из дешифратора 5, в формирователе 10 вырабатываются и посы лаются в блок 4 раареше}ше очистки первого регистра операции и запрет при бавления единицы при вьпислении оце- ночной функции: tfiPuMl - l jU iU -bi/ где 1( - оценочная функдия при шаге по оси , полученная в сумматоре;Р,(2Х) - удвоенная текущая абсцисса в системе координат, начало которой совпадает с центром дуги, записанная в первом регистре операнда, PnlPij) - предыдущее значение оценочной функции, записанное во втором регистре операнда. В результате сложения оценочная функция не изменится и, следовательно, не дается шаг по оси у . То же самое осуществляется,когда текущая точк отработки находится на вертикальном диаметре (дуга начинается во II или III квадранте) и в формирователь Ю поступают признак Г/) 1 О из .блока 1 и признак X j - X у О из вычислительного блока 2, Однако в этом случае несмотря на то, что знак оценочной фуга ции не изменился, в формирователе Ю искусственно вырабатывается и посылается в блок 4 сигнал, по которому дается шаг по оси ординат. Ввиду того, что добавлена одна раз Befyrka (компенсирукнцая) во всех пос. ледующих развертках при вычислении оценочной функции ,Г|; следует брать абсциссу, уменыиенную н единицу. С этой целью из формирователя 1О в блок 4 выдается сигнал запрета прибавления единицы в цепи переносов при преобоазовании абсциссы гае X -абсцисса в старой сие U, -абсцисса центра отрабатмввемой дуги ivin окружности; -абсцисса в системе координат с началом в центре дуги или окружности.. в результате X уменьшается на единицу. То же самое происходит при преобразовании ордингггы, если текущая точка отработки находится в первом квадранте а; э j зи,7 где у j - ордината в старой системе, у ц - ордината центра отрабатыва емой дуги или окружности, Ij J - ордината в системе координат с началом в центре дуги или, окружности. Если из блока 3 в формирователь 10 поступает признак, указывающий на то, что текущая точка отработки находится в IV квадранте, формирователь 10 в блок . 4 выдаст сигнал, по которому меняется знак ординаты и запрещается прибавление единицы в цепи переносов, т.е; вычисляется по формуле , УгУц- lj в результате абсолютная величина у I уменьшается на единицу. Необходимость уменьшения ординаты на единицу вызвано тем,что когда 4 .дается шаг по оси ординат, несмотря на го, что при шаге по оси абсциссзнак оценочной функции не изменился. Это обстоятельство учитывается при пере- воде ординаты в старую систему координа. С этой целью при вычислении ордина™ , . иаформирователя Ю в блок 4 поступает сигнал, по котррому запрещается прибавление единицы в цепи переносов, если текущая точка отработки находится в IY квадранте, или осуществляется прибавление единицы в цепи переносов, если текущ точка отработки находится в квадранте I. Этим осуществляется уточнение ординаты так, чтобы погрешиность лежала в пределах дискретности,т.е. в пределах единицы вьтёранного масштаба. При формировании чертежа по опорным . точкам элемента (дуга, окруж- ность, прямая и т л.), выдаваемым из вьиислительной машины, утолщение ок- РУЖ.НОСТИ или дуги должно быть осуществлено в сторону центра. Линия контура формируется в виде совокупности отрезков, ксхлйчество которых, как в вертикальном, так и в горизонтальном сё- равно требуемой толщине. Во Ы

и lU авадрантах утолщение, т.е. расположение линий ТОЛ11ЩНЫ относительно базовой линии, осуществляется в направлении возрастания абсциссы, а в 1 и IV квадрантах - в противоположном на- правлении. За базовую линию отрабсггки (интерполяционная линия) принимается отрабатываемый элемент (дуга, окружность, прямая.) ордянаторной толщины, ТОЧКИ которого вычисляются в процессе интерполирования. В соответствии,с вышеизложенным во II или lit квадрантах в каждом горизонтальном сечении (параллельном оси абсцисс) отрезок, ближайший к центру, определяется абсциосой X , и ординатами ,

-( в 1 или IV квадрантах - абсциссой X 4 и ординатами

У Г Ч) В )1;

где Т -заданная толщина.

Это обстоятельство ншшадывает сле дугошее дополнительное требова1ше на интерполятор. При построчной отработке толстых дуг и окружностей в 1 и IV квадрантах вычисления ординат должны производится с опережением на|Т-1)

развертку.

Счетчик циклов 8 служит для вьшолыения последовательно Т циклов интеряолиробайия в первой развертке, относящейся К 1 или IV квадрашуг отрабатываемой дуги или окружности (Т - ав данная толщина), причем под циклом интерполирования понимается вычисление ординаты отрабатываемого элемента, соответствующей одной развертке.

При переходе текущей точки отработки из 11 или HI квадрантов соответственно в 1 или IV квадранты, в счетчгос 8 поступают признак из блока 1, признак толстой дуги или окружности

из блока 4, признак X j - X ц « О из вычислительного блока 2, номер второй . операдии из дешифратора 5 и,синхроимпульса из генератора 7, Совпадение этих признаков устанавливает в

ничное состояние триггер режима зацикливания (на чертеже не показан). Если отрабатывается дуга, которая полностью наосодится в первом йла четвертом квардранте, режим алдикливаная устанавливае ся при поступлении в счетчик 8 npiranaка Vji 0 и признака первой развертки из блока ввода 1, признака толстой ду.

ги. из блока управления 4, HOKfepa второй операции из дешифратора 5 и синхроимпульса из генератора 7. В процессе вычислений по соответствующим номе рам операции, поступившим из дешифратора 5 и си)1хроимпульсам, . поступившим из генератора 7, логические схемы в счетчике 8 вырабатывают и посылают в блок 4 управляющие признаки, которые меняют ход вычислений. Осуществляются Т циклов вычислений, соответствующие X X i |... 5i -f (Т- 1) разверткам. Причем, первая из них является компенсирующей разверткой. Для отличия первого цикла, соответствующего компенсирующей развертке, от остальных при отработке, дуги, находящейся полностью в -. I или IV квадрантах, в коние первого цикла из счетчика 8 в блок I поступает сигнал, уничтожающий признак первой развертки В том случае, если дуга начинается во II или 111 квадранте или отрабатывается окружность, признаком отличия компенсирующей развертки является наличие условий Г ,; О и «,

В конце каждого цикла счетчик 8 осугцествпяет запись в один из регистров операндов блока 2 соответственно чисел 1, 2 ... Т -1 и вьшолнение через блок 4 соответственно следующих

операций;

-S- 1 v; ч- 2

i-b(T-l)

Получаемый результат используется в качестве текущей абсциссы при выполнешл следующего цикла интерполирования. Таким образом, при помощи счетчика 8 вычисляются ординаты: у ( (;41)...(Т-11, причем потребителю и в блок ввода программы 1 посылается ордината У i (Т-1) j, В счетчике 8 производятся счет синхроимпульсов, соответствующих первой операции каждого цикла, и сравнение количества циклов с заданной толщиной, пос1упивщей из блока 1. При их равенстве вырабатывается сигнал, снимамций режим зацикливания.

Во всех последукмцих развертках осуществляется один цшш интерполирования

При этом в вьтчнсленнях участвует абсци

х,..х..(т.1).Блок 9 служит для увеличения текущей абсциссы в соответствий с заданной толлшной, с этой целью до начала цикла интерполирования из блока ввода программы 1 в блок 9 поступают прнэнах Г I j О и признак, указывающий на то, что отработка элемента бьта начата в предыдущих развертках. Из блока 4 в блсж 9 поступает признак толстой дуга или окружности. По этим признакам через логические схемы счетчика 8 блок 9 осушествггяет запись числа (Т-1) в ояив из регистров операндов блока 2 и через блок 4 выполнение дополнительной операции: , . . Х ). Вычисление ординат (Отрабатываемой дуги или окружности заканчивается s развертке Х гаах наиболыиая абсцисса рассматриваемой дуги или окружности. Формула изобретения Линейно-круговой интерполятор, содер жащий последовательно соединенные блок ввоаа программы, блок определения квадранта интерполяции, блок управления, под ключенный через вычислительный блок .f. блоку ввода программы и блоку определения квадранта интерполяции, счетчиК иктульсов, подключенный к генератору импульсов и дешифратору, выход котори о подключен к блоку управления отличающийся тем, что, с целью повышения точности интерполятора, в него введены формирователь корректирующего сигнала, соединенный с блоком управления и с выходами дешифратора, блока ввода программы, вычислительного блока и блока определения квадранта интерполяции, и последовательно соединенные блок вычисления текушей координаты, подключенной к блоку управления и к выходу блока ввода программы, и счетчик циклов подключенный к блоку управления, блоку ввода программы, вычислительному блоку и к выходам генератора импульсов и дешифратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 1343999, кл.Сч 3 N , 197О. 2.Авторское свидетельство СССР Q О5 В 19/О2, № 332438, МКл.