Линейно-круговой интерполятор Советский патент 1980 года по МПК G05B19/18 G05B19/4103 

(54) ЛИНЕЙНО-КРУГОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР

1

Изобретение относится V автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления станками. Известен линейно-круговой интерполятор, содержащий блок задания скорости, импульсный датчик и по каждой координате счетчик импульсов, и последовательно соединенный счетчик, блок ключей и сумматор, выход которого подключен к управляющему входу другой координаты 1.

Недостатком такого интерполятора является то, что изменения величин приращений при линейной интерполяции величины радиуса при круговой интерполяции приходится учитывать при задании скорости в блоке задания скорости. При этом в случае малых величин приращений и большой разрядности интерполяторов интерполятор должен работать на частотах, превьпгшюадих в . .раз заданную выходную частоту (К - число нулевых разрядов интегратора, следующих за старшим значащим разрядом). При ыисле двоичных разрядов п 24 (10 ) число К может достигать 23, т.е. частота работы интегратора должна в 10 раз превышать выходную частоту. Переход систем программного управления на работу с ценой импульса 0,001 мм с одновременным повышением выходной частоты до 200000-330000 Гц делает прямое использование известного решения невозможным, так как в этом случае тактовая частота должна составлять 200000 к 10 Гц, что обеспеtoчить невозможно.

Изве.стно.техническое решение, позволяющее снизить тактовую частоту интерполяторов, работающих по приниипу ЦДА, в котором используется зада15ваемое в программе кодирование множителя, который открывает ключ переноса .со старшего значащего разря-. да 2 ,

Однако такое решение сильно ус20ложняет программирование (возникает необходимость расчета и задания в программе соответствующего множителя, что особенно усложняется в двоичном коде) и, кроме того, требует

25 значител.ьного объема электронного оборудования.

Известен также интерполятор и автоматическим выделением переноса из 30 старшего значащего разряда благодаря исгтольэованию схемы определения стар шего значащего разряда приращений, включающей перенос из соот ветствующих разрядов с одновременной блокировкой ключей переноса всех младших разрядов всех интеграторов интерполятора 3 . Такое техническое решение является наиболее близким к предложенному и состоит по каждой координате из счетчика определения окончания мо мента отработки и последовательно соединенных клапанов коммутации сигнала переноса, параллельного сумматора, блока определения старшего значащего разряда и блокировки младших, блока Ключей переноса приращения, реверсивного счетчика, текущих значений приращений, промежуточной памяти начальных значений и приращения, блока задания скорости и блока определения окончания отработки. Недостатком такого интерполятора является большой объем электроникиклапанов коммутации сигналов переноса, схемы определения старшего значащего разряда, блокировки младших, реверсивного счетчика, а также снижение быстродействия интерполятора из-за задержек, возникающих в каждом такте работы интерполятора в перечис ленных схемах, и, прежде всего,в сложной схеме определения ст,аршего значащегр разряда и блокировки младших. Цель изобретения - упрощение схемы линейно-кругового интерполятора и повышение его быстродействия. Указанная цель достигается тем, что в линейно-круговой интерполятор, содержащий первый ключ, управляющий вход которого подключен к выходу генератора тактовой частоты, а. информационный вход - к выходу элемента И через первый элемент НЕ, и по каждой координате первый блок ключей и посл довательно соединенные второй блок ключей, первый накапливающий сумматор и счетчик, выход которого подключен к соответствующему-входу элемейта И, а управляющие входы вторых :блоков ключей каждэй координаты соединены с выходом первого ключа, введены блок переключения режимов, гене ратор импульсов, последовательно соединенные элемент ИЛИ, второй элемен НЕ и второй ключ, по каждой координа те первый регистр сдвига и последова тельно соединенные второй регистр сдвига, третий блок ключей и второй накапливающий сушлатор, подключенный выходом к информационному входу втор го блока ключей данной координаты, причем в каждой координате выход пер вого блока ключей соединен со входом второго накапливающего сумматора, ин формационный вход - с выходом блока переключения режимов через первый ре гистр сдвига данной координаты, а уп равляющий вход-с выходом, первого j накапливающего сумматора другой координаты, управляющий вход второго ключа подсоединен к выходу генератора импульсов , выход - к управляющим входам первого и второго регистров сдвига каждой координаты, а входы элемента ИЛИ - к выходам вторых регистров сдвига каждой координаты. На чертеже представлена блок - схема интерполятора, Схема содержит генератор тактовой частоты 1, первый ключ 2, первый элемент 3 НЕ, элемент 4 И, счетчики 5 и б, первые накапливающие сумматоры 7 и а, первые блоки ключей 9 и 10, вторые блоки ключей 11 и 12, вторые накапливающие сумматоры 13 и 14, первые регистры 15 и 16 сдвига, блок 17 переключения режимов, третьи блоки 18 и 19 ключей, втооые оегистры сдвига 20 и 21, элемент 22 ИЛи, элемент 23 НК, второй ключ 24 игенератор 25 импульсов. Интерполятор может работать в двух режимах - линейной и круговой интерполяции. В режиме линейной интерполяции интерполятор работает следующим образом. Исходная информация распределяется По блокам с выхода блока задания программы (на чертеже не показан) следующим обпазом: ДХ заносится в счетчик 5 и регистр 20, а ДУ - в счетчик 6 и регистр 21. Отсутствие единицы в старших разрядах регистров 20 и 21 приведет к открытию ключа 24 через элементы.22 и 23 и импульсы с выхода генератора 25 через ключ 23 начинают поступать на входы регистров 15, 16, 20 и 21. В режиме линейной интерполяции с выхода блока 17 предназначенного для формирования прямой и дополнительной единицы, в сдвиговые регистры,15 и 16 записаны нули. Сдвиги кодов в регистрах 20 и 21 продолжаются до тех пор, пока в старшем разряде одного из этих регистров не появится единица, которая через элементы 22 и 23 эакроет ключ 24, Нормализация закончилась. Теперь нормализованные коды приращений через ключи 18 и 19 передаются в сумматоры 13 и 14. В том случае если эти сумматоры выполнены в виде комбинационного сумматора и сдвигового сумматора , то блоки 18 и 19 становятся ненужными, и передача, приращений из регистров 20 и 21 в сумматоры 13 и 14 возможна последовательным кодом. После этого сигнал ненулевого состояния счетчиков 5 и 6 по цепи элемент 4И, Элемент 3 НЕ открывает ключ 2, пропуская тактовую частоту с выхода генератору 1 на управляющие входы блоков 11 и 12, вызывая тем самым передачу кодов, записанных в сумматорах 13 и 14, в сумматоры 7 и 8. Импульсы перевыполнения сумматоров 7 и 8 подсчитываются счетчиками 5 и б и одновременно поступают на выход устройства. По достижении нулевого состояния счетчиками 5 и б по цепи эле- 5 мент 4 И, элемент 3 НЕ/ закрывается ключ 2. Отработка участка линейной интерполяции закончена.

В режиме круговой интерполяции предлагаемый интерполятор работает 0 следующим образом.

Первоначально величины Хц и Уц заносятся в регистры 20. и 21 соответственно, а в регистры 15 и 16 заносятся с выхода блока 17 единицы пря- е мого и дополнительного кодов.

В счетчики 5 и 6 заносятся величи.ны приращений ЛУ и ду При отсутствии единицы в старшем разряде регистров 20 и 21 24 открывается по цепи элемент 22 ИЛИ,элемент 23 НЕ, и импульсы енератооа 25 начинают сдвигать влево коды в регистрах 15, 16, 20, 21. Сдвиги заканчиваются тогда, когда в старшем разряде одного из счетчиков 20 или 21 появится единица. При этом одновременно происходит умножение единицы прямого и дополнительного кодов в регистрах 16 и 15 на , где m - число выполненных сдвигов. При этом Хц и Уц .переписываются 30 в сумматоры 13 и 14, а импульсы с выхода ключа 2 начинают поступать на управляющие входы блоков 11 и 12, переписывая содержимое сумматоров 13 и 14 в сумматоры 7 и 8. Импульсы 35 переполнения, сумматоров 7 и 8 поступают на выход интерполятора, подсчитываются счетчиками 5 и 6 и поступают на управляющие входы блока 9 и 10, обеспечивая тем самым корректировку я кодов в накапливающих сумматорах на величине 2. Так продолжается до тех пор , пока счетчики 5 и 6 не придут в нулевое состояние, и по цепи елемент 4 И, элемент 3 НЕ не закроют д. ключ 2.

Отработка участка круговой интерполяции закончена.

Преимуществами предлагаемого интерполятора по сравнению с известными являются повышение быстродействия и упрощение схемы интерполятора.

Формула изобретения

Линейно-круговой интерполятор, содёрясащий первый ключ, . управляющий вход которого подключен к выходу генератора тактовой частоты, а информационный вхгод - к выходу элемента И через первый элемент НЕ, и по каждой координате первый блок ключей и после довательно соединенные второй блок , первый накапливающий сумматор и счетчик, выход которого под,ключен к соответствующему входу элемента И, а управляющие входы вторых блоков ключей каждой координаты соединены с выходом первого ключа,о т л ичающийся тем,что,с целью упрощния и. повышения быстродействия интерполятора, в него введены блок переключения режимов, генератор импульсов , последовательно соединенные элемент ИЛИ, второй элемент НЕ и второй ключ, а по Каждой координате - первый регистр сдвига и последовательно соединенные второй регистр сдвига, третий блок ключей и второй накапливающий сумматор, подключенный выходом к информационному входу второго блока ключей данной координаты, причём в каждой координате выход первого блока ключей соединен со входом второго накапливающего сумматора, информационный вход - с выходом блока переключения режимов через первый регистр сдвига данной координаты, а управляющий вход - с выходом пе эвого накапливающего сумматора другой координаты, управляющий вход второго ключа подсоединен к выходу ген.ератора импульсов, выход - к управляющим входам первого и второго регистров сдвига каждой координаты, а входы элемента ИЛИ - к выходам вторых регистров сдвига каждой координаты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Там же с. 194 (прототип).