Круговой интерполятор

 

КРУГОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР, содержапщй накапливающие сумматоры оценочной функции и два накапливающих сумматора приращений, первыми входами соединенные с выходами блока управления, вторыми входами - с первыми входами накаплившощих сумматоров оценЬчнык функций, а выходами - . через элемент сдвига с вторыми входами накапливающих сумматоров оценочных функций, первый выход которых через первый триггер знака подключен к соответствующему входу блока управления , отличающи:йся тем, что, с целью повьшения точности обработки окружности, интерполятор содержит регистр шага, регистр остаточной функции и второй триггер знака сумматора , вход которого подключен к знаковому выходу накапливающего сумматора оценочной функции, а выход - к соответствукицему. входу блока управления , выход регистра шага соединен с вторыми входами -накапливаюпщх сумматоров приращений, третьи входа накапливающих сзшматоров оценочных (Л функций подключены к соответствующим выходам блока управления, а выход через регистр остаточной функции с четвертым входом соответственно, выход младшего разряда регистра шага соединен с соответствующим входом блока управления. эо 35 чЭ :А9

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПЮ ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3441981/18-24 (22) 24.05.82 (46) 23.03.84. Бюл. Ф 11 (72) В,Д.Байков, А.E.Áàêàíîâ и С.Н.Вашкевич (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) (53) 621.503.55(088.8) (56) i. Патент США 9 3703327,. кл. 6 05 В 19/24, опублик. 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

У 481023, кл. G 05 В 19/19, G.05 В 19/415, 1973 (прототип). (54)(57) КРУГОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий накапливающие сумматоры. оценочной функции и два накапливающих сумматора приращений, первыми входами соединенные с выходами блока управления, вторыми входами — с первыми входами накапливающих сумматоров оценочных функций, а выходами — . через элемент сдвига с вторыми входа„„SU„„1081623 А (51) G 05 В 19/18 ми накапливающих сумматоров оценочных функций, первый выход которых через первый триггер знака подключен к соответствующему входу блока управления, о т л и ч а ю щ и .й с я тем, что, с целью повышения точности обработки окружности, интерполятор содержит регистр шага, регистр остаточной функции и второй триггер знака сумматора, вход которого подключен к знаковому выходу накапливающего сумматора оценочной функции, а выход — к соответствующему входу блока управления, выход регистра mara соединен с вторыми входами накапливающих сум.маторов приращений, третьи входы а накапливающих сумматоров оценочных функций подключены к соответствующим выходам блока управления, а выход через регистр остаточной функции с четвертым входом соответственно, выход младшего разряда регистра шага соединен с соответствующим входом блока управления.

1 1081

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования, например, в системах числового программного управления станками и другим тех5 нологическим оборудованием.

Известно устройство для круговой интерполяции, содержащее устройство для деления координат на коэффициент, К и устройство для суммирования ре- 1п зультата деления и образования сумм (2 (х )1, (у. /1с) Г1Д.

Недостатками этого устройства яв1 ляются необходимость выполнения двух операций деления и наличие накапливающейся погрешности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является круговой интерполятор, содержащий сумматоры оценочной функции и приращений, блок управления, регистры, установочные и управляющие триггеры $2 ), Однако известное устройство имеет недостаточную точность за счет накопления погрешностей, возрастающих с увеличением радиуса обрабатываемой окружности и скорости подачи.

Цель изобретения — повышение точности обработки окружности.

Ппставленная цель достигается тем, что круговой интерполятор, содержащий накапливающие сумматоры оценочной функции и два накапливающих сумматора приращений, первыми входами соединенные с выходами блока управ-с З ления вторыми входами — с первыми

Э а входами накапливающих сумматоров оце ночных функций, а выходами — через элемент сдвига с вторыми входами накапливающих сумматоров оценочных функций, первый выход которых через первый триггер знака подключен к соответствующему входу блока управления, содержит регистр, шага, регистр оста-, точной функции и второй триггер знака г 45 сумматора, вход которого подключен: знаковому выходу накапливающего сумматора оценочной функции, а выход — к соответствующему входу блока управления, выход регистра шага сое- 50 динен с.вторыми входами накапливающих сумматоров приращений, третьи входы накапливающих сумматоров оценочных функций подключены к соответствующим выходам блока управления, а выход — 55 через регистр остаточной функции с четвертым входом соответственно, выход младшего разряда регистра шага

623 2 соединен с соответствующим входом блока управления.

На фиг. 1 схематически показано предлагаемое устройство; на фиг.2 график выбора направления очередного шага; на фиг.3 — блок-схема блока управления, на фиг.4 — алгоритм работы блока управления.

Устройство включает регистры 1 и

2 остаточных функций Ч,V, накаплис С вающие сумматоры 3 и 4 оценочных функций V> и Ч„, накапливающие сумматоры

5 и 6 оценочных функций Ч и V2, триггеры 7-10 знаков сумматоров оценочных функций Ч,,U. U, Ч,,элементы 11и

1 г

12 сдвига, накапливающие сумматоры

13 и 14 величин д х, ду, накапливающие сумматоры 15 и 16 величин х и у, регистр 17 величины шана Н, шину 18 ввода величины -dS2. Н, шину 19 и 20 ввода величин х и у, шину 21 ввода величины начального шага Н, выходные шины 22-25 триггеров знаков оценочных функций, выходные шины 26, 27 и 28,29 величины дхду и х; у соответственно, вьжодную шину 30 младшего разряда регистра шага Н, шины 31-43 управления.

Блок управления (фи .3) содержит блок 44 элементов совпадения, блок

45 элементов И, элемент ИЛИ 46, блок, 47 микропрограммного управления (например, БИУ БИСК 589 ИК01), постоянный запоминающий блок 48, генератор

49 тактовых импульсов, дешифратор 50, имеющий выходные шины 51-55. Синхронизация работы блока управления осуществляется генератором тактовых импульсов.

Устройство кругового интерполятора содержит сдвигающий регистр 17 величины Н, вход которого соединен с шиной ввода величины начального шага Н, а

его младший разряд по шине 30 соединяется с соответствующим входом устройства управления, соответствующие входы которого соединены с выходами

22-25 триггеров знаков накапливающих сумматоров 7-10 oqeHowHbac функций V и U, а соответствующие выходы устройства управления по шинам 31-43 управляют работой устройства, вьжод регистра величины шага 17 подключен к входам накапливающих сумматоров 5 и 6 оценочных функций V и V, накапливающих сумматоров 13 и 14 вели-. чин приращений дх и ду, накапливающих сумматоров 15 и 16 координат х и у, к соответствующим входам двух послед1081623 них сумматоров подключены шины ввода 19 и 20 величин х и у соответствен-. но, а выходы — к выходным шинам 27 и

29 величин х и у и входам второго элемента 12 сдвига, выходы накапливаю- 5 щих сумматоров 13 и 14 величин дх и у подключены к выходным шинам 26 н

28 .величин Ьх и gy и входам первого элемента 11 сдвига, выходы которого и выходы второго элемента 12 сдвига соединены с входами накапливающих сумматоров 5 и 6 оценочной функции

V2 и Ч2 соответственно, причем знаковые разряды последних соединены с входами накапливающего сумматора 3 15 оценочной функции V регистра 1 остаточной функции Ч, и накапливающего сумматора 4 оценочной функции Y и регистра 2 остаточной функции Мс соответственно, выходы регистров 1 и 20

2 остаточных функций V и Ч подключены к соответствующим входам сумматоров 3 и 4 оценочных функций „и Ч знаковые разряды последних соединены с входами триггеров 7 и 8 знаков соответственно, а выходы этих сумматоров — с входами накапливающих сумматоров 5 и 6 оценочных функции Фу и причем к входу накапливающего сумматора 3 подключена шина 18 ввода вели-З0 чины ьБ -Нр, Величина аБ является длиной хорды, соединяющей в обрабатываемом контуре две соседние точки, Но — начальная величина шага интерполяции. Значе- 35 ния ДБ, Н определяются требуемой точностью обработки, рассчитываются на этапе технологической подготовки всего один раз, так как являются постоянной величиной для обрабатываемой * 40 детали.

Оценочные функции O, Чоднозначно определяют положение текущей точки относительно обрабатываемого контура, т.е. значение оценочной функции 0 от-45 рицательно внутри окружности, проведенной радиусом дБ на контуре, и положительно вне этой окружности,оценочная же функция Ч отрицательна внутри окружности с радиусом R, про- 50 веденной из начала координат, и положительна вне ее. По взаимному соотно- шению 17 и Ч определяется как текущее положение точки обрабатываемого контура, так и направление дальнейшего 55 движения. Индексы при функциях V, Y,. т.е. Ф„,LP2, Ч„, Ч означают, что они имеют старые и новые значения в итерационных соотношениях, что следует из формул (1) и (2).

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени все регистры н сумматоры обнуляются, кроме регистров 1 и 2 остаточной функции, в которых остается информация от расчета предыдущих приращений

Ъ по координатам, затем по входным шинам 18-21 в накапливающий сумматор 3 оценочной функции Ю„,. накапливающие сумматоры 15 и 1б величин х и у и регистр 17 величины шага Н заносятся величины — 8 Б : Н, х, у и (координаты начальной точки обрабатываемой дуги) и величина начального шага Н, l соответственно.

После этого анализируется младший разряд регистра 17 величины шага Н.

Если он равен единице (Н =1), то к величинам сумматоров 3 и 4 оценочной функции О и V добавляются значения регистров 1 и 2 остаточных функций

О и Ч . Затем проверяется условие равенства знаков оценочных функций

V и V для чего анализируется состояние триггеров знаков 7 и 8 и выполняются операции, соответствующие соотношениям (1) и (2).

Например, при совпадейии знаков

lJ, Ч„ реализуются соотношения 1 (левая ветвь блока схемы фиг.3) т.е. происходит движение по ординате. Тогда у у, ssxxgn n(О „ Н т.е. приращение ординаты перемещаемой точки равно. разности между старым значением у. и величиной шага Н;, 1 взятой с учетом знака оценочной функции

0g=U sign f0„ f 2ду;+Н.

Y2 =V<-sign p„) 2у; +H; у; =у;-sign PJq)H (1)

5Y =ay;-sign Pf< ) X или Og=U<+sign (Й 2bx;+H;

72 =Ч -sign p> ) 2х; +Н х .=х.—.sign (U<) Н.

6х; Dx;+sign(if> )Х. (2)

Так, например, если состояния триггеров 7 и 8 одинаковы, выполняется следующая последовательность операций формула (1).

3 10816

На накапливающие сумматоры 5 и б оценочных функций Lf2 и передается содержимое величины шага с регистра

17 и накапливающих сумматоров 3 и 4 оценочных функций U и V соответст1 5 венно.. Содержимое накапливающих сумматоров 14 и 15 величин с1 у и у через элементы 11 и 12 сдвига со сдвигом на один разряд влево суммируется (вычитается) в соответствии с состоя- 10 вием триггеров знаков 7 и 8, с содержимым накапливающих сумматоров 5 и б оценочных Функций У2 H V2 . Тем самым образуются новые значения оценочных функций U и

Затем содержимое регистра 17 величины шага суммируется (вычитается) в соответствии с состоянием триггеров

7 и 8 знаков с содержимым накапливающих сумматоров 16 и 1 4.

Аналогичные операции, но в соответствии с Формулами (2) выполняются в случае, если состояния триггеров

7 и 8 знаков различны. Графическая иллюстрация выбора направления очередного шага в зависимости от знаков и U приведена на фиг.2.

После выполнения указанных оперйций определяется величина выполненного шага. Если величина выполненного шага отлична от единицы, проверяется условие смены знаков оценочных

Фу кций С и Ч .

В том случае, если хотя бы одна функция сменила знак состояния триггеров 7 и 9 знаков оценочных функций

LI1.и LI или триггеров знаков 8 @ t0 оценочйых функций Ч„ и U различно, величина шага уменьшается вдвое (сдвиг содержимого регистра шага 17 на один разряд вправо), оценочные

Функции и Н2 увеличиваются Вдвое (сдвиг содержимого накапливающих

° cyMMaTopoB 5 и б влево на один разряд), происходит обнуление накапливающих сумматоров 3 и 4 оценочных

45 функций У „ и Y и передача на них содержимого накапливающих сумматоров

5 и б оценочных функций L7 и V®, после чего последние обнуляются. Затем анализируется величина нового шага и выполняется описанная последовательность операций.

Если выполненный шаг отличен от единицы и знаки обеих функций 1 и V сохранились прежними, величина шага остается неизменной, накапливающие сумматоры 3 и 4 оценочных функций

О1 и V обнуляются и на них переда23 б ется содержимое накапливающих сумматоров 5 и 6 оценочных функций U2 и после чего последние обнуляются.

Затем проверяется условие равенства знаков оценочных функций 01и Ч„ и выполняется описанная последовательность операций.

Если выполнялся единичный шаг,то оценочная функция У,.не изменяет знак (состояние триггеров знаков 8 и 10 одинаково), шронзводится единичный шаг, для чего накапливающие сумматоры оценочных функций Х, и Y обнуляются и на них передается содержимое накапливающих сумматоров 5 и 6 оценочных функций О2 и Vg, затем последние обнуляются. После этого проверяется условие равенства знаков оценочных функций У и V и выполня1 ется описанная последовательность операций.

Если выполняется единичный шаг и при этом оценочная функция сменила знак (состояние триггеров знаков 8 и

-10 различно), процесс вычисления приращений заканчивается, содержимое накапливающих сумматоров 5 и б оценочных функций 02 и .U> передается на регистры 1 и 2 остаточных функций Оси V соответственно, коды новых значений координат выводятся по шинам 27 и 29, коды приращений выводятся по шинам 26 и 28, и обнуляются все регистры и сумматоры, за исключением регистров 1 и 2 остаточных функций О<: и Ус и накапливающих сумматоров 15 и 16 координат, а накапливающий сумматор оценочной функции по шине 18 принимает значение - d S2IÍ

После этого, устройство готово к следующему циклу расчета приращений.

Управление работой кругового интерполятора осуществляется устройством управления (фиг.3).

Устройство управления работает следующим образом.

В начальный момент времени (по сигналу "Пуск" ) запускается генератор 49 и сигналом происходит занесение кода адреса, по которому определяется первая микрокоманда микропрограммы управления работой интерполятора, которая записана в блок

48 (ПЗУ). После этого происходит считывание микрокоманд из ПЗУ и передача их на дешифратор 50, который под действием микрокоманды вырабатывает определенную последовательность сигналов, управляющих по шинам 31-43

7 1 работой предлагаемого интерполятора, причем для формирования следующего адреса микрокоманды используются семиразрядная шина, соединяющая выходы блока 48 (ПЗУ) с соответствующими входами управления регистром адреса микрокоманд.

Работа предлагаемого интерполятора и устройства управления тесно вза имосвязана, что отражено в описании и в иллюстрациях структуры интерполя тора, устройства управления и микропрограммы работы предлагаемого устройства. В качестве примера рассмотрим работу блоков ii è 12, управляемых по шинам 34 и 41, и работу осведомительной шины 30 блока 17 (регист величины шага Н). В соответствии с выражениями 1 и 2 необходимо выполнять умножение на 2, которое заменяется сдвигом на один разряд влево, выполняемым блоках 11 и 12. Инструкция о необходимости выполнения сдвига поступает от дешифратора 50 (блок

3 устройства управления) по шинам

34 и 41 в момент времени, который соответствует микроопераций сдвига, микропрограммы работы устройства,записанной в блоке 48 (фиг.3). Переход ат одной микрооперации к другой в микропрограмме осуществляется через равные промежутки времени, определяемые периодом следования тактовых импульсов от генератора 49 тактовых импульсов.

Для выработки сигналов условных переходов используются дополнительные микросхемы, которые работают следующим образом. Для анализа на равенство знаков Й и V У2и Y

081623 8

U и 0 . триггеров используется блок 44 элементов совпадения, для

- анализа состояния триггеров знаков

0 и Ч применяется блок 45 элементов И. Эти элементы являются клапанами и срабатывают под действием управляющих сигналов 44-48, которые разрешают прохождение того или иного сигнала через элемент ИЛИ к входу признаков блока 47. В зависимости от полученного сигнала происходит условный переход в микропрограмме.

Сигнал с выхода младшего разряда регистра шага Н по ходу выполнения микропрограммы по шине 30 через элемент ИЛИ 46 попадает на вход признар ков блока 47.

Реализацию разветвления в микропрограмме рассмотрим на примере анализа младшего разряда регистра шага

Н (равенство единице). Необходимая информация по шине 30 снимается с регистра шага Н (17) и передается в элемент ИЛИ 46 блока управления

25 (фиг.3), из которого она поступает на вход признаков, блока 47, полученная информация определяет код адреса либо следующей по порядку микрооперации, либо осуществляется скачок на несколько микроопераций.

Сигналом окончания рработы является сигнал, поступающий из дешифратора и отключающий генератор 49 такто3 вых импульсов

Таким образом, повышенная точность обработки окружности достигается за счет того, что точность обработки окружности не превышает величины единичного шага (дискретности).

108 1h 23

°

Фис Р

1081623

1081623

Составитель И.Швец

Редактор H.Ëàçàðåíêî Техред С.Мигунова Корректор И.Муска

Заказ 1550/43 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4