Интерполятор

 

ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий первый и второй реверсивные счетчики импульсов, подключенные прямыми выходами кавдого разряда соответственио к первым и вторым входам сумматора , о т л и ч а ю щ и и с я тем, Что, с целью упрощения интерполятора , Ои содержит генератор импульсов, пять элементов ИЛИ, элемент НЕ, восемь элементов И и триггер, подключенный нулевым входом к шине Устанр вка исходного состояния , инверсным выходом - к суммирующим входам первого и второго реверсивных счетчиков импульров, а прямым выходом - к вычитающим входам первого и второго реверсивных счетчиков импульсов, соединенных счетными входами соответственно с первым и вторым управляющими входами сумматора, подключенного Инверсным выходом каждого информационного разряда к входам первого элемента И, прямым выходом знакового разряда - к первым входам второго и третьего элементов И и первого элемента ИЛИ, а инверсным выходом знакового разряда - к первому входу чет- .вертого элемента И, соединенного вторым входом с выходом второго элемента ИЛИ, а выходом - с первым .входом третьего эленюнта ИЛИ, подключенного выходом к счетному входу второго реверсивного счетчика импульсов, а вторым входом - к первому входу четвертого элемента ИЛИ и выходу третьего элемента И, связанного вторым входом с первым входом второго элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу пятого элемента И и к второму входу второго элемента И, соединенного выходом с первым входом пятого элемента ИЛИ, подключенного выходом к счет ному входу первого реверсивного счет-. чика импульсов, вторым входом г к (Л выходу шестого элемента И, а третьим входом - к второму входу четвертого элемента ИЛИ и к выходу седьмого элемента И, соединенного первым входом с выходом элемента НЕ,а вторым входом-с первым входом шестого элемента И,подключенного вторым входом j к входу элемента НЕ и к выходу первого элемента ИЛИ,соединенного вторым вхо00 дом с выходом первого элемента И,приср СП . чем инверсные выходы каждого разряда первого и второго реверсивных счетчиков импульсов подключены соответСП ственно к перв.ым и вторым входам восьмого элемента И,- соединенного выходом с единичным входом триггера, а. первый и второй входы пятого элемента И подключены соответственно к выходу.генератора импульсов и прямо му выходу триггера.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

С 05 В 19/415

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ1 СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ j (21) 3546854/18-24 (22) 27. 01.83 (46) 30.04.84.. Цюл. 9 16 (7 2) Ю.И. Тормышев (71) Иинский радиотехнический институт (53) 621.503.55 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

5 875343, кл. G 05 В 19/415, 1981

2. Авторское свидетельство СССР

В 798729, кл. G 05 В 19/415, 1981 (прототип) . (54)(57) .ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий первый и второй реверсивные счетчики импульсов, подключенные прямыми вы. ходами каждого разряда соответственно к первым и вторым входам сумматора, отличающийся тем, что, с целью упрощения ннтерполятора., он содержит генератор импульсов, пять элементов ИЛИ, элемент НБ, восемь элементов И и триггер, подключенный нулевым входом к шине Установка исходного состояния, инверсным выходом — к суммирующим входам первого и второго реверсивных счетчиков импульсов, а прямым выходом - к вычитающим входам первого и второго реверсивных счетчиков импульсов, соединенных счетными входами соответственно с первым и вторым управляющими входами сумматора, подключенного инверсным выходом каждого информационного разряда к входам первого элемента И, прямым выходом знакового разряда - к первым входам второго и третьего элементов И и первого эле-. мента ИЛИ, а инверсным выходом знакового разряда — к первому входу чет. вертого элемента И, соединенного . вторым входом с выходом второго элемента ИЛИ, а выходом — с первым входом третьего элемента ИЛИ, подключенного выходом к счетному входу второго реверсивного счетчика импульсов, а вторым входом — к первому входу четвертого элемента MJ1H и выходу третьего элемента И, связанного вторым входом с первым входом второго элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу пятого элемента И и к второму входу второго элемента И, соединенного выходом с первым входом пятого элемента ИЛИ, подключенного выходом к счет ному входу первого реверсивного счет-Я чика импульсов, вторым входом †. к выходу шестого элемента И, а третьим входом — к второму входу четвертого элемента ИЛИ и к выходу седьмого . С элемента И, соединенного первым входом с выходом элемента НЕ,а вторым Я входом-с первым входом шестого эле-. мента И,подключенного вторым входом (® к входу элемента нЕ и к выходу первого "") элемента ИЛИ,соединенного вторым вхо дом с выходом первого элемента И,при чем инверсные выходы каждого разряда Я, первого и второго реверсивных счетчиков импульсов подключены соответ- а ственно к первым и вторым входам (, Д восьмого элемента И, соединенного выходом с единичным входом триггера, а первый и второй входы пятого элемента И подключены соответственно к выходу .генератора импульсов и прямо- му выходу триггера.

:В

1089551

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах вывода графической информации и для формирования шаговых траекторий исполнительных органов н системах числового программного управления, в системах ввода графической информации в режиме следящего преобразования с целью компактного представления информации, и для подготовки исходной 10 числовой информации для управляющих устройств н системах числового программного управления.

Известно устройство, содержащее счетчики, подключенные к блоку вы-. 15 числения разности и коммутатору, блок управления и сумматор 1

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает выполнения обратного процесса интерполяции, т.е. расчета координат опорных точек по заданной последовательности узловых точек, и поэтому они не могут быть использованы для подготовки управляющих программ для, устройства с числовым программным управлением.

Наиболее близким к предлагаемому является интерполятор, содержащий счетчики, соединенные с входами сумматора, блок элементов задержки и элемент И-HE F23

Недостатком такого интерполятора заключается в сложности.

Цель изобретения — упрощение 35 интерполятора.

Поставленная цель достигается тем, что интерполятор, включающий первый и нторой реверсивные счетчики импульсов, подключенные прямыми ны — 40 ходами каждого разряда соответственно к первым и вторым входам сумматора, содержит генератор импульсов, пять элементов ИЛИ, элемент НЕ, восемь элементов и и триггер, подклю-45 ченный нулевым входом к шине Установка исходного состояния, инверсным выходом — к суммирующим входам первого и второго реверсивных счетчиков импульсов, а прямым выходом — к вычитающим входам первого и второго реверсинных счетчиков импульсов, соединенных счетными входами соответственно с первым и вторым управляющк ми нходами сумматора, подключенного инверсным выходом каждого информационного разряда к входам первого элемента И, прямым выходом знакового разряда. — к первым входам второго и третьего элементов И и первого элемента ИЛИ, а инверсным выходом знако-Я) ного разряда — к первому входу четвертого элемента И, соединенного ,вторым входом с выходом второго элемента ИЛИ, а выходом — с перным входом третьего элемента ИЛИ, подключен-65 ного выходом к счетному входу второго реверсивного счетчика импульсов, а вторым входом — к первому входу четвертого элемента

ИЛИ и выходу третьего элемента И, связанного вторым нходом с первым входом второго элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу пятого элемента И и к второму входу второго элемента И, соединенного выходом с первым входом пятого элемента HJIH, подключенного выходом к счетному входу первого реверсивного счетчика импульсов, вторым входом— к выходу шестого элемента И, а третьим входом — к второму нходу четвертого элемента ИЛИ и выходу седьмого элемента И, соединенного первым входом с выходом элемента

HY а вторым входом — с первым входом шестого элемента И, подключенного вторым входом к входу элемента

HE и выходу первого элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с выходом первого элемента И, причем инверсные выходы каждого разряда первого и второго ренерсинных счетчиков импульсов подключены соответственно к первым и вторым входам восьмого элемента И, соединенного выходом с единич-. ным входом, триггера, а первый и второй входы пятого элемента И подключены соответственно к выходу генератора импульсов и прямому выходу триггера. — На фиг. 1 представлена блок-схема интерполяторау на фиг, 2 — пример линеиной интерполяции, выполненный с помощью интерполятора; на фиг.3пример работы интерполятора в режиме аппроксимации;на фиг. 4 и 5-таблицы работы интерполятора в режиме линейной интерполяпии и режиме аппроксимапии соответственно.

Интерполятор содержит первый 1 и второй 2 реверсивные счетчики импульсов, сумматор 3, нторой элемент И 4, четвертый элемент И 5, второй элемент

ИЛИ 6, третий элемент ИЛИ 7, пятый элемент ИЛИ 8, пятый элемент Й 9, генератор 10 импульсов, триггер 11, первый элемент И 12,первый элемент

ИМИ 13, элемент НЕ 14, шестой элемент И 15, седьмой элемент И 16, четвертый элеМент ИЛИ 17, третий элемент И 18, восьмой элемент И 19, шину Установки исходного состояния .

Счетчики 1 и 2 служат для подсчета приращений координат в режиме прямой и обратной интерполяции, а:их первые и вторые управляющие входы для управления сложением и вычитанием.

Сумматор 3 служит для подсчета оценочной функции. Первый и второй входы(информационные) сумматора являются входами поступления первого и нторого операндов, находящихся соответственно н счетчиках 1 и 2. Вто-.

1089551

F .= 5: („ах.-. Е х аУ., О4НЭ О ) З у -М..а и Х Х,.О. к к

В этом случае значения текущих координат точки будут равны своим

60 конечным значениям, т.е. У)*.уки х; Хк.

Разность между текущими значениями координат точки и конечными значениями (2) подсчитывается счетчиками 2 и 1 интерполятора, а момент достижения конечных значений координат рой и первый управляющие входы, соединенные соответственно со счетными входами второго и первого счетчиков 2 и 1, являютСя соответствен но входом управления вычитанием и сложением операндов, находящихся соответственно в счетчиках 1 и 2.

Прямой и инверсный выходы знакового разряда сумматора являются индикаторами отрицательного и положительного числа, находящегося в сумматоре.. 10

Элементы И 4 и 5 служат для формирования на своих выходах счетных импульсов, подсчитываемых соответственно счетчиками 1 и 2, являющихся одновременно и сигналами управления 15 соответственно суммированием содер» жимого второго счетчика 2 и вычита кием содержимого первого. счетчика

1. Элемент И 4 вырабатывает сигналй только в режиме интерполирования, а элемент И 5 — в обоих режимах.

Элементы ИЛИ б,7 и 8 служат для сборки сигналов, поступающих на их входы.

Элемент И 9 служит для Формирования тактовых импульсов в течение кадра интеполирования, генератор

10 импульсов — для формирования так тоиых импульсов, необходимых для работы устройства в режиме интерполирОвания, а триггер 11 — для выбора режиМа работы устройства (интерпо- . лирования и аппроксимации).

Элемент И 12 является нуль-орга ном, его входы соединены с инверсными выходами сумматора 2 ° Сигнал 35 на выходе элемента вырабатываетоя в том случае, если содержимое сум= матора -равно нулю, т.е. когда see сигналы на инверсных, выходах сумма-. тора:равны 1 ° . . . ",, 4Q

: Элемент ИЛИ 13 служит для сборки сиГналов, появляющихся на его выходе, если содержимое сумматора 3 либо отрицательно, либо. равно нулю, элемент НЕ 14 - для инвертирования сиг; ающего с z>z zzeweH>z 4

ИЛИ. 13..Сигнал на выходе элемента НЕ появляется, если содержимое сумматора 2 положительно и не. равно нулю, т.е. инверсно по отношению к сигналу с выхода элемента ИЛИ 13.

1 элементы и 14,15 и 16 служат для формирования управляющих сйгналов в режиме аппроксимации, а элемент

ИЛИ 17 - для сборки-сигналов. Сигнал на его выходе появляется в том .случае, если очередное .поступившее .:на вход. устройства приращение лежит ка . конце сформированного отрезка. Этот сигнал является сигналом признака Конец отрезка .

Элемент И 19 является индикатором нуля и вырабатывает на своем выходе сигнал, если содержимое счетчиков 1 и 2 равно нулю, для этого его входы . соединены с инверсными выходами счетчиков

Шива Установка исходного состо" яния 20, служит для установки триг гера, что обеспечивает переключение на режим интерполирования.

Интерполятор работает следующим образом.

ИнтеРполируемая прямая делит плос кость j(Y на две области: область, где F>0, находится под прямой, .об-! ласть, где F < О, расположена над Прямой и F"-0 для точек, расположенных на прямой линии(фиг. Г).

Значение оценочной функиии в лнбОй промежуточной точке определяется выражением где ук, Ук — координаты конечной точки (координаты начальной точки совпадают с началом координат)у у1, у - координаты текущих. точек, Если промежуточная точка траектoрин с учетом смещения, определяемого начальным значением оценочной функции, находится .в области F w О0, то шаг де-. лается по оси У, если в области FCO то по оси Х. Каждому шагу вдоль .Одной. из ее осей соответствует согласно выражению (1) свое значение оценок ной функции. Начальное значение оценочной функции F00= к-Яке

При обработке траектории по каждой. из осей координат должно быть сделано заданное число шагов. Чтобы упростить процедуру расчета, учет количества нагов ведется одновременно с интерполяцией путем полследовательного вычитания отработанного числа шагов из заданного. Точность интерполиро- вания при этом- не ухудшается, но уменьшается объем оборудования, так как подсчет числа шагов. OcyleecTвляется самим интерполятором.

С учетом сказанного значение оценочной функции будет определяться выражением

F) =F +. Е (Y -Y.)clx.-. Е {м -хлодж, (2)

j 000<., к j i 0 . 3 к ii j

Выиисления закайчиваются, когда по каждой из осей координат будет отработано заданное число шагов, т.е. когда будет выполнено условие

)Q89551 фиксируется элементом И 19. Тем са- и ИЛИ б. С выхода последнего импульсы мым на одном и том же оборудовании поступают на вход элемента И 5. реализуется одновременно два процес- Если содержимое сумматора бтрицаса:интерполяция и отсчет количества тельно, разрешающий потенциал с высделанных шагов. Раньше для этой хода знакового разряда сумматора использовался большой объем оборудо- 5 прикладывается к входу элемента И 4 вания. и импульсы с его второго входа будут

Процесс обратной интерполяции проходить на выход этого элемента и во многом сходен с процессом прямой через элемент ИЛИ 8 на входы суммаинтерполяции. Начальное и текушее тора 3, включая режим сложения содер значения оценочной Аункции определя- 10 жимого счетчика 2 с содержимым сумтся так же,как и раньше в завиои матора, при этом содержимое сумматоости от расположения координат ра изменяется и станет равным текущей точки относительно формируемого отрезка. f...==с +У ДХ,4=Fi +Y.

В процессе обратной интерполяции происходит накопление приращений, а а содержимое счетчика 1 уменьшится не их убывание — выражение в круглых на 1 единицу и станет равным скобках в (2).Обозначим У, -у=у и

Х к -Хл =Х . Подставив эти значения X =Х„-лХ„=Х„-1. в выражение (2)получим выраженйе оценочной функции для режима. обратной ПоДобный процЕсс пРодолжаетсЯ до ,интерполяции, тех пор, пока содержимое сумматора

I .не изменит свой знак на противоположный или не станет равным нулю.

При этом содержимое счетчика 2 оста25 нется неизменным, а содержимое счет,чика 1 изменяется с приходом каждого импульса в соответствии с выражением (.= д (и К.= Х.!

1<Рэ 14i 3

Х =Х - Х =Х -Х Х. =)(-. Е подсчитываемые соответственно счетчи- « i 1+, к - . «к <,<„ i« .кани 2 и 1.

Будем считать, что текущее единич- При изменении знака содержимого ное приращениеЛУ+ принадлежит Форми сумматора .на противоположный или

1 руемому отрезку, если F;)>O и соот при равенстве нулю содержимого сумветственно, текущее единичное прира матора разрешающий потенциал с выщение4Х; „принадлежит Формируемому

35 хода знакового разряда сумматора отрезку, если Р;)<О. прикладывается к входу элемента И

5. В результате этого импульсы, При нарушении этого условия счи- поступающие с выхода этого элемента таем, что отРезок сформирован, а на- на входы сумматора 3 и счетчика 2, копленные к этомУ вРемени значениЯ 40 изменяют их содержимое. содержиьюе текУщих координат ЯвлнютсЯ кооРдина- счетчика 2 изменяется в соответствии тами конечной точки этого отрезка с выражением (координаты начальной точки при этом совпадают с началом координат).,,, «,, y у > указанные логические условия Реа- 4$ )+ 3 )+4 к i< gy Р" к 16j(Y

: связей. соответствии с выражением

В исходном состоянии счетчики

1 и 2, сумматор 3 и триггер 11 об- 50 1,).1- Ч " " « Ч " нулены, а счетчики включены на режим работы суммирования. Этот процесс продолжается до тех

В режиме интерполирования устрой- нор, пока содержимой сумматора не ство работает следующим образом. изменит свой знак на противоположный.

Пйред началом работы счетчики 1 Последовательность описанных и 2 содержат значения .конечных коор- автоколебательных процессов продолдинат отрезков Х и у (начальные жается до тех пор, пока содержимое координать1 совпадают с началом систе-. счетчиков 1 и 2 не станет равным

1 мы координат), а сумматор — начальное . нулю. Это будет свидетельствовать значение оценочной функции F z =У - Х. о том, что заданное число шагов по

Эатем сигналом по входу 20 триггер 60 обоим осям системы координат отра11 переводится в единичное состояние, ботано. При этом наличие на всех в результате чего счетчики 1 и 2 пере- инверсных выходах счетчиков, а следоводятся в режим вычитания, а импульсы вателЬно, и на входах элемента И генератора 10 импульсов через элемент 19 сигналов приведет к появлению

И 9 поступают íà Hxoz!FT элементов:И 4 65 на выходе этого элемента сигнала, 1089551 устанавливающее триггер 11 в исход-I ное состояние. С переводом триггера

11 в исходное состояние разрешающий потенциал на входе элемента И 9 исчезает и устройство прекращает свою работу. При этом счетчики оказываются в исходном нулевом состоянии, сумматор 3 очищается (связь от выхода элемента И 19 на нулевой установочный вход сумматора на фиг. 1 не показана) и устройство готово к приему-очередного кадра информации .

Импульсы, появляющиеся на выходах элементов ИЛИ 7 и 8, являются сигналами управления перемещением исполнительного органа по координатным осямY и (соответственно.

Принцип работы устройства в режиме прямого интерполирования поясняется примером, приведенным на фиг.2 и 4.

В режиме обратного интерПОлиРования триггер 11 находится в исходном состоянии и счетчики 1 и 2 включены на режим суммирования.

В процессе работы содержимое из- 2 меняет свой знак, И если содержимое сумматора 3 положительно или равно нулю, то разрешающий потенциал с инверсного выхода знакового разряда сумматора прикладывается к управляющему входу элемента И 5. Если содержимое сумматора оказывается равным, нулю, то разрешакщийся потенциал с, выхода элемента И 12, на входах которого в это время присутствуют все разрешающие единичные сигналы, через элемент ИЛИ 14 поступает На вход элемента И 15.

Если содержимое сумматора отрицательно, то разрешающий потенциал с прямого выхода знакового разряда сумматора прикладывается к управляющему входу элемента И 18, и через элемент ИЛИ 13 к входу элемента И

15.

Если содержимое сумматора не pasно нулю и положительно, то разрешающий потенциал после инвертирования сигнала с выхода элемента ИЛИ 13 элементом НЕ 14 прикладывается к входу элемента И 16.

Если содержимое сумматора в процессе работы равно нулю или отрицательно, то элемент И 15 открыт и поступающие на другой .его вход импульсы проходят на выход элемента и через элемент ИЛИ 8 поступают на управляющий вход сумматора,З, разрешая суммирование содержимого счетчика 2 с содержимым сумматора,-и на вход счетчика 1, изменяя его содержимое на единицу.

Значения содержимого сумматора и счетчика 2 при этом будут определяться соответственно выражениями

1614 Х Ы (Х

20

ЗО

45 точки прямолинейного отрезка. После ,считывания информации и установки счетчиков 1 и 2 и сумматора 3 в сос50

F. F..wY.йХ. = F. +Y.;

1+Ч Ч j 1+ Ч j

Если содержимое сумматора в процессе работы равно нулю кли положительно, то элемент И 15 открыт и поступающие с второго входа элемента

ИЛИ 6 импульсы проходят на его выход и через элемент ИЛИ 7 поступают. на управляющий вход сумматора 3, разрешая вычитание из его содержимого содержимое счетчика 1.Импульсы с выхода элемента ИЛИ 7,поступакицие на вход счетчика 2, изменяют его содержимое на единицу в соответствии с выражением. (. =,+dY, = hY „=3 . 3" 1а,(у 1 1<3<у„

Содержимое сумматора изменяется при этом в соответствии с вйражением

Если содержимое сумматора не равно. нулю и положительно или отри- цательно, то разрешающие. потенциалы приложены соответственно к первым входам. элементов И 16 и 18. Если в это время на вторых их входах появится импульс, то он проходит на выход соответствующего элемента И и на вход одного из элементов ИЛИ 8 и 7, изменяя- содержимое одного из счетчиков и сумматора, аналогично тому, как если бы импульсы поступали с выходов элементов И 15 и 5. Одновременно с этим импульс с выхода одного из элементов И 1б или И 18 поступает на вход элемента ИЛИ 17 и проходит на его выход. При появлении этого сигнала разрешается считывание содержимого счетчиков 1 и 2, предотавляющего значения координат конечной тояние "нуль" (на фиг.1 связв не показана) устройство готово к обработке следующей порции информации. Аналогичным образом происходит считывание информации и установка счетчиков и сумматора в .исходное состояние при поступлении извне сигнала "Конец сообщения".

Принцип работы устройства .в режиме обратного интерполирования поясняется. примером, приведенным на фиг.3 и 5.

Работа устройства в режиме обратного интерполирования осуществляется без задержек и поэтому обеспечивает обработку быстропротекающих процессов s реальном времени.

Реализация двух процессов на одном и том же устройстве расширяет

1089551 его/ Функциональные возможности и по- вышает коэффициент использования оборудования.

Использование устройства в режиме обратйого интерполирования позволяет уплотнить информацию за счет устрайения избыточцим компонентов и тем

Саню» уменьшить загрузку каналов связи при.передаче информации на расстояние, уменьшить объемы памяти, требуемые для хранения информации, 10 . и уменьшить процессорное время, затрачиваемое .на автоматизированную .обработку /информации. .-.: Упрощение предлагаемого устройства

4остигнуто за счет того, что для обратного процесса интерполяции получены сходные с, прямым процессом интерполяции соотношения, которые позволяют реализовать на одной и той же структуре зти вычисления.

Кроме того, в известных устройствах определение конца обработки траектории при интерполировании осуществляется с использованием дополнительного оборудования. В предлагаемом устройстве процесс определения конца траектории осуществляется в самом интерполяторе за счет введения обрат- . .ного счета числа отработанных шагов и не требует дополнительных затрат оборудования.

Составитель Н. Горбунова

Редактор Н.Безродная Техред Ж.Кастелевич Корректор р

v.Эрдейи

Заказ 2932/44 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-Э5, Раушская иаб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г..ужгород, ул..Проектил .,4