Многокоординатный линейно-круговой интерполятор

 

МНОГОКООРДИНАТНЫЙ ЛИНЕЙНОКРУГОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий блок задания скорости, счетчик импульсов и первый блок линейной интерполяции ,, последовательно соединенные блок умножения и блок деления, а также первый и второй блоки линейно-круговой интерполяции, первыг-ш выходами подключенные соответственно к первым входам первого и второго сумматоров , а вторыми выходами - к вторым входам второго и йервого сумматоров соответственно, отличающийся тем, что, с целью раслшрения функциональных возможностей интерполятора за счет обеспечения отработки контуров по трем координатам одновременно с коррекцией в плоскости, .в него введены третий и четвертььй суммато1зы, второй блок линейной интepпoляu «, первый вход которого соединен с выходом блока задания скорости и с первым входом счетчика импульсов, второй вход - с выходом третьего сумматора и с первьп-i входом четвертого сумматора,третий вход - с первь м входом устройства и с вторыгвходом четвертого Jii- Xwili сумматора, первый выход второго блока линейной интерполяции подключен к первому выходу устройства, второй выход - к первому входу первого блока линейной интерполяции, второй вход которого соединен с вторым входом устройства и с первым входом третьего сумматора, третий вход - с выходом блока деления и с вторым входом третьего сумматора, а первый и второй выходы первого блока линейной интерполяции подключены к первым входам первого и второго блоков линейно-круговой интерполяции соответственно , причем третьи входы уст- ( ройства соединены с вторыми входами первого блока лиЯейно-круговой интерполяции , четвертые входы - с входами блока умножения, выходы первого и второго сумматоров подключены к 1второму и третьему выходам устройства , а выход счетчика импульсов - к четвертому выходу устройства. 2. Интерполятор по п. 1, отличающийся тем, что, блок О) линейной интерполяции содержит первый элемент И, первый регистр и второй элемент И, а также последователь00 но соединенные второй регистр, третий элемент И, сумматор, триггер и четвертый элемент И, выход которого соединен с вторым выходом блока линейной интерполяции и с вторым входом третьего элемента И, инверсный выход триггера через первый элемент И подключен к выходу блока линейной интерполяции и к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а второй вход через первый регистр с третьим входом блока линейной

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1156008 А

Ю" Ю

4(БР G 05 В 19 18 G 05 В 19 415

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и ABTGPGHOMV СВЩ ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

:, О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ! ОТКРЬП ИЙ (21 7 36978 j3/24-24 (22) 31. 01.84 (46) 15.05.85. Бюл. 18 (72) О.Г. Простаков, Ю.А. Раисов, R.H. Спасский и В.С. Тройников (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И.Ленина (53) б 21 . 503 . 55 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 732815, кл. G 05 В 19/18, 1978.

Авторское свидетельство СССР

746428, кл. С 05 В 19/ 18, 1978. (54)(57) ИНОГОКООРДИНАТНЬГЙ ЛИНЕЙНОКРУГОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий блок задания скорости, счетчик импульсон и первый блок линейной интер поляции, последовательно соединенные блок умножения и блок деления, а также первый и нторой блоки линейно-круговой интерполяции, первыми выходамк подкпюченные соотнетстненно к первым входам первого и второго сумматоров, а вторыми выходами — к вторым входам второго и Ьервого суиматорон соответственно, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей интерполятора за счет обеспечения отработки контуров по трем координатам одновременно с коррекцией н плоскости, .в него введены третий и четвертый сумматоры, второй блок линейной интерполяции, первый вход которого соединен с выходом блока задания скорости и с первым входом счетчика импульсов, второй вход — e выходом третьего сумматора и с первым входом четвертого сумматора, третий вход — с первым входом устройства и = вторым входом четвертого сумматора, первый выход второго блока лйнейной интерполяции подключен к первому выходу устройства, нторой выход — к первому входу первого блока линейной интерполяции, второй вход которого соединен с вторым входом устройства и с первым входом третьего сумматора, третий вход — с выходом блока деления и с вторым входом третьего сумматора, а первый и второй выходы первого блока линейной интерполяции подключены к первым входам первого и второго блоков линейно-круговой интерполяции соответственно, причем третьи входы устройства соединены с вторыми входами первого блока линейно-круговой интерполяции, четвертые входы — с входами блока умножения, выходы первого и второго сумматоров подключены к .второму и третьему выходам устройства, а выход счетчика импульсов — к четвертому выходу устройства.

2. Интерполятор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, блок линейной интерполяции содержит первый элемент И, первый регистр и второй элемент И, а также последовательно соединенные второй .регистр, третий элемент И, сумматор, триггер и четвертый элемент И, выход которого соединен с вторым выходом блока линейной интерполяции и с вторым входом третьего элемента И, инверсный выход триггера через первый элемент И подключен к выходу блока линейной интерполяции и к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а второй вход через первый регистр— с третьим входом блока линейной

1156008 интерполяции, второй вход первого и четвертого элементов И соединен с С-входом триггера и с первым входом блока линейной интерполяции.

3. Интерполятор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок линейно-круговой интерполяции содержит первый элемент И, первый элемент задержки, первый реверсивный счетчик и второй элемент И, а также последовательно соединенные второй реверсивный счетчик, третий элемент И, сумматор, триггер, четвертый элемент

И и второй элемент задержки, выход которого соединен с первым входом второго реверсивного счетчика, второй вход которого подключен к третьему входу блока линейно-круговой интерИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления станками.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей интерполятора за счет обеспечения отработки контуров по трем координатам одновременно с коррекцией в плоскости.

В предлагаемом устройстве второй блок линейной интерполяции выполняет две функции: функцию образования автономного выхода по третьей коор" динате трехмерного пространства и функцию задания суммарной импульсной последовательности на две первые координаты, которые в процессе интерполяции могут корректироваться, причем отношение частот импульсных последовательностей по третьей (автономной) координате к сумме первых двух равно отношению приращения по третьей координате к сумме приращений по первым двум координатам на участке интерполяции. Таким образом, введенный блок линейной интерполяции используется и как задатчик частоты импульсных последовательностей, и как генератор сигналов приращений по одной из координат трехмерного пространства. поляции, а третий вход — к входу блока линейно-круговой интерполяции и к первому входу первого реверсивного счетчика, второй вход — через первый элемент задержки с выходом первого элемента И, первый вход которого подключен к инверсному выхо— ду триггера, второй вход — к второму входу четвертого элемента И, к C -входу триггера и к входу блока линейно-круговой интерполяции, выход первого элемента И подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого реверсивного счетчика, а вь ход — с вторым входом сумматора, а выход четвертого элемента И вЂ” к второму входу третьего элемента И.

Кроме того, введение двух одноразрядных сумматоров, первый иэ которых попадает на введенный блок линейной интерполяции сумму приращений по двум координатам и осям вектора коррекции на участке интерполяции, а второй — на счетчик перемещений оощую сумму приращений по всем координатам на участке интерполяции, позволило упростить ту часть устройства, которая определяет момент окончания интерполяции участка (в прототипе используется два счетчика, выходы которых соединены с двухвходовой схемой совпадения, в предлагаемом устройстве при отсутствии сумматоров потребовалось бы три счетчика и трехвходовая схема совпадения). Изъятие схемы совпадения и счетчиков, подключенных к вы"ходам первого блока линейной интерполяции, привело к тому, что этот блок интерполяции используется как синхронизатор вращения радиус-вектора текущей точки отработки расчетного контура в плоскости и вектора коррекции контура. указанные отличительные признаки устройства обеспечивают ему дополнительные возможности — трехкоординатную интерполяцию с коррекцией контура по двум координатам ч принципиально новую (при одинаковых

1156008

10 объемах блоков линейно-круговой интерполяции и подключении их выходов автономно на выходы устройства) много. координатную интерполяцию в пространстве до пяти координат.

На Фиг. 1 представлена схема интерполятора, на Фиг. 2 — схема блока линейной интерполяции; на фиг. 3 — схема блока линейно-круговой интерполяции.

Интерполятор (фиг. 1) содержит блок задания скорости 1, необходимый для поддержания заданной скорости> блоки линейной интерполяции 2 и 3, один из которых организует выход по третьей координате, а другой распределяет импульсную последова тельность на блоки линейно-круговой интерполяции 4 и 5, один из них образует выход по первой и вто- 2б рой координате без коррекции, а другой — выход по координатам коррекции, сумматоры 6 и 7, на выходе которых образуется скорректированный контур в плоскости, блок умножения

8 и блок деления 9 приводят максимальное значение суммы приращений контура коррекции (8 >, + 6„„)„ „ к виду

8«+ 8х>;, соответствующему установленному радиусу коррекции йК„,, сум- ЗО матор 10, на выходе которого образуется сумма приращений основного контура и контура коррекции 6%+6) +

+h „„ + g„ сумматор 11, на выходе которого получается полная сумма приращений по трем координатам и координатам коррекции, которая вводится в счетчик 12, вырабатывающий сигнал смены кадра программы.

Блок линейной интерполяции содержит триггер 13, элементы И 14 и

15, регистр 16, элемент И 17, сумматор 18, элемент И 19, регистр 20.

Блок линейно-круговой интерполяции содержит триггер 21, элементы

Й 22 и 23, элементы задержки 24 и 25, 1S реверсивный счетчик 26, элемент И 27, сумматор 28, элемент И 29, реверсивный счетчик 30..

Блок линейной интерполяции 2 реализует оценочную Функцию кР >1 1>.

) где У„ — текущее значение оценочной функции, 4 — приращение по третьей координате, — текущее значение третьей координаты, а>=ах»а »

» 8„„„++8),„ сумма приращений по первым двум координатам и координатам коррекции, текущее значение условной координаты, выходные импульсы по которой следуют на вход блока линейной интерполяции 3, реализующего оценочную функцию mи = а WVo ЙV Wm

I д >=ьх»ь1

hY=Bx«+ ук где ag,„- необходимая величина радиуса коррекции, (8ÄÄ»8ук)„- расчетная величина суммы приращений координат коррекции, 3„„» к — сумма приращений координат коррекции, приведенная к необходимой величине радиуса коррекция.

Устройство работает следующим образом. где 1 — текущее з наче ние оценочной функции; — сумма приращений по первым двум координатам, — сумма приращений по координатам коррекции, V и И,„ — условные координаты, выходные импульсы по которым следуют на входы блоков линейно-круговой ин» терполяции 4 и 5.

Блок 4 реализует два вида оценочной Функции: в случае линейной интерполяции - ;= 1> Qgx в случае круговой интерполяции -г.,„"+ц (>, у,, ) где f„ — текущее значение оценочной Функции, 6Х, Ьу — приращения по первым двум координатам" )( координаты начальной точки дуги окружности, )(; ., у — текущие значения первой и второй координаты.

Блок 5 реализует оценочную функ2. ци fê„„ Ì. + 1-„-6акиа, Где,Ä 3>, — текущее значение оценочной функции, я„,,,„ = текущие значения координат коррекции, Я„„ — величина максимального значения радиуса коррекции, постоянно заложенная в блоке деления 9. Блоки умножени Р 8 и деления 9 реализуют выражение

1 «6д()8

В блок задания скорости 1 вводится с перфоленты код скорости, в блок, инейной чн"ерполяции 2 — г.рира.зние г;: i;-.-:;-.е1 координате ð и Умма пР <Ращений, > +Л7 4 ук +Ь>., . бразующа.яся на выходе сумматора 10> блок ли<..ейной интерполяции 3 — су;; приращений по первым двум коор,..зтам )(4 у и сумму приращений по рдинатам коррекции 5„„+ бг

>бразующуюся ча выходе блока деле ия 9, в блок линейно-круговой ин—

-ерполяции 4 — в случае линейной интерполяции приращения по координатам бМ,, в случае круговой интерполяции координаты начальной точки цуги окружности К, у,, в суматоры 6 и 7 -. знак суммирования приращений", в блок умножения 8 сумму координатных приращений конту-ра коррекции,Ь„, Б „)„ „, для макси ! „„ мального значения радиуса и необходимую величину коррекции ЛК» °

Сумма координат приращений контура коррекции для максимального значения радиуса коррекции

<8. +5 1 hX+йЦ ук, .;к q »нь»сг 4 у — сумма приращений

ЗО по первым двум координатам, в плоскости которых лежиг заданная дуга окружности;

P. — радиус дуги окруж:-ности; аК .„„„с — максимально возможная величина радиуса коррекции

С пуском схемы в блоке умножения Б происходит перемножение

Жг, + Ьу») на необходимую величину

МЖ» радиуса коррекции hg., а в блоке деления 9 — деление полученной вели- 43 чины íа Лк„, . На выходе блока 9

» Ак» образуется величина Ю„„ +Вг»„ соответствующая сумме координатных приращений контура коррекции для заданного радиуса коррекции М

Блок 2 распределяет импульсы, поступающие на его вход с блока задания скорости 1, на выход по третьей координате и на вход блока линейной интерполяции 3 в соответствии с от- 55 ношением h7. . (> >1 4 xK+ а Sy»), блок 3 в свою очередь распределяет :-«мпульсы на блоки линейно-круговой интерполяции 4 и 5 в соответствии отношением (Й Х +а Ч ) . (5 к Ь 1.

В блоке ггинейно-круговой и терл;-,;;яции 4 происходит вычислс и -" прилег ний координат QX, D, t контура в пл".с кости первых двух координат, а в блоке линейно-круговой интерполяции 5 приращения координат контура кор ХК, К.

В соответствии с установлен ыми знаками суммирования в блоках 6 и ? образуются скорректированные вьгходы первых двух координат f„, М:. мент окончания отработки определяется счетчиком 12 после прихода на егс вход с блока задания скорост:-: исла импульсов, равного полной сум:"Ip приращений по всем коордн.:а-.а"!.;

hX45vy+ h P++O»+ dVK.

Блоки 2, 3, 4 и 5 представляют собой блоки линейной и линейн:. —. руг,;ой интерполяции, работающие го :гнроко распространенному методу оценочной функции. В регистры 16 и 2i3 в исходном состоянии вводятся величины приращений 6 K, a = Лх + 6y +

4 4„, -> 0) у,; (лк =- b х + A ) ), 6 := 6„, - Ь,, а сумматор 18 накопительного типа служит для определения текущего значения оценочной функции -f (y Зле»х - wn 1 менты И 17 и 19 предназначены для переноса чисел из регистров в сумматор, Согласно выражениям оценочной функции f< -- h ° 㻠— а г

18 для выполнения действия сложения, а элемент И 19 переносит дополни— тельный код числа из регистра 20 в сумматор для выполнения действия вычитания. С помощью триггера 13 и двух элементов И 14 и 15 выполнен блок оценочной функции, который в зависимости от знака оценочной функции распределяет входную импульсную последовательность | с(,) на сооТ ветствующий выход блока f (f ) f (f ) и определяет очередное значение оценочной функции путем добаьления числа из соответствующего регистра в сумматор.

Работа схемы происходит следующим образом, В исходном состоянии в регистры

16 и 2О вводятся величины приращений по координатам. триггер 13 уста-навливается в исходное состояние,. при котором элемент И 15 открыт, 7 1156 . a элемент И 14 закрыт. Первый входной импульс следует на выход блока

1 (f )через элемент И 15 и производит вычисление нового значения оценочной функции путем переноса дополнительного кода числа a9(a.v ) из регистра 20 в сумматор. Так как число в сумматоре отрицательное — ЛЧ -йд ., то на его выходе присутствует единичный сигнал переполнения, управ- Ю ляющий 3 -входом триггера 13, поэтому триггер переходит в состояние, противоположное исходному, открывая элемент И 14. Второй входной импульс следует на выход f (g,y) и переносит прямой код числа qp() из регистра

16 в сумматор. В сумматоре число становится равным -p9 gp I- +,,)) н в зависимости от знака этого числа третий импульс пройдет на соответст- рр вующий выход и т.д.

Блоки 4 и 5 линейно-круговой ин— терполяции содержат элементы задержки 24 и 25 и реверсивные счетчики

26 и 30, в которые в режиме круговой интерполяции "КИ" в исходном состоянии вводятся координаты началь1

008 ной точки дуги окружности Ц

На входы реверсивных счетчиков через элементы задержек следуют выходные импульсы, фиксируя в счетчиках величины текущих значений координат.

В сумматоре 28 определяется текущее значение оценочной функции согласно выражению т y j 1 +yй ) о о ( т к к =« i» il кмюк )

В случае линейной интерполяции в исходном состоянии в реверсивные счетчики вводятся величины координатных приращений Ьх у . Признак отсутствия команды круговой интерполяции "КИ" перекрывает вход реверсивных счетчиков 26 и 30, которые при этом выполняют функцию регистров (аналогично регистрам 16 и 20 блока линейной интерполяции).

Работа схемы происходит аналогично предыдущей и отличается тем, что сог ласно алгоритму круговой интерполяции после переноса числа из реверсивного счетчика в сумматор его содержимое с задержкой изменяется на единицу вниипи 3

Тираж 8бЗ FL

Филиал ППП патент", Ужгород. ул. Проектная, 4

Фиг. 3