Цифровой интерполятор

 

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах числового программного зшравления. Целью изобретения является упрощение интерполятора и повышение точности его 1 аботы. Наличие автономного блока интерполяции вектора коррекции, использующего для вычисления величин смещения эквидистанты, а не приращения вектора коррекции, обеспечивает устройству новое свойство - возможность вычисления величин смещения эквидистанты одновременно с интерполяцией контура скорректированной эквидистанты , что повьш1ает быстродействие устройства, увеличивает точность воспроизведения скорректированного контура, так как интерполяция производится уже по смещенным данным. Цифровой интерполятор содержит блок задания скорости,счетчики импульсов, блок линейно-круговой интерполяции, генератор импульсов , блок круговой интерполяции, умножитель, делитель импульсов, элемент И, RS-триггер. Блоки круговой и линейно-круговой интерполяции работают по методу оценочной функции. Оба процесса интерполяции можно выполнять параллельно, поэтому время вычисления величин смещения в устройстве не уменьшает его быстродействия . Передача же вычисленных величин смещения совмещена во времени с процессом ввода информации очередного участка интерполяции и отдельного времени не требует. 6. ил. i W ю О9 00 О 00 СдЭ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

С 05 В 19/18 (21) 3775276/24-24 (22) 27.07.84 (46) 15.06,86. Бюл. № 22 (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И. Ленина (72) .М.Í. Огранович, О.Г, Простаков, Ю.А Раисов А.Н Сухер и В С тройников (53) 621.503.55 (088.8) (56) Программное управление станками /Под ред. В.Л. Сосонкина.

М.: Машиностроение, 1981, с. 218225.

Авторское свидетельство СССР № 746428, кл. G 05 В 19/18, 1979. (54) ЦИФРОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР (57) Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах числового программного управления. Целью изобретения является упрощение интерполятора и повьппение точности его работы. Наличие автономного блока интерполяции вектора коррекции, использующего для вычисления величин смещения эквидистанты, а не приращения векÄÄSUÄÄ 1238033 тора коррекции, обеспечивает устройству новое свойство — возможность вычисления величин смещения эквидистанты одновременно с интерполяцией контура скорректированной эквидистанты, что повьппает быстродействие устройства, увеличивает точность воспроизведения скорректированного контура, так как интерполяция производится уже по "смещенным" данным. Цифровой интерполятор содержит блок задания скорости, счетчики импульсов, блок линейно-круговой интерполяции, генератор импульсов, блок круговой интерполяции, умножитель, делитель импульсов, элемент И, RS-триггер. Блоки круговой и линейно-круговой интерполяции работают по методу оценочной функции.

Оба процесса интерполяции можно выполнять параллельно, поэтому время вычисления величин смещения в устройстве не уменьшает его быстродействия. Передача же вычисленных величин смещения совмещена во времени с процессом ввода информации очередного участка интерполяции и отдельного времени не требует. б,ил.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах числового программного управления.

Цель изобретения — упрощение интерполятора и повышение точности его работы.

Наличие автономного блока интерполяции вектора коррекции, состоящего из генератора, элемента И, RS-триггера, блока круговой интерполяции, умножителя, делителя и счетчика, использующего для вычисления величин смещения эквидистанты, а не приращения вектора коррекции, обеспечивает воэможность вычисления величин смещения эквидистанты одновременно с интерполяцией контура скорректированной эквидистанты, что повышает быстродействие устройства, увеличивает точность воспроизведения скорректированного контура (погрешность не более одной днскреты), так как интерполяция производится уже по "смещенным" данным.

На фиг.1 представлена схема цифрового интерполятора; на фиг.2— схема блока линейно-круговой интерполяции," на фиг.З вЂ” пример схемы круговой интерполяции; на фиг.4— пример выполнения счетчика, на фиг.5 — пример выполнения блока задания скорости, на фиг.6 — график, иллюстрирующий работу интерполятора. (Интерполятор содержит блок 1 задания скорости, первый счетчик 2 импульсов, блок 3 линейно-круговой интерполяции,генератор импульсов 4,эле мент И 5, RS-триггер 6, блок 7 круговой интерполяции, счетчик 8 импульсов, умножитель 9 и делитель 10 импульсов. Блоки 3 и 7 интерполяции работают по методу оценочной функции. Вход 11 узла оценочной функции блока 3 связан с выходом блока 1 задания скорости, входы 12 и 13 счет чиков — регистров координат блока

3 связаны с выходами блока круговой интерполяции 7, вход 14 счетчика импульсов 8 соединен с входом счетчика 2 импульсов. Входы 15-22 устрой ства связаны с блоком программы (не показан), 24-26 — выходы устройства. Блок 3 линейно-круговой интерполяции включает узел знака оценочной функции, состоящий из триггера 27 и двух элементов И 28, двух элементов 29 и 30 совпадения, 1238033 2 двух одноразрядных сумматоров 31 и

32, регистров 33 и 34 координат, группы элементов 35 и 36 совпадений и сумматора 37 накопительного типа.

Ввод исходных данных в регистры,координат осуществляется по линиям

12,17 (регистр х) и 13,18 (регистр у) через одноразрядные сумматоры

31 и 32, благодаря чему в регистрах

1О устанавливаются значения координат, смещенные на величину поправки, вычисленную в блоке 7.

Блок 7 круговой интерполяции включает RS-триггер 38 и два эле15 мента 39 совпадения, регистры 40 и

41, группу элементов 42 и 43 совпадений и сумматор 44 накопительного типа. Блок работает только в режиме круговой интерполяции, так как

Ю вектор коррекции изменяет свое положение лишь при движении по дуге окружности. Регистры 40 и 41 могут работать в режимах реверсивного счета и сдвига. Первый режим использу25 ется при интерполяции вектора коррекции, второй — при передаче вычисленных значений приращений вектора коррекции из регистров 40 и

41 в регистры 33 и 34 блока 3 °

Блок 1 задания скорости содержит генератор 45 импульсов, делитель

46 частоты, группу элементов 47 совпадений, реверсивный счетчик 48, блок

49 сравнения кодов, регистр 50 ско.Л5 рости, делитель 51 ускорения и элемент И 52, выходы 53 и 54, вход 55 элемента И 52. Счетчик 2 импульсов содержит 4-разрядные сдвиговые регистры 56-58, 4-разрядные комбинаци4О онные сумматоры 59-61, одноразрядный комбинационный сумматор 62, два

D-триггера 63 и 64, элемент 65 равнозначности, вход 66 тактирования и вход 67 управления. Делитель 46 час4 тоты представляет собой двоичный счетчик, разрядные выходы которого связаны с первыми входами схем 47 совпадений, Вторые входы этих схем управляются сигналами разрядных вы О ходов реверсивного счетчика 48. Если в реверсивном счетчике записан "0", то все элементы 47 закрыты, в противном случае на выходах появляются импульсы, частота которых определя55 ется кодом, содержащимся в реверсивном счетчике 48. Делитель 46 частоты схемы 47 совпадения и реверсивный счетчик 48 образуют схему двоичного

1238 умножителя, выходная частота которого определяется выражением f

h ых

= Й . F„ /2,; где Е, — частота генератора 45, à — значение содержимого реверсивного счетчика II — число разрядов делителя 46 частоты.

В регистр 50 скорости от программы заносится код скорости подачи F определяющий частоту интерполяции очередного участка. Если F, > F,то 1О схема 49 сравнения по выходу 53 включает счетчик 48 в режим сложения и по входу 55 открывает элемент И 52.

Блок 1 задания скорости переходит в режим разгона, при котором импульсы от генератора 45 импульсов через делитель 51 ускорения и элемент И 52 увеличивают содержимое счетчика 48.

Поэтому частота f „„ на выходе группы элементов 47 будет возрастать. 2О

При равенстве кодов F, и F элемент

49 сравнения по входу 55 закрывает элемент И 52, подача импульсов в счетчик 48 прекращается, в счетчике

48 фиксируется код скорости подачи. 25

Если Fc i F, элемент 49 сравнения по выходу 54 включает реверсивный счетчик 48 в режим вычитания и по входу 55 открывает элемент И 52. Блок работает в режиме торможения до полу-ЗО чения равенства кодов F и F, .

Коэффициент деления делителя 51 ускорения определяется установкой ускорения, которая может задаваться оператором или от программы. Выходные сигналы блока 1 задания скорости

5 представлены в виде импульсов, частота которых определяется содержимым реверсивного счетчика 48.

Регистры 56 и 58 сдвига могут ра- 40 ботать в режимах записи параллельного кода и сдвига. Первый режим используется для записи результата суммирования сумматоров 59 и 61, второй— для ввода в регистры исходных дан- 45 ных, образующихся на выходе одноразрядного сумматора 62. Управление режимами осуществляется по линии 67.

Для записи параллельного кода на линию 67 подается "1", на входы 8 1-В4 50 регистров сдвига — входной код (т.е. выходы 8, -$ сумматоров), на вхопы

С, - сигнал записи. Во втором режиме на линию 67 подается "0", на вход

А регистра — последовательный код 55 вводимого числа, на входы С„ — серия импульсов сдвига, равная числу разрядов регистров сдвига.

033 4

Работа счетчика 2 в составе интерполятора происходит следующим образом.

При вводе исходных данных от блока программы поступает сигнал "Знак коррекции", который по линии 16 устанавливает триггеры 63 и 64 в состояние, отвечающее заданному знаку. По входу

15 от блока программы подается код перемещения (ах+ду), а по выходу 14 с выхода делителя 10 — код 4 х +

К

+4у„) . На вход 67 подается "0", на вход 66 — серия импульсов, следующих синхронно с сигналами ввода разрядов чисел. Образованная на выходе сумматора 62 сумма (или разность) кодов числа принимается, начиная с младшего разряда, регистром 58 и продвига ется к регистру 56. По окончании операции ввода младший разряд суммы (разности) числа размещается в мла) шем разряде регистра 56 (выход 1), а старший — в старшем разряде регистра 58 (выход 8). Далее на вход 67 подается "1", схема переводится в режим счета. Импульсы из блока 1 задания скорости по входу 1 1 поступают на входы С, регистров 56-58 и производят запись в них числа с выходов сумматоров 59-6 1, которое на единицу меньше предыдущего числа. В процессе счета на выходе переноса старшего разряда сумматора 61 (выход Р;, линия 26) сохраняется уровень "1". Когда же в регистрах запишется "0", выход Р„ сумматора 61 переключается из

tt ll 11 ll

1 в 0, что используется как си гнал окончания отработки участка . Этот сигнал подается в блок программы, из которого будут поступать данные для интерполяции следующего участка .

Интерполятор работает следующим образом .

Начальное состояние RS-триггеров

6 и 38 - "0".

В режиме круговой интерполяции при подготовке исходных данных вычисляются величины (bz„+ S у„) — сумма приращений координат вектора коррекции на участке интерполяции для максимальной радиусной поправки аг к, „

Эти данные по шине 20 вводятся в регистр 9 умножителя, в котором также по шине 19 устанавливается величина реальной радиусной поправки ь r к

После ввода величина (8x„+ 8 у„),,умножается на лг в блоке 9 и делит: ся на а r„â блоке 10, благодаря

1238033 чему осуществляется приведение расчетного .перемещения по дуге вектора коррекции максимального радиуса ьг„ к реальной радиусной поправке.

Эти данные по установочным входам вводятся в счетчик 8. В блок 2 вводится сумма перемещений (c x + ь у) по координатам х и у дуги на участке интерполяции, задаются код скорости 10 в блок 1 и знак коррекции эквидистанты в блоки 2 и 3.

Если интерполятор работал в режиме коррекции эквидистанты, то на предыдущем участке вычислены координаты 15 вектора коррекции, отвечающие начальной точке х,, у очередного

- участка интерполяции. Эти данные хранятся в регистрах координат х„ и ду блока 7. В процессе ввода исход- 20 к ных данных в блок 3 по линиям 12 и

13 они подаются на вторые входы входных одноразрядных сумматоров блока 3 и в зависимости от знака коррекции увеличивают или уменьшают 2S значения х и у . Аналогично производится изменение содержимого счетчика 2 по данным делителя 10, дсоторые подаются по линии 14.

По окончании операций ввода триг- 30 гер 6 по линии 22 устанавливается в

"1, открывается схема И 5 и через нее от генератора 4 на блок 7 и счетчик 8 начинают поступать импульсы с максимальной частотой, определяемой разрешающей способностью элементов схемы. Блок 7 ведет интерполяцию вектора коррекции радиуса ь г„ до конечной точки, которая определяется введенной в счетчик 8 величиной 4р (S x „+ 6 y, ) „„л r„ /й г„. Как только эта точка достигнута, счетчик 8 переполняется, сбрасывает RS-триггер 6 и закрывает элемент И 5.

По условиям точности ввод вектора коррекции .осуществляется вдоль одной из осей координат. В этом случае вектор коррекции задан точно, ибо точка (0, ьг„) или (ы „,o ) всегда целочисленна относительно шага интерполяции. Операция ввода вектора производится от блока программы при появлении команды "Ввод коррекции..

Далее вектор разворачивается на не- . обходимый угол. Выход вектора в конечную точку определяется суммой перемещения (аx „ + ьу„), которая фиксируется в счетчике 8. Так как сигналы с выхода элемента И 5 подаются одновременно на блок 7 интерполяции вектора коррекции и счетчик импульсов 8. Работающий на вычитание,, то с переполнением счетчика импульсов 8

RS-триггер 6 сбрасывается, закрывается элемент И 5, интерполяция прекращается. 3а время интерполяции на блок 7. (так же как в блок 8) поступает (ьх + ьу ) импульсов. Метод оценочной функции, принятый для построения блока 7, обеспечивает точный выход вектора в конечную точку интерполяции. Далее запускается блок

1, который посылает импульсы заданной частоты на блок 3 и счетчик 2.

Производится интерполяция дуги, скорректированной на величину ьг„. до момента переполнения счетчика 2. Импульс переполнения останавливает процесс отработки участка.

В режиме линейной интерполяции коррекция не производится. Работают блоки 1, 2 и 3, исходными данными являются проекции координат ах и ьу на участке отработки и их сумма.

В данном устройстве возможно совмещение процессов вычисления координат конечной точки вектора коррекции и интерполяции скорректированной эквидистанты, поскольку к моменту ввода информации о новом участке отработки положение вектора коррекции известно точно.

При работе устройства импульсы с выхода блока 1 задания скорости по входу 11 поступают на первые входы элементов И 28 и S-вход триггера 27.

В зависимости от знака оценочной функции (" плюс" — RS-триггер 27 в состоянии "0"., "минус" — в состоянии "1") эти импульсы передают содержимое того нли другого регистра координат (33 и 34) через группы элементов совпадений 35 или 36 в сумматор-накопитель 37. В сумматоре производится вычисление нового значения оценочной функции. Если оце- ночная функция становится положительной, то сумматор переполняется и RS-триггер 27 сбрасывается. Элементы И 29 и 30 открыты только в режиме круговой интерполяции. Через них производится изменение на "1" со- держимого регистров 33 и 34 координат после каждого шага по соответ-. ствующей оси.

1238033

Формула изобретения

Цифровой интерполятор, содержащий блок задания скорости, первый счетчик импульсов, блок круговой интерпо- 5 ляции, выходы которого соединены с первыми входами блока линейно-круговой интерполяции, а вход — с первым входом второго счетчика импульсов, подключенного вторым входом через делитель импульсов к выходу умножителя, информационные входы. которого соединены .с информационными входами цифрового интерполятора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью 2g

Так как оба процесса интерполяции можно выполнять параллельно,то время вычисления величин смещения в устройстве не уменьшает его быстродействия. Передача вычисленных величин смещения совмещена во времени с процессом ввода информации очередного участка интерполяции и не требует отдельного времени. l0 упрощения интерполятора и повышения точности его работы, в него введены генератор импульсов, RS-триггер и элемент И, выход которого соединен с первым входом второго счетчика импульсов, первый вход — с выходом генератора импульсов,а второй вход— с прямым выходом RS-триггера, R-вход которого подключен к выходу второго счетчика импульсов, S-вход — к задающему входу цифрового интерполятора, выход блока задания скорости соединен с вторым входом блока линейно-круговой интерполяции и с первым входом первого счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом делителя импульсов, третий и четвертый входы — с входами цифрового интерполятора, а выход — с первым выходом цифрового интерполятора, третий вход блока линейно-круговой интерполяции соединен с входом цифрового интерполятора, а выходы — с. вторым .выходом цифрового интерполятора.

1238033 фиъ3

1238033

8И сяороипи

%ui. f

Составитель И. Швец

РедактоР М. Дылын ТехРедО.ГоРтвай КоРРектоР 0. Луговая

Заказ 3289/47 Тираж 83б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4