Преобразователь координат

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах вычисления, управления и измерения. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения равномерного распределения текущих значений одной координаты относительно текущих значений ведущей координаты. Преобразователь содержит два регистра 1,2 для хранения приращений по координатам, определяющим начальные условия преобразования, сумматор 4 оценочной функции для вычисления оценочной функции, дaтчi к 5 текущих значений координаты, относительно которых происходит формирование текущих значений в выбранных единицах измерения, и блок управления 6, управляющий процессом преобразования . Преобразование осуществляется с высокой степенью быстродействия , равномерно, с использованием только операций сложения и анализа знака полученного значения оценочной функции. Преобразователь может найти применение при создании измерителей длины или устройств с высоким быстродействием и равномерностью получения текущих значений измеряемого параметра (координаты) относительно текущих значений другого параметра (координаты ), 1 з.п.ф-лы, 3 ил. to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5j)4 G 05 В 19/415

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4207730/24-24 (22) 07.01.87 (46) 23.07.88.Бюл. У 27 (75) A.Ñ.Êoñàðåâ и В.С.Косарев (53) 621.503:55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

111 721842, кл. G 08 С 9/00, 1979.

Киселев В.M. Фазовые системы числового программного управления станками. — М.: Машиностроение, 1976, с.139, рис.76. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ КООРДИНАТ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах вычисления, управ-. ления и измерения. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства sa счет обеспечения равномерного распределения текущих значений одной координаты относительно текущих значений ведущей координаты. Преобразователь содержит

ÄÄSUÄÄ 1411711 два регистра 1,2 для хранения приращений по координатам, определяющим начальные условия преобразования, сумматор 4 оценочной функции для вы— числения оценочной функции, датчик

5 текущих значений координаты, относительно которых происходит формирование текущих значений в выбранных единицах измерения, и блок управления 6, управляющий процессом преобразования. Преобразование осуществляется с высокой степенью быстродействия, равномерно, с использованием только операций сложения и анализа знака полученного значения оценочной функции. Преобразователь может найти применение при создании измерителей длины или устройств с высоким быстродействием и равномерностью получения текущих значений измеряемого параметра (координаты) относительно текущих значений другого параметра (координаты ), 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1411711

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах вычисления, управления и измерения, например, для определе5 ния текущей координаты иэделия или

его составных частей.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройст- !0 ва за счет обеспечения равномерного распределения текущих значений одной координаты относительно текущих значений ведущей координаты, когда конечные значения последней не определены с высоким быстродействием и точностью.

Преобразование осуществляется в требуемых единицах измерения координат. Суть преобразований основана 20 на вычислении оценочной функции и состоит в следующем. Перед началом преобразований определяют приращения d х, ду по соответствующим координатам. Для текущих значений ко- 25 ординат х,, у, вычисляется оценочная функция

f(x,,у. ) = у — (ау/дх) х;

Если функция f (x;,у,) (О, то выдается шаг значения у. по координате Y

1 и вновь вычисляется значение оценочной функции, если функция f (х,,:у. ) О, i то вычисление значений оценочной функции прекращается до последующего изменения текущего значения х ..

1 .

При изменении текущего значения х, производится новое вычисление оценочной функции. 40

Поскольку в алгоритме важно не значение оценочной функции, а ее знак, то можно использовать функцию

f (х.,у,) = у дх — х ду

Тогда при шаге по координате Y следующее значение оценочной функции определяют из выражения

Если f (х;,у,) i О,то по приходу сле( дующего текущего значения х,. значение оценочной функции определяют из выражения (x 1 У ) f (x 1* yi) !У.

На фиг.1 приведена функциональная схема преобразователя координат; на фиг,2 — эпюры напряжений сигналов элементов преобразователя, поясняющие его работу; на фиг.3 — график распределения текущих значений у

1 относительно текущих значений х, ведущей координаты.

Устройство содержит регистры 1 и 2 для хранения приращений дх и

Ду, коммутатор 3, сумматор 4 оценоч.— ной функции, содержащий сумматор 4.1 и регистр 4.2, датчик 5 текущего значения х ведущей координаты, относительно которых формируются текущие значения у., блок 6 управления.

Блок управления 6 содержит формирователя 7-9, элемент ИЛИ 10, D-триггер 11 и элемент И 12.

Регистры 1 и 2 выходами соединены соответственно с первым и вторым информационными входами коммутатора 3, выход которого соединен с первым входом сумматора 4 оценочной функции. Выход датчика 5 текущего значения ведущей координаты соединен с первым входом блока 6 управления, второй вход которого соединен с первым выходом сумматора 4 оценочной функции. Первый выход блока 6 управления подключен к третьему и четвертому входам коммутатора 3, второй вы" ход — к второму входу сумматора 4 оценочной функции. Первый выход сумматора является ненормированным, а третий выход блока 6 управления— нормированным выходом текущего значения.

Коммутатор 3 в работе при подаче единичного сигнала на третий и четвертый входы коммутирует на выход значение приращения ду с регистра 2, при подаче нулевого сигнала 4х с регистра 1.

Сумматор 4 оценочной функции состоит из непосредственно сумматора

4.1 и регистра 4,2, хранящего значения сумматора 4.1.

При подаче кода числа на групповой: вход В сумматор 4,1 суммирует его с кодом числа о входу А, поступающего с регистра 4,2. Результат сложения с выхода сумматора 4.! поступает на информационный вход регистра 4.2. При поступлении сигнала на синхрониэирующий вход регистр 4.2 запоминает значение с сумматора 4.1 по переднему фронту сигнала. Сигнал

1411711 с знакового разряда регистра 4.2 является выходным сигналом сумматора 4 оценочной функции. Единичный сигнал соответствует отрицательному значе 5 нию оценочной функции.

При поступлении сигнала текущего значения х; на первый вход блока 6 по переднему фронту его формирователь 7 формирует импульс, который через элемент ИЛИ IO поступает на синхронизирующий С-вход D-триггера

ll и на вход формирователя 8 фиг.2

D-триггер 11 по переднему фронту сигнала устанавливается в состояние определяемое сигналом íà D-входе, поступившим по второму входу блока.

Выход с нулевого выхода D-триггера

l1 является первым выходом блока 6, По заднему фронту сигнала с элемента ИЛИ 10 формирователь 8 формирует импульс, который является вторым выходным сигналом блока 6. По заднему фронту сигнала с формирователя 8 формирователь 9 формирует импульс, 25 который поступает на первый вход элемента И 12. В зависимости от сигнала, поступившего на второй вход блока 6 и, соответственно, на второй вход элемента И 12, последний .при единичном сигнале пропускает импульс с формирователя 9, а при нулевом сигнале запрещает его прохождение.

Импульс с формирователя 9, пройдя элемент И 12, поступает по цепи обратной связи на Вход элемента И 10 и инициирует элементы блока 6 к повторному формированию сигналов управления. Если импульс с формирователя 4О

9 не проходит через элемент И 12, то формированиб сигналов блоком 6 прекращается и он переходит в режим ожидания.

При поступлении следующего сигна 45 ла, текущего значения х на первый

1 вход блока 6, элементы блока ф вновь формируют сигналы управления.

Преобразователь работает следующим образом.

Перед началом работы элементы преобразователя устанавливаются в исходное состояние (цепь установки в исходное состояние не показана).

Первоначальное значение оценочной функции f (х °, у;) = О. Знаковый

Г 55 разряд регистра 4.2 сумматора 4 оценочной функции имеет на выходе нулевой сигнал. Триггер 11 блока 6 управления в исходном состоянии, на первом выходе блока 6 управления — единичный сигнал, на втором — нулевой.

В регистры 1 и 2 задают соответственно приращения дх и dy. Например, Д х равняется одиннадцати импульсам, полученным при измерении длины изделия с датчика перемещения в ходе прохождения передним концом изделия контрольного расстояния.ду =

7 мм.

Значение приращения d x задают, например, в двоичном прямом коде, а приращение dy — в двоичном дополнительном коде с целью замены операции вычитания операцией сложения при вычислении оценочной функции согласно выражению

f (х,y ) f (х, у ) sly.

При преобразовании текущих значений у относительно текущих .значений

1 х; датчик 5 текущего значения х,, например, при измерении длины изделия, формирует импульс, который поступает на первый вход блока 6 управления. На первом выходе блока 6 единичный сигнал, поэтому коммутатор 3 пропускает на первый вход сумматора 4 оценочной функции код приращения йу с регистра 2.

Сумматор 4 оценочной функции производит вычисление оценочной функции и (х,.+,,у,.+, )= Г (х;,у,)-Ву= -7.

По переднему фронту сигнала с второго выхода блока 6 управления регистр 4.2 сумматора 4 оценочной функции регистрирует полученный ре- зультат (фиг.2 и 3) .

На выходе сумматора 4 оценочной функции появляется единичный сигнал ! (f (х;,у;) (0), который является ненормированным сигналом текущего значения у . Блок 6 управления по треть

1 ему выходу формирует сигнал текущего значения у, по длительности нормированный импульсом с формирователя 9 блока 6, и формирует следующую последовательность сигналов управления.

При этом на первом выходе блока

6 появляется нулевой сигнал триггер ll в единичном состоянии, по которому коммутатор 3 пропускает на первый вход сумматора 4 оценочной функции код приращения йх с регистра 1. Сумматор 4.1 производит вычис1411711

10

+дх=4

5 ление следующего значения оценочной функции в соответствии с выражением По переднему фронту сигнала с вто рого выхода блока 6 управления ре:гистр 4„2 сумматора 4 оценочной функции регистрирует полученный результат.

На выходе сумматора 4 оценочной функции появляется нулевой сигнал

;(Г (х;,у ) ) О, поэтому блок 6 управ ления и, следовательно, весь преоб разователь переходят в режим ожида(I?IHH е

При поступлении следующих теку- 1 ших значений х с датчика 5 текущего значения на первый вход блока 6 ! управления процесс преобразования повторяе.тся.

При поступлении одиннадцатого

,импульса текущего значения х; с датчика 5 значение оценочной функ— ции Х (х;, у,) = О и преобразователь переходит в режим ожидания до следую щего текущего изменения х ведущей координаты.

Преобразование заканчивается после прекращения поступления импульсов текущего значения х . с датчика 5 те1 кущего значения.

Распределение сигналов текущего . значения у . относительно сигналов

1 текущего значения х; проходит равномерно с точностью до импульса, как видно из таблицы, в которой приведены значения оценочной функции

f (х,,у,.) в процессе преобразования.

В результате преобразования при поступпечии сигналов текущего значения х;. с датчика перемещения на выходе преобразователя имеем сигналы текущего значения длины изделия, выраженные в требуемых единицах измерения (для данного примера в миллиметрах) .

Использование преобразователя позволит равномерно, с высокой точностью распределить текущие значения одной координаты относительно текущих значений другой координаты с высоким быстродействием,что позволит применять преобразователь при создании устройств вычисления длины изделия, например, проката, а также в устройствах, где требуется формировать сигналы текущего значения координаты (параметра) в выбранных единицах измерения (метр, килограмм, секунда) по сигналам изменения ведущей координаты (параметра) с дискретностью требуемой единицы измерения.

Формула изобретения

1. Преобразователь координат, содержащий первый и второй регистры, выходы которых соединены с информационными входами коммутатора, выход которого подключен к первому входу

20 сумматора оценочной функции, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения равномерного распределения текущих зна25 чений одной координаты относительно текущих значений ведущей координаты, введены датчик текущего значения ведущей координаты и блок управления, первый вход которого соединен с

30 выходом датчика текущего значения ведущей координаты, второй вход — с первым выходом сумматора оценочной функции, первый выход блока управле-. ния подключен к управляющим входам

З5 коммутатора, второй выход — к тактирующему входу сумматора оценочной функции.

2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок управления содержит три формировате: ля, D-триггер, элемент ИЛИ и элемент И, выход которого соединен с выходом блока управления и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого формирователя, входом соединенного с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с входом D-триггера и с первым входом элемента И, вторым входом через второй формирователь соединенный с выходом третьего формирователя и с вторым выходом блока управления, первый выход которого подключен к инверсно" му выходу D-триггера, С-вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ и с входом третьего формирователя, 1411711

У и/и

I х ° f (x1 ó,) Примечание

1 О

2 1

4 2 б 3

7 4

11 6

12 7

14 8

17 10 -4

18 7

19 11 О

20 12 -7

15 10

16 9 3

Ожидание,f(0,0) =О

f (х 1, v. ) c О, формирование у„

Ожидание, f (х ., у,. ) w О

f (x -, у ) (O,формирование у

Ожидание, f (õ;, у,. ) О

Ожидание, f,(õ;, у; ) О

f(x,у ) cO,формирование у

Ождание, f(x1,y1) 7 О

Формирование, у, f(x,у.) с 0

Ожидание, Г(х1,у,.) О

Ожидание, f (х1,у,.) ) О

f (х;, у; ) (О, формирование у

Ожидание, f (х,,у,,) > О

f (х, у ) с О, формирование у

Ожидание,f (x;,у;) 7 О

Ожидание, f (õ;,у;) ) О

f)x,у1) (О, формирование у

1э

Ожидание, f(õ;,у;) 7 О

Ожидание. Конец первого цикла, f (x,,у ) О

f(x ó;) <О, формирование у

1411711 ю 5 6 7 8 У Ш 11 12

Фиг. 5

Составитель И.Швец

Редактор В.Петраш Техред П.Олийнык Корректор M.Âàñèëüeâà

Заказ 3653/43

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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