Линейно-круговой интерполятор

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах , числового программного управления станками и графических устройств вйода-вывода вычислительных машин. Целью изобретения является повышение точности интерполяции. Эта цель достигается за счет начальной установки интерполятора оСо R/2, где R - радиус интерполируемой окружности. Линейно-круговой интерполятор содержит блок 1 ввода информации, регистр 2 длины отрезка, блок 3 задания скорости , по каждой координате: первые блоки 4 и 5 суммирования и вычитания , регистры памяти 6 и 7, регистры суммы 8 и 9, первые 10 и 11 и вторые 12 и 13 блоки совпадения, вторые блоки 14 и 15 суммирования и вычитания, блоки сравнения 16 и 17, блок коммутации 18, элемент ИЛИ 19, элемент И 20, блок сравнения 21, сдвигающий ре- Р гистр 22, блок 23 проверки на нуль по координате X, элемент JUW 24, блок 25 проверки на нуль по координате У. 3 ил. . (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5у 4 О 05 В 19/18 19/407

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

%M3hj3j,::.. -, 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4213741/24-24 (22) 12.02.87 (46) 23 . 09. 88. Бюл . Ф 3 5 (72) Н.М.Панич, Н.А.Биличенко, В.И.Сачанюк и А.Г.Мулько (53) 621.503.55(088.8) (56) Патент Франции У 2231146, кл. G 05 В 19/18.

Авторское свидетельство СССР

Р 477397, кл. С 05 В 19/18, G 05 В 19/415, 1973. (54) JIHHEAHO-КРУГОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах, числового программного управления станками и графических устройств вйода-вывода вычислительных машин. Целью изобретения является повышение

„„SU„„ 5 06 А1 точности интерполяции. Эта цель достигается за счет начальной установки интерполятора с, R/2, где R - радиус интерполируемой окружности ° Линейно-круговой интерполятор содержит блок 1 ввода информации, регистр 2 длины отрезка, блок 3 задания скорости, по каждой координате: первые блоки 4 и 5 суммирования и вычитания, регистры памяти 6 и 7, регистры суммы 8 и 9, первые 10 и 11 и вторые

12 и 13 блоки совпадения, вторые. блоки 14 и 15 суммирования и вычитания, блоки сравнения 16 и 17, блок коммутации 18, элемент ИЛИ 19, элемент И

20, блок сравнения 21, сдвигающий регистр 22, блок 23 проверки на нуль по координате Х, элемент ИЛИ 24, блок 25 проверки на нуль по координате У. 3 ил.

l 425606

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления станками и графических устройств ввода-вывода вычислительных машин.

Цель изобретения — повышение точности работы интерполятора.

На фиг. 1 представлена структурная 1р схема линейно-кругового интерполятора, на фиг, 2 и 3 — временные диаграммы работы в режиме линейной и круговой интерполяции.

Линейно-круговой интерполятор со- 15 держит блок 1 ввода информации, регистр 2 длины отрезка, блок 3 задания скорости, по каждой координате: первые блоки 4 и 5 суммирования и вычитания, регистры 6 и 7 памяти, ре- 20 гистры 8 и 9 суммы, первые блоки 10 и 11 совпадения, вторые блоки 12 и

13 совпадения, вторые блоки 14 и 15 суммирования и вычитания, блоки 16 и 17 сравнения, блок 18 коммутации, элемент ИЛИ 19, элемент И 20, блок

21 сравнения, сдвигающий регистр 22, блок 23 проверки на нуль по координате Х, элемент ИЛИ 24, блок 25 пронерки на нуль по координате У, 30

Линейно-круговой интерполятор работает следующим образом.

Для установки в режим линейной интерполяции на вход "Режим" элемента

И 20 подается нулевой сигнал. В результате на выходе появляется нулевой сигнал, который передается на вход элемента ИЛИ 19, В это время на вход

"Пуск" элемента ИЛИ 19 подается единичный импульс начальной установки, 40 длительность которого не преньппает длительности тактового сигнала, поступающего с выхода блока 3 задания скорости по каждой координате. Причем сигнал Пуск|1 подается только на пе- 45 риод начальной установки, в остальное нремя на этом входе сигнал отсутствует. Поскольку на вход "Пуск" элемента ИЛИ 19 поступает импульс высоКОГО уровня ° на ВЫХОде формируется единичный сигнал, поступающий на уп.равляющий вход блока 18 коммутации.

Одновременно с установкой режима "Линейная интерполяция" с блока 1 ввода информации н регистры 6 и 7 памяти записывают координаты конечной точки относительно начальной, в регистр

2 длины отрезка и сдвигающий регистр

22 — длину интерполируемого отрезка, в блок 3 задания скорости — величину контурной скорости перемещения.

При поступлении на управляющий вход блока 18 коммутации < игнала высокого уровня с ныхода сднигающего регистра 22 через вторые блоки 12 и

13 совпадения на третьи входы вторых блоков 14 и 15 суммирования и вычитания поступает половина длины интерполируемого отрезка.

С началом интерполяции прямой линии с выхода блока 3 задания скорости поступают на первые блоки 10 и 11 совпадения по каждой координате сигналы с частотой, соответствующей величине контурной скорости перемещения.

На входе "Пуск" элемента ИЛИ 19 импульс начальной установки исчезает, в результате чего на управляющий вход блока !8 коммутации поступает нулевой сигнал . При этом с выхода регистра

2 длины отрезка на вторые входы блоков 16 и 17 сравнения поступает величина длины интерполируемого отрезка, По каждой координате при подаче первого тактирующего импульса с блока

3 задания скорости на первые блоки

10 и 11 совпадения содержимое регистров б и 7 памяти соответственно через первые блоки 10 и 11 совпадения поступает на первые входы вторых блоков 14 и 15 суммирования и вычитания.

При этом вторыми блоками 14 и 15 суммирования и вычитания по каждой координате производится суммирование содержимого вторых блоков 14 и 15 суммирования и вычитания с содержимым регистров 6 и 7 памяти и содержимым регистров 8 и 9 суммы, результаты суммы которых с выходов вторых блоков 14 и 15 суммирования и вычитания записываются соответственно в регистры 8 и 9 суммы. Однонременно результаты суммы IIQ каждой координате подаются на вторые входы блоков 16и 17 сравнения, где производится сравнение результатов суммы с величиной длины интерполируемого отрезка.

При подаче второго и последующих тактируюпих импульсов с блока 3 задания скорости на первые блоки 10 и 11 совпадения цикл суммирования повторяется по описанному принципу. В результате суммирования после каждого тактирующего импульса с блока 3 задания скорости в регистры 8 и 9 суммы каждый раэ прибавляется, соответз 142 ственно, содержимое регистров 6 и 7 памяти.

Если по окончании одного иэ тактов суммирования окажется, что неличины, записываемые в регистры 8 и 9 суммы, больше или равны величине, записанной в регистре 2 длины отрез— ка, на выходе блоков 16 и 17 сравнения вырабатываются импульсы перемещения по соответствующим координатам и разрешение на вторые входы нторых блоков 12 и 13 совпадения этих же координат. При этом информация с регистра 2 длины отрезка через вторые блоки 12 и 13 совпадения поступает соответственно на третьи входы вторых блоков 14 и 15 суммирования и вычитания, в результате чего до прихода следующего тактирующего импульса с блока 3 задания скорости на первые блоки 10 и 11 совпадения производится один цикл вычитания по соответствующей координате из содержимого регистров 8 или 9 суммы содержимого регистра 2 длины отрезка.

При подаче последующих тактирующих импульсов с блока 3 задания скорости на первые блохи 10 и 11 совпадения цикл суммирования-вычитания повторяется до тех пор, пока не будет отработана вся информация по обеим координатам (устройство измерения перемещений по координатам не по-. казано).

Для перехода в режим "Круговая интерполяция" на вход "Режим" элемента И 20 подается сигнал высокого уровня, Одновременно с блока 1 ввода информации в регистр 6 памяти первой координаты записывают координаты . центра интерполируемой дуги окружности относительно начальной точки по другой координате, в регистр 7 памяти второй координаты — координаты центра интерполируемой дуги окружности относительно начальной точки по первой координате, в регистр 2 длины отрезка и сдвигающий регистр 22— длину радиуса интерполируемой дуги окружности, в блок 3 задания скорости — величину контурной скорости перемещения.

По сигналу "Пуск" начальной установки на выходе элемента ИЛИ 19 появляется единичный сигнал, поступающий на управляющий вход блока 18 коммутации. По этому сигналу с выхода сдвигающего регистра 22 во вторые блоки

5606 каждом такте поступают на входы блока 21 сравнения и схемы 23 и 25 проверки на нуль по координатам Х и У.

При переходе через границы нечетных октантов (координаты Х и У равны) на

40 выходе блока 21 сравнения появляется сигнал высокого уровня. При переходе через границы четных октантов (либо

Х = О, либо У = О) сигнал высокого уровня появляется на выходе блока проверки на нуль по координате Х или на выходе блока проверки на нуль по координате У. Появление единичного сигнала на одном из входов элемента

ИЛИ 24 принодит к тому, что на вход элемента И 20 поступает сигнал высокого уровня. В результате на вход элемента ИЛИ 19 поступает единичнъ|й сигнал, устанавливающий управляющий вход блока 18 коммутации в "1". На

14 и 15 суммирования и вычитания по каждой координате записывается значение половины радиуса интерполируемой окружности.

При подаче тактирующих импульсов блока 3 задания скорости на первые блоки 10 и 11 совпадения циклы суммирования-вычитания происходят анало

10 гичным образом, как и при линейной интерполяции. Чтобы движение происхо дило по длине окружности, производится соответствующее изменение величин, записанных в регистрах 6 и 7

15 памяти следующим образом.

В эанисимости от направления движения и номера квадранта, н котором происходит интерполирование, иэ первой координаты, записанной в регист20 ре 6 памяти, вычитается (или прибавляется) единица на каждом шаге перемещения а по другой координате, а из другой координаты, записанной в регистре 7 памяти, прибавляется (или

25 вычитается) единица при каждом шаге перемещения b, по первой координате.

Реализация данной функции осуществляется подачей связи с выхода блока 16 сравнения первой координаты на вход

30 первого блока 5 суммирования и вычи тания другой координаты и с выхода . блока 17 сравнения другой координаты на вход первого блока 4 суммирования и нычитания первой координаты.

Таким образом, при интерполировании дуги окружности в регистрах 6 и

7 памяти постоянно хранятся координаты движущейся точки относительно центра окружности. Эти значения на

1 л 25606 о о

) о

N N

15 о о (t) >

ЗО

= 0 о

35 ь! = N/2:

О(Nе

Погрешность интерполирования lIpед- 45 лага емог о инт ер поля тор а в р ежиме "Линейная интерполяция" вдвое меньше, чем погрешность интерполирования известного интерполятора и не превышает + 1/2 дискреты. 50

Погрешность круговой интерполяции определяется как разность заданного и текущего радиусов

55 >.к R т ° этом шаге процесс интерполирования повторяется.

Конец интерполирования определяется обычным устройством измерения перемещений, в который заносятся координаты конечной точки интерпалируемой дуги окружности относительно начальной.

В режиме линейной интерполяции положительная и отрицательная погрешнЬсти интерполяции равны: где N — модуль пересчета, о о — число, первоначально вводимое во второй блок суммирования и вычитания.

Проведем исследование неличины погрешности для случаев: М., = 0 (известный интерполятор)>Ы.о = N/2 (предлагаемый интерполятор), g, = N с целЬю определения максимального значения погрешности интерполирования

N-1

g(t) = — —; y(t) =0

+ N-1 1 „- 1 () = — — — — — ° (t) = — ——

2 2

Поскольку аналитически определить погрешность не удается, было проведе5

1О но моделирование работы интерполятора на ЭВМ ГС-1022.

При к, = 0 максимальная положительная погрешность воэрастает с увеличением радиуса и стре>ятся к значению 1, 5 шага дискретизации. Максимальная отрицательная погрешность стремится к значению 0,5. Таким образом максимальная абсолютная погрешность составляет 1,5 шага дискретизации, При eC = R максимальная положительо ная погрешность стремится к значению

0,5, а отрицательная к -1,5 шага дискретизации. Таким образом максимальная абсолютная погрешность, также составляет 1,5 шага дискретизации.

При М.о = R/2 (предлагаемый интерполятор) максимальные значения погрешности симметричны и при увеличении радиуса стремятся к + шага дискретизации. Максимальные значения погрешности определяются н диапазоне К = 0-50.

Формула иэohpетения

Линейно-круговой интерполятор, содержащий блок ввода информации, выход которого соединен с входом блока задания скорости и с входом регистра длины отрезка, и по каждой координате в канале последовательно соединенные перный блок суммирования и вычитания и регистр памяти, выход которого подключен к первому входу первого блока суммирования и вычитания, а также первый блок совпадения, второй блок суммирования и вычитания, блок сравнения, регистр суммирования и второй блок совпадения, выход которого соединен с первым входом второго блока суммирования и вычитания, второй вход которого подключен к выходу регистра суммирования, третий вход— к выходу первого блока совпадения, а выход — к входу регистра суммирования и к первому входу блока сравнения, выход которого соединен с первым входом второго блока совпадения, с выходом линейно-кругового интерполятора, и с первым входом первого блока суммирования и вычитания другого канала, выход блока задания скорости соединен с нторым входом первого блока совпадения, о т л и ч а.— ю шийся тем, что, с целью понышения точности работы интерполятора, / 1425606 8 в него введены сдвигающий регистр, нуль по координате У, а выход — с блок коммутации, первый и второй первым входом элемента И, второй элементы ИЛИ, элемент И, первый и вход которого соединен с входом уставторой блоки проверки на нуль по ко- ковки режима линейно-кругового инординатам Х и У, а также блок срав- терполятора, а выход — с первым вхо5 нения, первый и второй входы которо- дом второго элемента HJIH второй

ro соединены с выходом регистра памя- вход которого подключен к входу нати соответствующего канала и с вхо- чальной установки линейно-кругового дом первого и второго блоков провер- 10 интерполятора, а выход — к первому ки на нуль по соответствующей коор- входу блока коммутации, второй вход динате, выход блока сравнения подклю- которого соединен с выходом регистра чен к первому входу первого элемента длины отрезка, третий вход — с выхоИЛИ, второй вход которого соединен дом сдвигающего регистра, а выходс выходом первого блока проверки на 1 с вторым входом второго блока сов5 нуль по координате Х, третий вход — падения каждого канала и с вторым с выходом второго блока проверки на входом блока сравнения каждого канала.

Раджи

Н9

Блокцг,22

Елоки 8,9

Нач. ьноченис!

425606

Й жим

Н3 блок 19

Блокц2,ГГ

&юг ВЯ ... Г1.Г1 П ... П.Ш 1 ... 1Г1.Г

Драк Г1

Блок О

Блок 25

Блок .РФ

&ок ZO

Составитель И,Швец

Редактор Н.Тупица Техред A. Кравчук Корректор М.Максимишинец

Заказ 4767/44 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