Линейно-круговой интерполятор

 

Изобретение относится к тезшике автоматического управления и может быть использовано в системах числового программного управления технологическим оборудованием. Цель изобретения - повышение быстродействия интерполятора за счет коррекции Кода старшего значащего разряда в процес

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5Н 4 С 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1312530 (21) 4306278/24-24 (22) 20.07.87 (46) 28.02.89. Бюл. У 8 (72) В.И. Григорьев и И.М. Зарипов (53) 621. 503. 55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1312530, кл. G 05 В 19/18, 1986 (прототип).

„„SU„„3462250 A 2 (54) ЛИНЕЙНО-КРУГОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР (57) Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано в системах числового программного управления технологическим оборудованием. Цель изобретения — повышение быстродействия интерполятора за счет коррекции кода старшего значащего разряда в процесе

1462250 се интерполяции по изменению номера старшего значащего разряда максимальной текущей координаты. Линейнокруговой интерполятор содержит генератор импульсов 5, ключ 6, элемент

НЕ 7, элемент И 8, блок нормализации

4, блок 1 коррекции кода нормализации и по каждой координате счетчик 9, элемент И 2, элемент ИЛИ 11, первый и второй. формирователи импульсов 14, Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в системах числового программного управления.

Цель изобретения — повышение быстродействия ..линейно-кругового интерполятора за счет коррекции кода старшего значащего разряда в процессе интерполяции по изменению номера старшего значащего разряда максимальной текущей координаты.

На фиг. 1 представлена функциональная схема линейно-кругового интер полятора; на фиг. 2 — функциональная 15 схема блока коррекции кода нормали зации; на фиг. 3 - функциональная схема блока нормализации; на фиг. 4вариант выполнения функциональной схемы накапливающего сумматора; на 20 фиг. 5 - вариант выполнения функциональной схемы реверсивного счетчика.

Линейно-круговой интерполятор (фиг. 1) содержит блок 1 коррекции кода нормализации, элементы И 2 и 3, 25 блок 4 нормализации, генератор 5 импульсов, ключ НЕ 7, элемент И 8, счетчики 9 и 10, элементы KlH 11 и 12, формирователи 13-16, триггеры

17 и 18, мультиплексоры,19 и 20, на- ЗО капливающие сумматоры 21 и 22, реверсивные счетчики 23 и 24.

Блок 1 коррекции кода нормализации (фиг. 2) содержит первый и второй мультиплексоры 25 и 26, второй, третий, четвертый, пятый и первый

35 элементы И.27-31, первый и второй элементы ИЛИ 32 и 33, первый и второй элемент ИЛИ-НЕ 34 и 35, первый и второй формирователи 36 и 37 импульсов.

13, триггер 17, мультиплексор 19, накапливающий сумматор ?1 и реверсивный счетчик 23. Данный интерполятор позволяет повысить быстродействие в два раза, а возможность анализа состояния старшего значащего разряда в любом разряде счетчика текущей координаты создает удобство для использования микросхем средней интеграции, 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Блок 4 нормализации (фиг. 3) содержит элемент ИЛИ 38, генератор

39 импульсов, ключ 40, сдвиговый регистр 41, реверсивный счетчик 42.

Каждый из накапливающих сумматоров

21 и 22 (фиг. 4) содержит счетчик

43, линию 44 задержки, комбинационный сумматор 45, элементы И 46 и 47.

Каждьпг из реверсивньгх счетчиков 23 и 24 . (фиг.5) содержит счетчик 48, элементы И 49 и 50.

Интерполятор может " работать в режимах линейной и круговой интерп оляции.

В режиме линейной интерполяции интерполятор работает следующим образом.

Из блока задания программы (не показан) исходная информация распределяется: hX заносится в счетчик 9, в реверсивном счетчик 23; QY в счетчик 10 и в реверсивный счетчик

24; в блок 4 нормализации заносится код номера старшего значащего разряда К.

Мультиплексоры 19 и 20 подключают выход одного из разрядов накапливающих сумматоров 21 и 22 к входам триггеров 17 и 18. Номер подключенного разряда равен К+1. В режиме линейной интерполяции сигналы с выхода элементов И 2 и 3 на счетный вход реверсивных счетчиков 23 и 24, с выходов первых разрядов реверсивнык счетчиков 23 и 24 на счетный вход накапливающих сумматоров 21 и 22,с первого,второго и третьего выходов блока 1 коррекции кода нормализации на входы элементов И 2 и 3, на входы "-" и

"+" блока 4 нормализации не посту1462250 пают, так как отсутствуют сигналы

КИ1 и КИ2 (круговая интерполяция по часовой стрелке КИ1 и круговая интерполяция против часовой стрелки, КИ2) . При отсутствии сигналов КИ1 и

КИ2 закрыты элементы Й 27-30, 46, 47, 49, 50 (фиг. 2, 4, 5).

Сигнал ненулевого состояния счетчиков 9 и 10 через элементы И 8 и HE 7 открывает ключ 6 и пропускает тактоI вые импульсы с генератора 5 на стробирующие входы триггеров 17 и 18 и накапливающих сумматоров 21 и 22. С приходом каждого тактового импульса накапливающие сумматоры 21 и 22 суммируют содержимое реверсивных счетчиков 23 и 24. При этом состояние

К+1 разряда каждого накапливающего сумматора 21 и 22 через мультиплексоры 19 и 20 фиксируется на триггерах 17 и 18. Так как в разрядах с номером большим, чем К, в реверсивных счетчиках 23 и 24 записаны нули, то изменение состояния К+1 разряда накапливающих сумматоров 21 и 22 является признаком переполнения

К-го старшего значащего разряда. Импульсы переполнения формируются формирователями 13 и 15 при изменении состояния триггеров 17 и 18 с "0" на "1" и формирователями 14 и 16 при изменении состояния триггеров 17 и 18 с "1" на "0" и поступают через .элементы ИЛИ 11 и 12 И 2 и 3 на счетные входы счетчиков 9 и 10 и на выход интерполятора.

По достижению нулевого состояния счетчиков 9 и 10 по цепи элемент И 8элемент НЕ 7 закрывается ключ 6. Обработка участка линейной интерполяции закончена.

Б режиме круговой интерполяции исходная информация-из блока задания распределяется следующим образом: 5 Х заносится в счетчик 9; hY— в счетчик 10; Y< - в реверсивный счетчик 23; Х вЂ” в реверсивный счет- чик 24; в блок 4 нормализации записывается код номера старшего значащего разряда К. Кроме того, в интерполятор поступают сигналы КИ1 или КИ2, которые определяют направление круговой интерполяции.

Суммирование содержимого реверсивных счетчиков 23 и 24 на накапливающих сумматорах 21 и 22 и выделение переноса на триггерах 17 и 18, формирователях 13-16, элементах

ИЛИ 11 и 12 осуществляются адалогичн о лин ейн ой инт ер поля ции .

При круговой интерполяции разрешено прохождение сигналов с выходов элементов 2 и 3 на счетный вход реверсивных счетчиков 23 и 24; с выходов первых разрядов реверсивных счетчиков 23 и 24 на счетный вход накапливающих сумматоров 21 и 22; с

10 пер вог о, втор or о и третьего выходов блока 1 коррекции кода нормализации на входы элементов И 2 и 3; входы

"-" и "+" блока 4 нормализации, так

15 как при наличии сигналов КИ1 или КИ2 открываются элементы И 27-30, 46, 47, 49, 50 (фиг. 2, 5).

Импульсы переполнения с элементов

И 2 и 3 поступают на счетный вход реверсивных счетчиков 23 и 24, изменяя содержимое счетчиков каждый раз на единицу. При наличии сигнала КИ1 содержимое реверсивного счетчика 23 увеличивается, содержимое реверсив20 ного счетчика 24 уменьшается. При

25 наличии сигнала КИ2 содержимое счетчика 23 уменьшается, а счетчика 24— увеличивается. Это может привести к изменению номера старшего значащего разряда, по которому определяется

30 код нормализации. Поэтому сигналы с второго и третьего выходов блока 1 коррекции кода нормализации поступают на входы "-" и "+" блока 4 нормализации и изменяют величину кода

35 старшего значащего разряда.

Первый выход блока 1 коррекции кода нормализации подключен к элементам И 2 и 3; закрывают цепь перено40 са с накапливающих сумматоров 21 и 22 в момент изменения кода старшего значащего разряда. Кроме того, для компенсации погрешности радиуса при круговой интерполяции каждый второй

45 импульс пеРеполнения, снимаемый с первого разряда реверсивных счетчиков 23 и 24, подается на счетный вход накапливающих сумматоров 21 и 22.

При наличии сигнала КИ1 содержимое накапливающего сумматора 21 уменьшается на единицу, а накапливающего сумматора 22 увеличивается на единицу на каждый второй импульс переполнения. При наличии сигнала КИ2 содержимое накапливающего сумматора 21 увеличивается на единицу, а накапливающего сумматора .22 уменьшается на единицу на каждый второй импульс переполнения.

1462250

Процесс круговой интерполяции завершается после того, как содержимое счетчиков 9 и 10 обнуляется.

Блок 1 коррекции кода нормализации (фиг. 2) работает следующим образом.

Код старшего значащего разряда, поступающий из блока 4 нормализации, подключает к выходам мультиплексоров 25 и 26 разряды реверсивных счетчиков 23 и 24, номер которых соответствует номеру старшего значащего разряда максимальной начальной координаты. При круговой интерполяции соотношения между координатами могут быть следующими: х ) у, x = у, х(у, Подробную работу блока коррекции кода нормализации рассмотрим для случая х >у.

При интерполяции по часовой стрелке (КИ1) текущее значение х увеличивается. Если содержимое старшего значащего разряда реверсивного счетчика 23 изменяется с "1" на "0", то этот отрицательный перепад с выхода первого мультиплексора 25, через элементы И 29, ИЛИ 33 поступает на вход формирователя 37, который форми . рует импульс, поступающий на вход

"+" блока 4 нормализации. Величина ,кода старшего значащего разряда уве-. личивается на единицу.

При интерполяции против часовой стрелки (КИ2) текущее значение х уменьшается. Если содержимое старшего значащего разряда реверсивного счетчика 23 изменяется с "1" на "0", то этот отрицательный перепад с выхода первого мультиплексора 25, через элементы И 27, ИЛИ 32, И 31 поступает на вход формирователя 36, который формирует импульс, поступающий на вход ".-" блока 4 нормализации. Величина кода старшего значащего разряда уменьшается на единицу.

Для случая x(у блок коррекции кода нормализации работает аналогичным образом, только изменение значения старшего значащего разряда снимается с выхода второго мультиплексора 26 через элемент И 30 или элемент И 28.

В случае х = у изменения старшего значащего разряда происходят в обоих реверсивных счетчиках 23 и 24.

Поэтому прохождение сигнала на уменьшение кода нормализации через эле5

55 мент И 31 запрещается сигналом на увеличение кода нормализации с элемента ИЛИ-НЕ 34.

Сигнал с элемента ИЛИ-НЕ 35 за- . прещает прохождение импульсов переполнения через элементы И 2 и 3 при изменении кода нормализации. В блоке

4 нормализации (фиг. 3) код старшего значащего разряда записывается на реверсивный счетчик 42. Значение кода старшего значащего разряда в процессе интерполяции может изменяться по входу "+" в сторону увеличения и по входу "-" через элемент ИЛИ в сторону уменьшения. Если же код старшего разряда в блоке задания программы отсутствует, то в блок 4 нормализации на сдвиговый регистр 41 записывается

hx, 6 у для линейной интерполяции и хд, у„для круговой интерполяции.

Так как в регистре 41 его выходы соединены с вторым информационным входом, то после записи кодов d х, ду(х„, у„) в нем образуется код числа, равный axvay(x„vy„) .Обнуление регистра 41 и реверсивного счетчика

42 осуществляется каждый раз из блока задания программы перед вводом ,очередного кадра.

Код старшего значащего разряда формируется на реверсивном счетчике

42 следующим образом. Нулевое значение старшего разряда регистра 41 и сигнал "Конец ввода" открывают ключ

40. Импульсы с генератора 39 поступа ют на стробирующий вход регистра 4 1 и через элемент ИЛИ 38 на счетный вход реверсивного счетчика 42. Каждый импульс генератора 39 сдвигает информацию в регистре 41 на один. разряд и уменьшает на единицу содержимое счетчика 42. При появлении в старшем разряде регистра 41 единицы ключ 40 закрывается. В счетчике 42 сформирован код номера старшего разряда.

Накапливающие сумматоры 21, 22 (фиг. 4) работают следующим образом.

Первоначально на выходе комбинационного сумматора 45 стоит код числа, поступающий на первый вход с реверсивных счетчиков 23 и 24 (счетчик 43 обнулвн), С приходом импульса на стробирующий вход, код числа с комбинационного сумматора 45 записывается в счетчик 43 и через линию 44 задержки передается на второй вход комбинационного сумматора 45.

7 1462250 8

Линия задержки задерживает подачу третий выход блока коррекции кода кода на второй вход на время действия нормализации, первый управляющий вход стробирующего импульса. Теперь на которого подключен к выходу блока вход счетчика 43 подается сумма н ормали зации, а и ер вый и вт ор ой инкодов чисел, подаваемых на первый формационные входы подключены к вьг и второй входы комбинационного сум- ходам реверсивных счетчиков коордиматора 45. нат Х и Y соответственно, второй

С приходом следующего имнульса и третий управляющие входы блока на стробирующий вход этот код пере- 10 коррекции кода нормализации являются писывается в счетчик 43. Таким об- входами направления круговой интерразом, в счетчик 43 при каждом по- поляции ступлении импульса строба записывает- 2. Интерполятор по и. 1, о т л ися код суммы числа, подаваемого на ч а ю шийся тем, что блок корпервый вход, и числа, записываемого 15 рекции кода нормализации содержит в счетчик 43 по предыдущему стробиру- первый и второй мультиплексоры, перющему импульсу. вый, второй, третий, четвертый, пят

Кроме того, содержимое счетчика тый элементы И, первый и второй эле43 может изменяться на +1. Сигналы менты ИЛИ, первый и второй элементы н изменения содержимого счетчика по- Zp ИЛИ-НЕ, первый и второй формироватеступают с элементов И 46 и 47 при ли импульсов, выходы которых являются наличии сигнала на счетном входе и соответственно вторым и третьим высоответствующих сигналов КИ1 или КИ2. ходами блока коррекции кода нормалиЭто изменение происходит по заднему зации и подключены к входам второго фронту с тр обирующег о импульса, т . е, 25 элемента ИЛИ-НЕ, выход которого явпосле записи в счетчик 43 кода числа ляется первым выходом блока, вход с выхода комбинационного сумматора 45. первого формирователя импульсов подРеверсивные счетчики 23 и 24 ключен к выходу первого элемента И, (фиг ° 5) изменяют свое содержимое первый вход которого подключен к вы" на +1 при наличии соответствующего 30 ходу первого элемента ИЛИ, а второй сигнала КИ1 или КИ2 и сигнала на вход подключен к выходу первого элесчетном входе. Сигнал КИ1 открывает мента ИЛИ-НЕ, первый вход которого элемент И 49, а сигнал КИ2 — элемент подключен к выходу второго элемента

И 50. ИЛИ, а второй вход — к выходу вто35 рого формирователя импульсов, вход

Ф î р м у л а и з î б р е т е н и я которого подключен к выходу второго

1. Линейно-круговой интерполя- элемента ИЛИ, входы первого и втотор по авт. св. Ф 1312530, о т л и - poro элеме"тов HJIH подключены K вь ч а ю шийся тем, что, с целью ходам второго, третьего, четвертого повышения быстродействия, в него 40 и пятого элементов И соответственно, введен блок коррекции кода нормали . выход первого мультиплексора подклюзации и по каждой координате в раз- чен к первому входу второго и четверрыв связи выхода элемента ИЛИ введен того элементов И, выход второго мульэлемент И, второй вход которого под- типлексора подключен к первому вхоключен к первому выходу блока коррек- 4 ду третьего и пятого элементов И, ции кода нормализации, à B блоке нор вторые входы второго и пятого элеменмализации в разрыв связи счетного тов И, третьего и четвертого элеменвхода на вычитание счетчика введен тов И являются вторым и третьим упэлемент ИЛИ, второй вход которого равляющими входами блока коррекции является входом "-" блока нормализа- кода нормализации, информационные ции, к которому подключен второй вы- входы первого мультиплексора являютход блока коррекции кода нормализа- ся первым информационным входом блоции, счетный вход на сложение счет- ка, информационные входы второго чика является входом "+" блока нор- мультиплексора являются вторым инмализации, к которому подключен тре- формационным входом блока -коррекции тий выход блока коррекции кода нор- кода нормализации, управляющий вход мализации, счетный вход на сложение первого и второго мультиплексоров счетчика является входом "+" блока является первым управляющим входом нормализации, к которому подключен блока коррекции кода нормализации.

14б 2250 к,з

Фие. 2

1462250 и У tlf) rur us

Сч. Рк. от 2Л(Я) Ки!

К02 сч. 3х

0m z(J) ©игЗ, Составитель И. Швец

Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Редактор И. Касарда

Эаказ,672/44 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул . Гагарина, 101