Линейный интерполятор для цифровых двухкоординатных систем програмного управления

 

) 1 бибзо )!зт:, :. МЬ

СПИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 499555

Свае Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.04.73 (21) 1906342/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.76. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 29.03.76 (51) М. Кл г G 05В 19/18

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.9.599 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Смирнов и В. К. Смирнов (71) Заявитель (54) ЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТОР ДЛЯ ЦИФРОВЫХ

ДВУХКООРДИ НАТНЪ|Х СИСТЕМ ПРОГРАММНОГО

УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к средствам автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в цифровых двухкоординатных системах программного управления, в частности в системах, служащих для получения различного вида графической документации (чертежей, графиков, схем и т. п.).

Известны линейные интерполяторы, предназначенные для работы в цифровых двухкоординатных системах программного управления, Известный интерполятор содержит генератор импульсов, счетчик, два регистра для записи числовой информации о приращениях координат, регистр для записи числовой информации о порядке большего приращения, схемы совпадения, схемы «ИЛИ» и логическую схему для выработки импульса окончания цикла интерполяции, Известный интерполятор позволяет преобразовывать числовую информацию о приращениях координат и о порядке большего приращения в две последовательности управляющих импульсов, которые, поступая на приводы координатных осей исполнительного устройства, обеспечивают отработку последним отрезка, соответствующего заданным приращениям координат, с линейным законом интерполяции. Однако неравномерность распределения во времени импульсов в каждой из двух последовательностей управляющих импульсов, формируемых на выходе этого интерполятора, не обеспечивает высокой точности линейной интерполяции.

Кроме того, использование в качестве исходной информации не только информации о

5 приращениях координат, но и информаций о порядке большего приращения, а также применение принципа формирования последовательностей управляющих импульсов, при котором время каждого цикла работы опреде10 ляется не величиной, а порядком большего приращения, обуславливает сравнительно низкую производительность данного интерполятора.

Целью изобретения является повышение

15 точности интерполяции и повышение производительности интерполятора, Это достигается тем, что в предлагаемый интерполятор, содержащий считывающее устройство, счетчик строк, генератор импульсов, первый клапан, 20 управляющий триггер, счетчик приращений координат, блок управления, регистр, коммутатор, делитель частоты, второй клапан, введены блок инверсной перезаписи, первый вход которого подключен к выходу считывающего

25 устройства, второй — к выходу счетчика строк, первый выход — ко входу записи счетчика приращений координат, второй — ко второму входу регистра, третий клапан, первый вход которого подключен к выходу считывающего

30 устройства, второй — к выходу счетчика строк, 499555 выход подключен к третьему входу регистра, первому входу блока управления, схема

«ИЛИ», первый вход которой подключен к выходу третьего клапана, второй — к выходу делителя частоты, выход — к счетному входу счетчика приращений координат, и счетчик отношений приращений координат, вход записи которого подключен к выходу регистра, счетный вход через первый клапан — к выходу генератора импульсов, выход — к третьему входу блока управления и четвертому входу коммутатора, при этом нулевой вход счетчика отношений приращений координат подключен к третьему выходу блока управления.

Введение в схему интерполятора блока инверсной перезаписи, третьего клапана, схемы

«ИЛИ» и счетчика отношений приращений координат с одной стороны, обеспечивая получение двух последовательностей управляющих импульсов с равномерным распределением импульсов во времени, способствует повышению точности линейной интерполяции, с другой, обеспечивая при условии использования в качестве исходной информации только информации о приращениях координат формирование последовательностей управляющих импульсов, при котором время каждого цикла работы определяется величиной большего приращения, способствует повышению производительности интерполятора. Кроме этого, формирование в каждом цикле интерполяции последовательности управляющих импульсов, эквивалентной большему приращению с постоянной частотой, равной номинальной частоте приводов координатных осей исполнитель- 3 ного устройства, способствует более полной реализации возможностей исполнительного устр ой ств а.

Функциональная схема предлагаемого линейного интерполятора изображена на черте- 4 же.

Интерполятор содержит считывающее устройство 1, предназначенное для считывания исходной информации, пробитой на перфоленте (перфокартах), выход которого соединен с 4 первым входом счетчика 2 строк и первым входом второго клапана 3, второй вход которого соединен с выходом счетчика 2 строк.

Выход второго клапана 3 соединен с третьим входом коммутатора 4, выходы которого под- 5 ключены к приводам 5 и 6 координатных осей исполнительного устройства. Первый вход блока 7 инверсной перезаписи соединен с выходом считывающего устройства 1, второй вход — с выходом счетчика 2 строк. Первый 5 выход блока 7 инверсной перезаписи подключен к выходу записи счетчика 8 приращений координат, разрядность которого равна максимальной разрядности цифровых эквивалентов приращений координат (и). Второй выход б блока 7 инверсной перезаписи соединен со вторым входом регистра 9, предназначенного для приема, хранения и выдачи информации о величине отношения большего из приращений координат к меньшему m, умноженному 65 на масштабный коэффициент q, т. е. о велиЛу чине mq", где m=, если ЛУ)ЛХ, или

Лх

Лх

m= если Л1 (ЛХ; q — основание систе5 Ьу мы счислений приращений координат; и— максимально возможная разрядность цифровых эквивалентов приращений координат.

Введение масштабного коэффициента, рав10 ного q", обеспечивает выполнение интерполя-. ции при дробных значениях отношения т.

Выход регистра 9 соединен со входом записи счетчика 10 отношений приращений координат, разрядность которого равна удвоенной

15 величине максимальной разрядности цифровых эквивалентов приращений координат (2n). Первый вход третьего клапана 11 соединен с выходом считывающего устройства

1, второй вход — с выходом счетчика 2 строк, 20 а выход подключен к первому входу блока 12 управления, к третьему входу регистра 9 и первому входу схемы 13 «ИЛИ», выход которой подключен к счетному входу счетчика 8 приращений координат. Выход генератора 14

25 импульсов, вырабатывающего исходные импульсы с частотой, равной произведению номинальной частоты приводов координатных осей Х, У исполнительного устройства на масштабный коэффициент, т. е. /=f. д", соеди50 нен с первым входом первого клапана 15, служащего для выделения заданного количества исходных импульсов, второй вход которого подключен к выходу управляющего триггера

16, а выход соединен со входом делителя 17

5 частоты и счетным входом счетчика 10 отношений приращений координат. Выход счетчика 10 подключен к третьему входу блока 12 управления и четвертому входу коммутатора

4. Выход делителя 17 частоты соединен со

0 вторым входом коммутатора 4 и через схему

13 «ИЛИ» — со счетным входом счетчика 8 приращений координат, выход которого подключен ко второму входу блока 12 упра вления. Первый выход блока 12 управления, ко5 торый управляет началом цикла интерполяции, соединен с первым входом управляющего триггера 16. Ввторой выход блока 12 управления, который управляет процессом переписи информации из регистра 9 в счетчик

0 10 отношений приращений координат, соединен с первым входом регистра 9. Третий выход блока 12 управления, который управляет концом цикла интерполяции, переводом электрической схемы интерполятора в исходное

5 состояние и включением считывающего устройства, соединен с нулевыми входами счетчиков 8 и 10, регистра 9, с первым входом коммутатора 4, со вторым входом управляющего триггера 16 и управляющими входами

0 считывающего устройства 1 и счетчика 2 строк.

Предлагаемый линейный интерполятор может быть использован в системах программного управления с существующими двухкоординатными исполнительными устройствами, 499555 схемы приводов координатных осей и схемы контроля отработки отрезков, заданных приращениями координат, которых широко известны.

Для работы интерполятора вначале производится подготовка исходной информации, Она задается в прямом коде на перфоленте (перфокартах) в виде отдельных кадров для каждого цикла интерполяции с определенной последовательностью размещения информации в кадре. В начале каждого кадра на определенных строках размещается признак коммутации выходов коммутатора, если большим из приращений координат является приращение ЛХ Этот признак отсутствует в кадре, если большим из приращений координат в данном цикле интерполяции является приращение ЛХ. Далее на строках кадра размещается информация о большем из приращений координат, затем о величине отношения большего из приращений координат к меньшему, умноженного на масштабный коэффициент.

В конце каждого кадра также на определенных строках размещается признак конца кадра.

Линейный интерполятор работает следующим образом.

Перфолента (перфокарты) с набитой исходной информацией поступает в считывающее устройство 1. При считывании первой строки кадра считывающим устройством 1 счетчик 2 строк устанавливается в единичное состояние.

Сигнал с его выхода, поступая на второй вход второго клапана 3, открывает клапан. Если большим приращением в данном цикле интерполяции является приращение АУ, то сигнал с выхода считывающего устройства, возникающий в момент считывания признака коммутации, поступает через открытый клапан 3 на третий вход коммутатора 4, вызывая переключение выходов коммутатора, соединенных с приводами 5 и 6 координатных осей Х и У исполнительного устройства. Если большим приращением является приращение ЛХ, то признак коммутации в начале кадра отсутствует, и схема коммутатора остается в исхоlном состоянии. Далее считывающее устройство 1 считывает строки кадра, несущие числовую информацию о большем из приращений координат, и преобразует ее в соответствующие электрические сигналы, которые поступают на первый вход блока 7 инверсной перезаписи. На второй вход блока 7 поступает управляющий сигнал с выхода счетчика

2 строк. Электрические сигналы, несущие информацию о большем из приращений координат, преобразуются и через первый выход блока 7 подаются на вход записи счетчика 8 приращений координат. Это обеспечивает занесение в обратном коде числовой информации о большем из приращений в счетчик 8.

Аналогично заносится в регистр 9 в обратном коде числовая информация об отношении большего из приращений к меньшему, умноженного на масштабный коэффициент.

После считывания признака конца кадра считывающее устройство 1 останавливается.

Сигнал, сформированный на его выходе по признаку конца кадра, проходит через третий клапан 11, открытый управляющим сигналом счетчика 2 строк, и, поступая на третий вход регистра 9, первый вход блока 12 управления и через схему 13 «ИЛИ» на счетный вход счетчика 8 приращений координат, своим передним фронтом добавляет по единице к содержимому счетчика 8 и регистра 9, обеспечивая преобразование обратного кода занесенной в них информации в дополнительный код, а задним фронтом запускает блок 12 управления. Сигнал, возникающий на втором выходе блока 12 управления, соединенного с первым входом регистра 9, поступая в регистр, обеспечивает перепись содержимого регистра в счетчик 10 отношений приращений координат. Сигнал, возникающий на первом выходе блока 12 управления, соединенного с первым входом управляющего триггера 16, переводит последний в единичное состояние.

При единичном состоянии триггера 16 открывается первый клапан 15. Импульсы, вырабатываемые генератором 14 импульсов с частотой f=f„, q, проходя через клапан 15, поступают на счетный вход счетчика 10 отношений приращений координат и через делитель 17 частоты, коэффициент деления которого равен масштабному коэффициенту q", с частотой f„,ч — на второй вход коммутатора

4 и через схему 13 «ИЛИ» на счетный вход счетчика 8 приращений координат. При поступлении на счетный вход счетчика 8 количества импульсов, равного числовому эквиваленту большего приращения, счетчик переводится в нулевое положение. Появляющийся при этом на его выходе сигнал подается на второй вход блока 12 управления. По этому сигналу блок 12 управления формирует импульс сброса, который с его третьего выхода поступает на управляющий вход счетчика 2 строк, первый вход коммутатора 4, нулевые входы счетчиков 8 и 10, регистра 9, второй вход управляющего триггера 16 и переводит их в исходное состояние. Переходом триггера

16 в исходное состояние заканчивается цикл интер пол яции.

В течение всего цикла интерполяции импульсы, проходящие через первый клапан 15, поступают на счетный вход счетчика 10 отношений приращений координат. В моменты, когда число импульсов, поступающих на счетный вход счетчика 10. становится равным тд", счетчик переводится в нулевое положение. и на его выходе формируется импульс, который поступает на четвертый вход коммутатора 4 и на третий вход блока 12 управле ния. При этом блок 12 управления формирует импульс переписи, который с его второго выхода поступает на первый вход регистра 9, обеспечивая новую перепись содержимого регистра 9 в счетчик 10, которая осуществляет499555 ся в период первой паузы между импульсами, поступающими на его счетный вход.

Этот процесс повторяется в течение всего цикла интерполяции, что позволяет получать на выходе счетчика 10 количество импульсов, эквивалентное числовой величине меньшего из приращений координат. При этом периодичность формирования импульсов на выходе счетчика 10 обеспечивает равномерность их распределения во времени.

Импульс сброса, формируемый в конце цикла интерполяции блоком 12 управления, поступает также на управляющий вход считывающего устройства 1 и запускает его. Производится считывание с перфоленты (перфокарт) исходной информации с нового кадра, и цикл интерполяции повторяется в соответствии с заданной программой.

Формула изобретения

Линейный интерполятор для цифровых двухкоординатных систем программного управления, содержащий считывающее устройство, выход которого подключен к первому входу счетчика строк, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого клапана, второй вход которого подключен к выходу управляющего триггера, выход — ко входу делителя частоты, счетчик приращений координат, выход которого подключен ко второму входу блока управления, первый выход которого подключен к первому входу управляющего триггера, второй выход — к первому входу регистра, третий выход — к нулевым входам счетчика приращений координат и регистра, второму входу управляющего триггера, и управляющим входам считывающего устройства, счетчика строк, а также к первому входу коммутатора, второй вход которого подключен к выходу

5 делителя частоты; третий вход — к выходу второго клапана, первый вход которого подключен к выходу считывающего устройства, второй — к выходу счетчика строк, а выходы коммутатора подключены соответственно к

10 приводам координатных осей исполнительного устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности интерполяции и повышения производительности интерполятора, в него введены блок инверсной перезапи15 си, первый вход которого подключен к выходу считывающего устройства, второй — к выходу счетчика строк, первый выход — ко входу записи счетчика приращений координат, второй — ко второму входу регистра, третий

20 клапан, первый вход которого подключен к выходу считывающего устройства, второй — к выходу счетчика строк, выход подключен к третьему входу регистра, первому входу блока управления, схема «ИЛИ», первый вход

25 которой подключен к выходу третьего клапана, второй — к выходу делителя частоты, выход — к счетному входу счетчика приращений координат, и счетчик отношений приращений координат, вход записи которого подключен

ЗО к выходу регистра, счетный вход через первый клапан — к выходу генератора импульсов, выход — к третьему входу блока управления и четвертому входу коммутатора, при этом нулевой вход счетчика отношений приращений

35 координат подключен к третьему выходу блока управления.

499555

Составитель В, Земцов

Техред E. Митрофанова

Корректор А. Степанова

Редактор Л. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 510/11 Изд. № 1011 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИГ1И Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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