Трехкоординатный линейный интерполятор

1 10372Изобретение относится к области автоматики и цифровой вычислительной техники, оно может быть использованов системах числового программного управления движением. исполнительного 5органа по двум или трем координатам.Известен линейный интерполятор, содержаший программный блок, блоки вентилей, сумматоры счетчики регистры,блок анализа знака 1 . 10Однако этот интерполятор не обеспечивает максимальной точности расчетапромежуточных точек траектории и необеспечивает формирование траекторий потрем координатам.15Наибодев близким по технической сущности к изобретению является трехкоординатный линейный интерподятор, со-держащий регистры, сумматоры, схемысовпадения, блоки определения знаков 20оценочных функций, счетчик перемещений Р 3.Сушность формирования траекторий спрмощью известного интерподятора заключается в расчете трех оценочных функций, причем сигналы на элементарные перемещения исполнительного органа формируются в зависимости от знаков этихоценочных функций,Недостатком известного интерполято- ЗОра является то, что он не обеспечиваетмаксимальной точности расчета промежуточных точек траектории,Так, в начале отработки траекториипервая же промежуточная точка выбирается не всегда правильно. Это происходит иэ-за того, что всв сумматоры висходном состоянии сбрасываются в нульи блок определения знаков оценочныхфункций устанавливается в такое положе- Оние, что открыт канал выдачи шагов пооси Х каналы выдачи шагов по осям Уи 2 закрыты. Другие промежуточныеточки траектории, несмотря на отсутствиенакапливаюшейся ошибки, также расчитываются нв точно, Это происходит изза того, что оценка положения промежуточных точек траектории по отношению кидеальной прямой выполняется по оценочнымофункциям в точке стояния исполнительного органа, а не по экстраполированным оценочным функциям,Бель изобретения - повышение точно сти интерполятора за счет расчета промежуточных точек траектории.55Поставленная цель достигается тем, что в трехкоординатный линейный интерполятор, содержащий сумматор, первый,14 2второй и третий регистры, введены три регистра, цешифратор, мультиплексор и блок программ подключенный первым, вторым и третьим адресными выходами к соответствуюшим первым входам мультиплексора и к первым вхоцам дешифратора а четвертым адресным выхоцомк второму входу мультиплексора и к пер вому управдяюшему входу сумматора, соединенного вторыми управляющими входами с первыми команцными выхоцами блока программ, информационными входами - с выходами мультиплексора, а выходами - с информационными входами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого регистров, подключенных управляющими входами к выходам дешифратора, связанного вторым входом с вторым командным вхоцом блока программ, подключенного первым, вторым и третьим входами к выхоцам соответственно четвертого, пятого я шестого регистров, причем выходы первого, второго, .третьего, четвертого, пятого и шестого регистров соединены с вторыми входами мультиплексора. На фиг. 1 дана блок схема трехкоординатного линейного интерполятора; на фиг, 2: блок-схема блока программ;на фиг, 3 - пример шаговой траектории,отработанной исполнительным органомна фиг. 4 (О и 5) - участки щаговыхтраекторий отработаннье при управленииизвестным и прецдоженным интерполяторами соответственно; на фиг. 5 - таблица послецовательности операций на выходах блока программ.Трехкоорцинатный линейный интерполятор содержит мультиплексор 1, сумматор 2, цешифратор 3, блок 4 программ, первый регистр 5, второй регистр 6, третий регистр 7, четвертый регистр 8,пятый регистр 9, шестой регистр 10,шины 11 числовых входов, второй вход 12 дешифратора, четвертый адресный выход блока 13 программ, первыекомандные выходы блока 4 шины прогьрамм (сложения, вычитания, сдвиг) 14,15, 16, первый, второй, третий ацресныевыходы блока программ 17, 18, 19, шины управления ивполнительным органом по координатам х,и 1 соответственно 20, 21, 22, входы блока программ 4 (знаков экстраполированных оценочных функций рэ Р эз) 23 24 25 шину начала работы 36 шину тактирующих1 усигналов 27, шину конца работы 28,1037214 Ф Здесь знаки экстраполированных оце при 1=0, :0, к:о согласно выражени ночных функций определены следующим ям (4), (5), (6). По знакам этих функобразом ций формируется (согласно табл. 1) одинР, (о Г)01) э РСО из управляющих сигналов на исполнительный орган ( Ь Х, ЬУ или ЬЕ) . В слеп уюшихциклах последовательно вычисляютсяновые значения оценочных функций согласно выражениям (1)1 (2), (3) по следующему правилу: если в предыдущем циклевыполнялось приращение траектории Ьл,1, если О, если 1, если О если ьт Р,:э 510 ,й 1 О то в выражениях (1), (2) значение идековувеличивается на единицу, т,е.из предыдущего значения экстраполированной оценочной функции Р" вычитается значение 1 Ь 1 1, а к предыдущемузначению Р;прибавляется значение Ь 2 1;эесли в предыдущем цикле выполнялосьэлементарное приращение М, то в выражениях (1 ), (3) значение индекса увеличивается на единицу, т,е. к предыдущему значениям Е;) и Г прибавляютсяэ. эсоответственно значения ЬХ и 1 д 21;если в предыдущем цикле выполнялось 25элементарное приращение Ь 2, то в выражениях (2), (3) значение индексаувеличивается на единицу, т,е. из предыдущих значений ЕД, Р вычитаютсясоответственно значения 1 дк 1 и ду30Пример последовательного выполненияоперации при управлении отработкой шаговой траектории, определенной исходнымиданнымидХ:2, ЬУ=4, 1 д 21= .1, приведен в табл. 2. Последовательность операций, выпол няемых интерполятором, следующая, В подготовительном цикле вычисляются начальные значения оценочных функций Таблица 2.ЬХ ЬУ дЕ-3,5+12,5 Здесь в первом цикле получены начальные значения экстраполированных оценоч ных функций, по знакам которых (согласно табл, 1) определен первый элементарный шаг приращения траектории м. Во т,если РОэ энрРО,еслй Р. 0Прочерками в табл. 1 указаны знакиэкстраполированных оценочных функций, значения которых не влияют на онреце ление элементарных приращений ЬМ, ЬЧ, Ь 2.Из табл, 1 следует, что логическими условиями формирования управляющих сигналов, являются 5(Р РЭ, ЬсРз Рэ =1 (Чц С пля формирования сигнала д Х, 51 Ь Р. 51 п Г. -(8) э Ц 13 с пля формирования сигнала ЬЧэ щп Р., 51 п Г Ч 51 о Г . 811 -4 (Э)ц 1 к 1)для формирования сигнала д 2,втором цикле получены новые значенияэкстраполированнь х оценочных функцийисходя из того, что в первом цикле выполнялось элементарное прирашениедУ.По9Работу устройства рассмотрим напримере управления движением исполнительного органа при исхоцных цан,ных ЬХ=2,/сЪХ:4, 621=Я. приращений координат. В табл. 4 приведены опрации, послецовательно выполняемыеустройством при формировании управляших сигналов по выходам 12-22. Этисигналы вырабатывает блок 4 в эависимости от значений знаков оценочныхфункций, поступающих на входы блокапрограмм 4 по шинам 23, 24, 25 со знаковых разрядов регистров 8, 9 и 10.При поступлении на вход устройствапо шине 26 сигнала начала работы начнается установочный цикл. По шине 27вход устройства поступают тактирующисигналы. По первому такту установочнго (первого, фиг. 5) цикла блок 4 выбатывает сигналы на выходах 13, 17,18 и 19. Сигнал на выходе 13 соотвествует чтению канала с ацресом, определенным сигналами, поступающими навыходы 17, 18 и 19. Таким образом,по первому такту данные 1 ьХпостулающие на вход шины 11 устройствапо шинам 11 через мультиплексор 1,засылаются в сумматор 2. По второмутакту этого цикла блок 4 вырабатываесигналы на входах и вьиоцах 12 н 19,Сигнал на вхоце 12 соответствует эанесению содержимого сумматора 2 водин иэ регистров, адрес которогоопределяется набором сигналов на выхдах 17, 18, 19 и дешифратором 3. Таким образом по второму такту данные дХ 1 заносятся в регистр 5. Аналогично по третьему такту данные 1 ц 1поступающие на вход устройства по шинам 11, заносятся в сумматор 2, а почетвертому такту эти данные заносятсяв регистр 6. По пятому такту даннйЛ,поступающие на вход устройствапо шинам 11, заносятся в сумматор 2,а по шестому такту эти цанные заносся в регистр 7, По седьмому тактугистры 8, 9 и 10 устанавливаются в, нулевое состояние. По восьмому тактублоке 4 вырабатывается сигнал концацйкда и блок 4 подготовлен к выполнению подготовительного (второго, фиг.цикла,По первому такту подготовительног. (второго, фиг. 5) цикла блок 4 формисигналы на выходах 13, 15 и 18. Синал на выходе 15 поступает на управлщий вход сумматора 2 в вице команды, "Вычесть", Таким образом, по этом 1037214 10такту из авнкых (АЕ 1 находящихся всумматоре 2 после выполнения пятоготакта предыдущего цикла, вычитаютсяданные 1 й ., поступающие на вход суме 5 матора 2 через мультиплексор 1 иэрегистра 6,ю , По второму такту подготовительногоцикла блок 4 формирует сигналы навыходах 12, 16, 17, 18, Сигнал на вы10 хоце 16 поступает на управляющий входсумматора 2 в виде команцы сдвигасодержимого сумматора (кроме знакового разряда) на один раэряц вправо. Полученное в сумматоре 2 значение экстраи- полированной оценочной функции5 эна заносится в регистр 8, так как на вхоце дешифратора 3 в это время поступаюто- сигналы с выходов 12 и 17 и 18 блоФ- ка 4, указывающие адрес регистра 8.Потретьему,четвертому и пятому тактамт подготовительного никла данные,. 1 Й Еиз регистра 7 через мультиплексор 1заносятся в сумматор 2, затем иэ этихданных вьгчитаются данные дХпоступающие через мультиплексор 1 на входсумматора 2, и полученный результатсцвигается (кроме знакового разряца)на один разряц вправо. Полученное знат чение экстраполированной оценочной функ-30 ции Г 11 снс,у,заносится в регистр 9.э.восьмому тактам поцготовительн огоникла данные АХ 1 из регистра 5 черезо- мультиплексор 1 заносятся в сумматор 2,35 затем иэ этих данных вычитаются цанные йУ 1. После сдвига ( кроме знаксвого разряда) полученного результатазначение экстраполированной оценочнойфункции Г ,ц заносится в регистр 10.э40 По значениям знаков, полученных экстраполированных оценочных функций блок 4ые на шине 21 сформирует сигнал гХ покоторому исполнительный орган отработает шаг из точки А в точку В (фиг. 3).ят.45 По последнему такту цикла сформулируется сигнал конца цикла и блок 4 подготавливается к выполнению рабочегов, цикла,Каждый иэ .рабочих циклов определя 50ется знаками экстраполированных оценочных функций, хранимых в регистрах 8, 9,10 и вычисляемых согласно соотношео киям (73, (8), (9). В зависимости отрует. этих анаков блок 4 формирует управляющие сигналы на выходах 12 22, Наприяю мер, если знаки всех экстраполированныхоценочных функций имеют отрицательноеу аначение то в знаковых раэряцах регисъ11 10372 ров 8, 9 и 10 установлены единичные значения. По первому такту рабочего (третьего, фиг. 3) цикла блок 4 формирует сигналы на выхоцах 13, 17 и 18,поэтому содержимое экстраполированной оценочной функции Р ,из регистра 10эзаносится через мультипликатор 1 в сумматор 2. По второму такту к соцержимому сумматора 2 прибавляются цанные 1 Ь 21, так как на выходе 14 блок 4 1 О установил сигнал, который поступает на вхоц сумматора 2 в вице команцы на сложение, а цанныеЫиэ регистра 7 через мультиплексор 1 поступают на вход сумматора 2, По третьему такту 35 содержимое сумматора 2 заносится в регистр 10, По четвертому, пятому и шестому тактам вычисляется новоезначение экстраполированной оценочной функции Г, которое заносится в ре гистр 8. В конце этого цикла по знакам экстраполированных оценочных функций блок 4 вырабатывает сигнал 4 Х,который по шине 20 поступает на выхоц интерполятора, и исполнительный орган выпол няет шаг иэ точки В в точку С .(фиг. 3).В послецующих рабочих циклах на выхоце иитерполятора формируются управляющие сигналы ЬМ, а 2,дЧ а исполнительный орган выполняет послецователь- ЗО но из точки С в точку , иэ точки Р в точку Е иэ точки Е в тоЧку Г, Вы полнение рабочих циклов процолжается цо тех пор, пока не буцет отработан весь отрезок шаговой траектории. После этого на вхоц устройства по шине 28 поступает сигнал конца работы, и интерполятор готов по новым начальным паиным приступить к формированию управляющих сигналов на исполнительный о ган.На фиг. 4 о привецен пример интерполирования прямой АС с помощью,иэ. вестного интерполятора на оцном элементарном кубе. Исполнительный орган первый шаг выполнит в точку Э (по оси Х), а второй шаг - в точку Е, которая находится на расстоянии К 2 Ь от прямой АС, зцесь Ь - гаш сетки, На фиг, 4 о привецен пример интерполирования той же прямой с помощью прецложенного интерполятора. Первый шаг выполнится в точку В, а второй - в точку С, при этом точка В нахоцится на расстоянии 0,5 /2 Ъ от прямой АС, т,е. предложенный интерполятор обеспечивает в цва раза выше точность расчета проме жуточных точек траектории по сравнению с известным.Трехкоорцинатный линейный интерпо лятор повышает в цва раза точность управления отработкой линейной траектории и обеспечивает максимальную точность управления отработкой траектории для выбранного шага цискретизации исходных цанных.