Цифровой интерполятор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ф,В: Ъ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнительное к авт. свид) Заявлено 02.10,81 (21) 334 18-24 М Кз 6 05 В 19/18 С 05 В 19/415 ки М 9 исоединением зая уларственныи комитет СССР 1 леллм изобретений и открытий,Т.Горб 71) Заявител 54) ЦИФРОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТ в Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано в системах числового программного управления станками.Известен круговой интерполятор,содержащий накапливающий сумматор,соединенный с выходами двух реверсивных счетчиков, с блоком сравнениякоординат, блоком сравнения с радиусом и блоком выбора сектора, соединенным с генератором 1 .Известен также линейный интерполятор, содержащий коммутатор, соеди"ненный с двумя регистрами, схемойсравнения, блоком управления и с последовательно соединенными делителем,блоком памяти, двоичным сумматором,накапливающим сумматором и выходнымкоммутатором 2.Недостатком этих интерполяторовявляется большая сложность, обусловленная применением специальных зна- .ковых разрядов арифметических узлов,и йизкое быстродействие, связанное снеобходимостью выполнения несколькихвычислительных тактов для размещенияединичного приращения координат прикруговой интерполяции,Наиболее близким техническим решением к изобретению является интерполятор, содержащий вводное устройст о,соединенное с координатными регистрами и блоком задания скорости, подклю 5 ченный к накапливающему сумматору че"рез блок определения знака оценочнойфункции, причем координатные регистры через элемент И-ИЛИ и НЕ подсоединены к накапливающему сумматору 3) .Недостатком известного интерполятора является его сложность и уменьшение быстродействия при круговой интерполяции. Это связано с тем, что всоответствии с выражением круговойинтерполяции по оценочным функциям15Р(2 Х.+ 1)- Е . (,2.-1) - . МЪт.Отекущие значения параметров интерполяции суммированием необходимо удваи"вать, для чего требуются дополнительные разряды сумматора и регистров,а также дополнительный такт (на сдвигили повторное суммирование). Усложняет интерполятор также использованиеспециальных знаковых разрядов, по которым устанавливается текущее значение знака оценочной функции,. Целью изобретения является упрощение интерполятора, что приводит такЗ 0 же и к повышению его быстродействия.Поставленная цель достигается тем,что цифровой интерполятор, содержащий первый элемент НЕ, элемент задержки, блок ввода программы, соединенный входом с запускающим входом интерполятора, первым выходом - с входом блока задания скорости, а вторымивыходами - с установочными и первыми управляющими входами координатныхрегистров, подключенных выходами кпервым входам элемента И-ИЛИ, ныход 10которого соединен с информационнымвходом накапливающего сумматора, связанного командным входом с выходомблока задания скорости, а выходом -с первым входом первого элемента И 15и через второй элемент НЕ - с первымвходом второго элемента И, выход которого подключен к В-входу первогоВБ-триггера, связанного с Б-входомс выходом первого элемента И, содержит три элемента И, элемент ИЛИ,триггер со счетным нходом, элементЗАПРЕТ и второй ВБ-триггер, Б-входкоторого соединен с запускающим входом интерпалятора, В-выход - с управляющим входом элемента ЗАПРЕТ ис первым входом элемента ИЛИ, а Ввход - с вторыми входами первого ивторого элементов И, с выходом элемента задержки и через триггер сосчетным входом - с первым входом третьего элемента И, подключенного выходом к управляющему входу накапливающего сумматора, а вторым входом -к третьеМу выходу блока ввода программы и к первым входам четвертого ипятого элементов И, соединенных вторыми входами с входом элемента задержки и с выходом блока задания скорости, информационный вход элементаЗАПРЕТ подключен к Я-выходу первого 40ВБ-триггера, а выход - к второму входу элемента ИЛИ, соединенного выхо"дом с вторым входом элемента И-ИЛИ,с выходом интерполятора, с третьимвходом пятого элемента И и с входом 45первого элемента НЕ, выход которогоподключен к третьему входу элементаИ-ИЛИ, к третьему входу четвертогоэлемента И и к выходу интерполятора,причем выходы четвертого и пятогоэлементов И соединены с вторыми управляющими входами соответствующихкоординатных регистрон,На чертеже представлена Функциональная схема интерполятора.55Интерполлтор содержит координат" ные регистры 1 и 2, элемент И-ИЛИ 3, накапливающий сумматор 4, третий элемент И 5, триггер б со счетным входом, четвертый 7 и пятый 8 элементы И, блок 9 задания скорости, элемент 10 задержки, элемент ИЛИ 11, первый элемент НЕ 12, первый 13 и второй 14 элементы И, второй элемент НЕ 15, первый ВБ-триггер 16, элемент 65 ЗАПРЕТ 17, второй ВБ-триггер 18 и блок 19 ввода программы.Принцип работы интерполятора заключается в следующем,На младший разряд накапливающего сумматора при круговой интерполяции текущие значения операндов после их удвоения (сдвига) не воздействует и этот разряд суммирует в накапливающем режиме единицу, что позволяет путем введения триггера со счетным входом реализовать функцию младшего разряда сумматора, при этом текущие значения операндов окажутся сдвинутыми па отношению к добавочному разряду на разряд в сторону старших, т,е, удвоенными, При линейной интерполяции работа триггера может быть заблокирована, в этом случае па отношению к разрядам сумматора операнды оказываются не сдвинутыми. При выполнении операций в соответствии с выражениями для линейной и круговой интерполяции по оценочной Функции прямой код операнда меняется на дополнительный и обратно при кажцой смене знака оценочной функции и, следовательно, суммирование дополнительных кодов после смены знака исключается. Это позволяет заменить операции над знаковыми разрядами простой идентификацией наличия или отсутствия сигнала Перенос на выходе сумматора, а, следовательно, исключить знаковые разряды. Несоответствие знака оценочной функции сигналу Перенос при начальном ходе ликвидиру" ется его детерминированием. Интерполятор работает следующим образом.При поступлении на блок 19 сигнала Пуск информация программоносителя блока 19 дешифрируется и на его выходах возникают информационные и управляющие сигналы, при этом при линейной интерполяции в регистр 1 запи" сывается в прямом коде заданное перемещение по первой координате (например ах) и в регистр 2 - обратный код заданного перемещения по второй координате (например ДЕ); при круговой интерполяции в эти регистры записываются соответственно прямой и обратный коды параметров интерполяции1111 и 1 ( фПри линейной интерполяции блок 19 на выходе круговая интерполяция формирует запрещающий сигнал и элементы И 5, 7 и 8 отключены, Таким образам, на управляющий нход (переноса) сумматора 4 при обработке участка линейной интерполяции сигналов передаваться не будет, Сигнал Пуск устройства 19 поступает также на .Б- вход триггера 18 и переводит его н состояние Б, в результате запрещающий потенциал поступает на управ1003022 ляющий вход элемента 17 и запрещает передачу управляющего сигнала от триггера 16,Таким образом, перед поступлением первого командного импульса от блока 9 на элемент И-ИЛИ 3 поступит сигнал, разрешающий передачу содержимого регистра на информационный вход (суммирования)сумматора 4,Первый командный импульс, поступивший от блока задания 9, поступает на командный вход (суммирование) сумматора 4 и записывает содержимое регистра 2 в сумматор 4. Таким образом, блокирующий сигнал с триггера 18 обеспечивает принудительный шаг по первой коор динате, так как в соответствии с алгоритмом оценочной функции для линейной интерполяции шаг координаты противоположен заносимой в сумматор координаты: 20 Формула изобретения Цифровой интерполятор, содержащийпервый элемент НЕ, элемент задержки,блок ввода программы, соединенныйвходом с запускающим входом интерполятора, первым выходом - с входомблока задания скорости, а вторыми выходами - с установочными и первыМиуправляющими входами координатных ре"гистров,подключенных к первым входаМэлемента И-ИЛИ,выход которого соеди"нен с информационным входом накапливающего сумматора, связанного команд"5 ным входом с выходом блока заданияскорости,а выходом - с первым входомпервого элемента И и через второйэлемент НЕ - с первым входом второго элемента И, выход которого под 0 ключен к К-входу первого КЯ-тригге"ра, связанногоЯ-входом с выходомпервого элемента И, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью упрощения интерполятора, он содержит три 45 элемента И, элемент ИЛИ, триггер со.счетным входом, элемент ЗАПРЕТ и второй КЯ-триггер,Я-вход которого соединен с запускающим входом интерполято: ра,й-ьыход - с управляшщим входом эле-, 50 ммента ЗАПРЕТ и с первым входом элемента ИЛИ, а К-вход - с вторыми входами первого и второго элементов И,с выходом элемента задержки и черезтриггер со счетным входом - с первыМвходом третьего элемента И, подключенного выходом к управляющему входунакапливающего сумматора, а вторымвходом - к третьему выходу блока ввода программы, и к первым входам четвертого и пятого элементов И, соеди ненных вторыми входами с входом элемента задержки и с выходом блока задания скорости, информационный входэлемента ЗАПРЕТ подключен к Я"выходупервого КЯ-.триггера, а выход - к вто рому входу элемента ИЛИ, соединенного Первый командный импульс блока 9поступает также на вход элемента 10,а с его выхода на К-вход триггера 18и входы элементов И 13 и 14. Триггер18 переводится в состояние К, сигналблокировки с входа элемента 17 снимается, и Элемент ИЛИ 11 подключентеперь через элемент 17 к триггеру16, Так как при первом принудительном ходе сигнал на выходе Переноссумматора 4 не возникает, то черезэлемент НЕ 15 разрешающий сигнал поступает на второй вход элемента И 14,и сигналом с его выхода триггер 41 б переводится в состояние Р. Сигналс выхода триггера 16 через элементы17 и 11 подключит теперь к входамсумматора 4 через элемент 3 выходырегистра 1, При последующих шагахпередачи на суммирование содержимогорегистров 1 или 2 зависит от возникновения или отсутствия сигнала Перенос на выходе сумматора 4, Приэтом наличию сигнала соответствуетзначение оценочной Функции ИО, аего отсутствию - значение У(0,При круговой интерполяции разрешающий сигнал с выхода блока 19 подключает элементы и 5, 7 и 8. Черезэлемент И 5 на управляющий вход Перенос сумматора 4 теперь будет пе"редаваться содержимое дополнительного разряда сумматора, реализованногона триггере 6. Записанные в регистры1 и 2 параметры 1 и К круговой интерполяции теперь по отношению к дополнительному разряду сдвинуты на одинразряд в сторону старшего, что соответствует их удвоению, необходимомудля реализации алгоритма круговой ЬХ: при О(0и РДЕ:1 при О 0О =Е:бХ.-):ЬЕ.Ъ,О11 " ЙХ -ВЫХод при а 2 1Й 2 - выход при йх:1 интерполяции методом оценочной функции.Через элементы И 7 и 8 на регистры 1 и 2 поступают импульсы для преобразования параметров интерполяции,Первый принудительный шаг, независя"щий от состояния сумматора 4, выполняется аналогично рассмотренному прилинейной интерполяции. А последующиешаги выполняются по знаку оценочнойфункции, формируемому элементами 15,13, 14, 16, 17, 11 и. 12 по сигналуПеренос с выхоца сумматора 4.Таким образом, благодаря триггеру бпроизводится псевдоудвоение разрядности оборудования и при круговойинтерполяции максимальновозможныеперемещения не отличаются от максимальных перемещений при линейной интерполяции,1003022 10 ираж 872 Подписн ВНИИПИ Заказ 154 город, ул.Проектная, 4 Филиал ППП "Патент" выходом с вторым входом элемента ИИЛИ, с выходом интерполятора, с третьим входом пятого элемента И и с входом первого. элемента НЕ, выход которого подключен к третьему входу элемента И-ИЛИ, к третьему входу четвертого элемента И и к выходу интерполятора, причем выходы четвертого и пятого элементов И соединены с вторыми управляющими входами соответствующихкоординатных регистров,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 637783, кл, 6 05 В 19/18, 1976.2Авторское свидетельство СССР9 579599, кл. 6 05 В 19/18, 1975.3. СбСпособы подготовки программ и интерполятор для контурныхсистем числового управления станками. М., Машиностроение, 1970,с. 55-57, рис. 19 (прототип).