Трехкоординатный линейный интерполятор

О)ОЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСН УБЛИК С 05 В 19/1 ЗОБРЕТ 4, ва СССР1970,СССР1982.СССР1982. разности координатных приращений 15,16, два регистра разности координатных приращений 17, 18, блок управления коммутаторами 19 и логическийкоммутатор 20. Трехкоординатный линеный интерполятор обладает достаточновысоким быстродействием благодаря одновременности интерполяций по тремкоординатам, высокой точностью интерполяции (менее 0,5 дискретности) иширокими функциональными воэможностями, что позволит его испольэовать всоставе УЧПУ второго класса по ГОСТУ21021-85 (типа БС) цля токарных и фрэерных станков основных классов.1 эп ы, Зил. ф-л ОО СФ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ТРЕХКООРДИНАТНЫЙ ЛИНЕЙНЫИ ИНТЕРПОЛЯТО(57) Изобретение относится к областиавтоматики и вычислительной техникии может быть использовано в устройствах числового программного управления станками и графических устройствах ввода-вывода вычислительных машин, Целью изобретения является реализация интерполяции в трехмерномпространстве, т.е. возможность произ водить интерп ка не только плоскости но ном пространслинейный инте сдвиговых регращений 1,2,3ния 5,6,7,8, матора 9, 10,оценочной фун татора 13,14,ляцию заданного отреза двухмерной дискретной и в трехмерном дискретве. Трехкоординатный полятор содержит четыре стра координатных причетыре блока сравненакапливающих сумва блока анализа знака ции 11,12, два коммудва блока анализа знакаИзобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в устройствах числового программного управле ния станками и в графических устройствах ввода - вывода вычислительных машин.Цель изобретения - реализация интерполяции в трехмерном пространстве. 10На фиг. 1 приведена структурная схема линейного трехкоординатного интерполятора; на Фиг. 2 - структурная схема логического коммутатора; на фиг. 3 - пример аппроксимируемой 15 прямой в трехмерном дискретном пространстве.Линейный трехкоординатный интерФ полятор состоит из четырех сдвиговых регистров 1 - 4 координатных прира щений, четырех блоков 5 - 8 сравне" ния, двух накапливающих сумматоров 9, 10, двух блоков 11, 12, анализа знака оценочной функции, двух коммутаторов 13, 14, двух блоков 15, 16 анализа 25 знака разности координатных приращений, двух регистров 17, 18 разности координатных приращений, триггера 19 управления и логического коммутатора 20. 30Логический коммутатор 20 (Фиг.2) содержит дешифратор 21, шесть элементов И 22 - 27 и три элемента ИЛИ ,28 - 30, причем первый и второй входы дешифратора 21 являются третьим и четвертым входом логического коммутатора блока 20, первый, второй, пятый и шестой входы логического коммутатора являются соответственно вторыми входами элементов И 24 и 26, 22, 40 27, 23 и 25.Интерполятор работает следующим образом.От ЭВМ на первый вход сдвигового регистра координатных приращений 1 поступает модуль проекции интерполируемого отрезка на ось абсцисс -1 В Х 1, на первые входЫ сдвиговых регистров 2,3 координатных приращений.-модуль проекции,интерполируемого отрезка на ось ординат 1 дУ 1, на первый вход сдвигового регистра 4 координатных приращений - модуль проекции интерполируемого отрезка на ось аппликат - Л 21Для определения наибольшеи из трех проекций в накапливающем сумматоре 9 вычисляется разность координатных приращений1 Л Х 1 и 111:= а Х 1- 1 л 1. (1) В накапливающем сумматоре 10 вычисляется разность координатных при- Ращений= 1 д 1-1 а" 1. (2)Модули разности д и ) записываютсяв регистры 17 и 18 разности координатных приращений соответственно, Затем для определения направления первого шага аппроксимации вычисляютсяначальные значения двух оценочныхфункций в зависимости от знака разностей координатных приращенийиВ случае, когда 0, 1(О, что,соответствует двум вариантам выбора оценочных функций Р(Х,У); Р(Х,2) либоР(Х,2); Р(У,2), необходимо вычислитьразность Х=1 Лл 1 - 1321, Если К)0, то далее вычисляются оценочные функции Р(Х,У) иР(Х,2), если К(О, товычисляются Р(Х,2), Р(У,2).Для вычисления значений оценочных функций содержимое регистра самой большей проекции сдвигается на один разряд в сторону младших разрядов (т.е. она уменьшается в два раза) и из полученного значения в сумматорах 9 и 1 О соответственно вычисляются два начальных значения оценочных Функций.Затем осуществляется перезапись разности координатных приращений из регистров 17 и 18 в те регистры, где хранятся большие проекции. На этом заканчивается подготовительный этап, предшествующий собственно процессу интерполяции. В сдвиговых регистрах1 - 4 координатных приращений записаны разности координатных приращений и значения меньших проекций, в сумматорах 9 и 10 - начальные значения оценочных функций.Блоки 11 и 12 анализа знака оценочной функции в процессе интерполяции задают направления генерируемого перемещения и характер следующей за ним арифметической операции по расчету очередного значения оценочной функции, Если оценочная функция боль ше нуля, то по первому выходу блока 11 анализа знака оценочной Функции и по второму выходу блока 12 анализа знака оценочной Функции посылаются сигналы на логический коммутатор 20, который генерирует элементарное перемещение по направлению оси большей координаты н одновременно с этим вычисляются новые значения оценочныхфункций в сумматорах 9 и 10 соответственно, Для этого из предыдущего значения оценочной функции вычисляется значение меньшей проекции.Если значения оценочных функций меньше нуля, то по второму выводу блока 11 анализа знака оценочной функции и по первому выходу блока 12 анализа знака оценочной функции посы лаются сигналы на логический коммутатор 20, который генерирует комбинированное элементарное перемещение (совместно по осям Х,У либо Х,Е либо У,2), и в сумматорах 9 и 10 к преды дущему значению оценочных функций прибавляется модуль разности координатных приращений,На фиг. 3 изображен конкретный пример последовательного выполнения аппроксимации при управлении обратной шаговой траектории, определенной исходными данными;дХ 1=6, ДУ =5,лс. (=3. 25 Формула изобретения 1. Трехкоординатный линейный интерполятор, содержащий первый и вто- ЗО рой сдвиговые регистры координатных приращений, выходы которых соединены с входами первого и второго блоков совпадения, выходы которых соединены с входами накапливающего сумматора, выходом подключенного к входу регистра разности координатных приращений, выход которого соединен с блоком анализа знака разности координатных приращений, выходы которых под О ключены к входам сдвиговых регистров координатных приращений, а выходы блока анализа знака оценочной функции соединены с входами первого и второго блоков совпадения, о т л и ч а ю - 45 щ и й с я тем, что, с целью реализации интерполяции в трехмерном пространстве, дополнительно введены третий и четвертьп сдвиговые регистры координатных приращений, третий и четвертьп блоки совпадения, первый и второй коммутаторы, второй накапливающий сумматор, второй регистр разности координатных приращений, второй блок анализа знака разности координат- ных приращений, второй блок анализа знака оценочной функции, триггер управления и логический коммутатор, выходы которого являются выходами интерполятора, а первый и второй входысоединены с выходами триггера управления, первый вход которого соединенс выходом первого накапливающего сумматора, а второй вход - с выходомвторого накапливающего сумматора, первый вход которого соединен с выходомтретьего блока совпадения, первыйвход которого подключен к первому выходу второго блока анализа оценочнойфункции и к пятому входу блока выходной логики, третий вход которого соединен с первым выходом первого блокаанализа знака оценочной функции, второй выход которого подключен к четвертому входу логического коммутатора, шестой вход которого соединен свторым выходом второго блока анализазнака оценочной функции и с первымвходом четвертого блока совпадения,выход которого подключен к второмувходу второго накапливающего сумматора, а второй вход соединен с выходомчетвертого сдвигового регистра координатных приращений и с вторым входомпервого коммутатора, выход которогоподключен к втсрому входу второго блока совпадения, первый вход которогосоединен с выходом второго сдвиговогОрегистра координатных приращений, атретий вход соединен с первым выходомтриггера управления, второй выход которого подключен к третьему входувторого коммутатора, выход которогоявляется вторым входом третьего блока совпадения, второй вход соединенс выходом первого сдвигового регистра координатных приращений, а первыйвход подключен к выходу третьегосдвигового регистра координатных приращений, первый вход которого соединен с первым входом второго сдвигового регистра координатных приращенийи является вторым входом интерполятора, а второй вход подключен к второмувыходу второго блока анализа знакаразности координатных приращений,вход которого соединен с выходом второго регистра разности координатныхприращений, вход которого соединен свыходом второго накапливающего сумматора, а первый выход второго блокаанализа знака разности координатныхприращений подключен к второму входучетвертого сдвигового регистра координатных приращений, первый вход которого является третьим входом интерполятора.1437834 Р и/п Возможные ва- Разности коОценочные функции ординатных приращений рианты Р(Х,У); Р(Х,Е) Р(Х,У); Р(Х,Е) Р(Х,У); Р(У, Е) Р(Х,У), Р(У,Е) Р(Х,Е); Р(У,Е) Р(Х,2); Р(У,Е) 1)0; 3)0 з)0; З О д 0; 3)01 О; 30 д 0; 30 )0; 30 1 д Х)дУЛЕ 2 ВХОДЕ)ДУ 3 ДУЛХ)ЛЕ 4 дУ 762)дХ 5 Д ЕЛУ)ДХ 6 Д 27 ЛХ)ЙУ 2. Интерполятор по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что логический коммутатор содержит шесть элементов И, три элемента ИЛИ и дешифратор, первый и второй входы которого являются третьим и четвертым входами логического коммутатора, первый выход которого является выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к первому выходу дешифратора, первому входу третьего элемента И ипервому входу пятого элемента И, второй вход которого является шестым входом логического коммутатора и соединен с вторым входом шестого элемента И, первый вход которого подключен к второму выходу дешифратора, к второму входу второго элемента ИЛИ и к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом второго элемента И, второй вход которого подключен к второму входу первого элемента И и является первым входом логического коммутатора, второй выходкоторого является выходом второгоэлемента ИЛИ, первый вход которогоподключен к выходу третьего элемента И, второй вход которого являетсявторым входом логического коммутатора, третий выход которого являетсявыходом третьего элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходомпятого элемента И, второй вход - с 15 выходом шестого элемента И, а первыйвход подключен к третьему выходу дешифратора, к первому входу второгоэлемента И и к первому входу четвертого элемента И, выход которого сое динен с третьим входом второго элемента ИЛИ, а второй вход является пятым входом логического коммутатора.1431834 О,ОР Риз дактор О.Спесивых аказ 5891 4 Тираж 866 Под ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыт 035, Москва, Ж, Раушская наб.исноеСССР д. 4/ изводственно-полиграфическое предпри Проектн Ужгоро и оставитель Е.Титовехред Л.Сердюкова Корректор О.Кравцов