Устройство для формирования шаговых траекторий

(23) ПриоритетСт 05 В 19/18 3 Ъеударетинный комнтет СССР ло делам нзавретеннй и втнрытнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ШАГОВЫХ ТРАЕКТОРИЙУстройство относится к устройствамавтоматики и вычислительной техники .и может быть использовано цля формирова ния траекторий движения исполнительных органов, например, в чертежнь-графичес ких автоматах ипи металлорежущих станках.Известно устройство цля формирования траекторий, в котором расчет щаговых траекторий выполняется с использованием знаков оценочной функции.В этом устройстве цля опрецеления момента окончания процесса формирования траекторий используются реверсные счетчики, что усложняет устройство.15Наиболее близким по технической сущности к изобретению является линейныйинтерполятор с оценочной функцией, сэпержащий сумматор с блоком анализа знака, коорпинатные сумматоры с блокамивентилей, блок конца интерполяции, программный блок и коорцинатные регистры,Сущность формирования траекторий с помощью этого интерполятора заключается в расчете узловых точек с использованием оценочной функции, причем сово купность узловых точек представляет пря молинейную траекторию 2.Недостатком этого интерполятора является то что он сложен, так как цля определения момента окончания процесса формирования шаговой траектории в нем йспользуются.координатные регистры, счетчики приращений коорпинат, блоки вентилей и блок конца интерполяции .Цель изобретения - упрощение и повышение точности устройства. Поставленная цель постигается тем, что в устройство цля формирования щаговых траекторий, соцержащее сумматор и счетчики, ввецены блоки элементов зацержки, элементы 2 И-ИЛИ и ИЛИ, информационные выходы счетчиков поцключены к информационным вхоцам сумматора, первый выход знакового разряца которого поцключен к вхопу первого блока элементов запержки и к счетному вхопу первого счетчика, а второй выходкаждой координате, Блоки 4 и 5,выполненные, например, в виде трехразрядных регистров сдвига, служат для задержки управляющих импульсов, поступающих со знакового разряда сумматора 1. Элемент 2 И-ИЛИ 6 предназначен для анализа импульсов, поступающих со знаковых разрядов сумматора через блоки элементовзадержки, и выработки сигналов (по ши нам 17 и 21 одновременно), если навход любого из элементов И одновременно поступает два сигнала с линией задержек. Элемент ИЛИ 7 служит для формирования сигнала окончания процесса формирования шаговой траектории,.Формирование шаговой траектории выполняется с использованием вычисленийзначений оценочной функции в соответствии с выражением:ппС и.-Г и Р,5(о-й)=г",згде .- экстраполированная оценочная.функций в узловых точках 1, , ЬХ,ЬХ; - текущие значения приращений координат отрезка формируемой траектории,ЬХ,Ь 1 - начальные значения приращенийкоординат; :О =О, - индексы узловых точек шаговой траектории; и, иколичество элементарных шагов по координате . и соответственно, выполненных цри формировании шаговой траектории.При реализации выражения (1 )следует учитывать, что при=Я,значение Ьюо =О, при=0 значение АХ 0=0, при 1 =1, значение Ж== И -1, при=1 значение ЬХ=ЬХ -1и затем при ) 1, ) 1 значения ЬХ и4дЪвычисляются с помощью рекуррентного соотношения ИРЬХ; 1й =й.1 -1. Правило расчета оценочной функции с помощью выражения (1) следующее:Эесли Р, то значение в следующем цйкле увеличивается Ча единицу, если Р. (О, то в следующем цикле знаЭчениеувеличивается на единицу.Правило формирования шаговой траектории следующее: при выполнении условия, что знак оценочной функции не изменился по отношению к знаку оценочной функции в предыдущем цикле, выполняется элементарный шаг или по координате х, если з предыдущем цикле0 или по коорЭдинате , если в предыдущем цикле Г(0, При выполнении условия, что знак оценоч 3 930262знакового разряда - к входу второгоблока элементов задержки и к счетномувходу второго счетчика, выходы перепол-нения счетчиков подключены к входамэлемента ИЛИ, первые выходы блоковэлементов задержки подкпюченьк управляющим входам сумматора, а вторые выходы - к соответствующим входам элемента 2 И-ИЛИ.На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - шаговая траектория, сформированная с помощью устройства.В состав устройства входят сумматор1, счетчики 2 и 3 приращений координат,блоки 4 и 5 элементов задержки, элементы 2 И-ИЛИ 6 и ИЛИ 7. Входы устройства шинами 8 и 9 подключены к числовым входам счетчиков 2 и 3 соответственно. Информационные выходы обоих счетчиков подключены к информационным входамсумматора. Первый выход знакового разряца сумматора шиной 10 подключен ксчетному входу счетчика 3 и к входублока 4 элементов задержки. Второй выход знакового разряда сумматора шиной11 подключен к счетному входу счетчика2 и к входу блока 5 элементов задержки.Выходы переполнения счетчиков 2 и 3шинами 12 и 13 подключены к входамэлемента ИЛИ 7,Первый выход блока 4 элементов задержки подключен шиной 14 к первомууправляющему входу сумматора 1, второйвыход шиной 15 подключен к первомувходу элемента 2 И-ИЛИ 6, а третий выход шиной 16 - к второму входу элемента 2 И-ИЛИ 6 и к выходной шине устройства 17.Первый выход блока 5 элементов за 40держки подключен шиной 18 к второмууправляющему, входу сумматора, второйвыход шиной 19к третьему входуэлемента 2 И-ИЛИ 6, а третий выходшиной 20 - к четвертому входу элемента 2 И-ИЛИ 6 и к выходной шине устрой 45ства 21. Выход элемента ИЛИ 7 подключен к выходной шине устройства 22.Первый и четвертый входы элемента2 И-ИЛИ 6 являются входами первогоэлемента И, а второй и третий входыэлемента 2 И-ИЛИ 6 являются входамивторого элемента И.Сумматор 1 служит для вычислениязначения оценочной функции в узловыхточках шаговой траектории и выработкиуправляющих импульсов на выход устройства. Счетчики 2 и 3 служат для вычисления текущих значений приращений по5 930262 6ной функции изменился на противополож- ной функции без формирования элеменный, по отношению к знаку оценочной тарных шагов по координатех Н 1 функции в предыдущем цикле, выполняег- Пример выполнения расчетов и формися элементарный комбинированный шаг, рования импульсов при отработке шаговой т, е. по координатам х иодновременно,5 траектории с исходными данными ах 12, После выполнения комбинированного шага=3, РО,5(М-М)=4,5 приведен в выполняется один цикл расчета оценоч- , таблице.+0,5-0+О, 5 0 0-1= 1 10 0 2 1 0 3 2 0 4 2 1 5 3 1 6 4 1 7 5 1 8 6 1 9 7 1 10 7 2 11 8 2 Устройство работает следующим оЬ- разом.В исходном состоянии счетчика 2 и 3 сумматор 1 и блоки 4 и 5 находятся в нулевом состоянии. В подготовительном цикле на входы устройства по шинам 8 и 9 поступают приращения ЬХ и ЬЪ соответственно (например, дх =12, дз =3), а сумматор 1 - начальное значение оценочной Функции Р о =( дх - дч ) 0,5 4,5Э(первый цикл таблицы, столбец 4).Так как значение знака сумматора 1 положительно, то на шине 11 вырабатывается сигнал, который поступает на счетный вход счетчика 2 текущего приращения ЬХ и на вход блока 5,. При этом из соцержимого счетчика 2 вычитается единица, и в нем образуется число 12-1=11 (таблица, цикл 1, столбец 5) Задержанный на такт сигнал со знакового разряаа (шина 11) поступает по шине 19 на вход элемента 2 И-ИЛИ 6, однако на выход этого элемента сигналы не постулают, так как на втором его входе в это время сигнал отсутствует. На выход устройства сигналы по шинам 17 и 21 также не поступают.Во втором цикле работы устройства на управляющий вход сумматора 1 по шине 18 с блока 5 элементов задержки поступает сигнал вычитания, и из содержимого сумматора 1 вычитается содержимое счетчика 3, т. е, из значения оценочной функции вычитается значение при ращения Ь" При этом в сумматоре 1образуется число 4,5-3 ь 1,5. Знак сумматора 1 в этом цикле остался положительным, и на вхоа блока 5 снова поступает сигнал, а сигнал, который поступаетна вхоа этого блока в предыаущемцнк ле, появляется на выходных шинах 19и 21, что соответствует формированиюэлементарного шага дХ исполнительныморганом, формирующим траекторию. На фиг. 2 показан этот шаг (из точки 0 в точку А). В этом же цикле сигнал со7 930знакового разряда сумматора 1 поступаетна счетный вход счетчика 2, из содержимого которого вычитается единица, ив нем образуется новое число 11-1=10,(таблица, цикл, 2, столбец 5),В третьем цикле на управляющий входсумматора по шине 18 снова поступаетсигнал на вычитание, и из содержимогосумматора 1 вычитается содержимое счетчика 3. Таким образом, в сумматоре 1 ообразуется число 1,5-3=1,5, Знак содержимого сумматора изменяется по отношению к знаку, который он имел в предыдушем цикле. По шине 10 со знаковогоразряда сумматора поступает сигнал насчетный вход счетчика 3 и на вход блока4. С выхода блока 4 сигнал по шине 15поступает на первый вход элемента2 И-ИЛИ 6, а на четвертый - по шине20 сигнал с блока 5, Таким образом,на выходах элемента 2 И-ИЛИ 6 вырабатываются сигналы, которые по шинам17 и 21 поступают на выход устройства,в соответствии с которыми выполняетсяэлементарный комбинированный шаг източки А в точку В (рис. 2). Послеэтого блоки 4 и 5 устанавливаются в исходное состояние, В этом же цикле из содержимого счетчика 3 вычитается единица, и в счетчике 3 образуется числозо3-1=2.Таким образом, работа устройствапродолжается до тех пор, пока в счетчиках 2 и 3 не образуется нуль.В следующем (после этого состояниясчетчиков) цикле из содержимого одногоиз счетчиков вычитается единица, и навыходе этого счетчика, например, пошине 12, появляется сигнал, которыйпоступает на вход элемента ИЛИ 7. С выхода этого элемента по шине 22 постуюпает сигнал, который свидетельствуето прекращении процесса формированиятраектории, и все устройство устанавливается в исходное состояние.Эффективность предлагаемого устройства состоит в том, что в нем для определения момента окончания процесса фор 262 8мирования шаговой траектории используется один логический элемент ИЛИ вместо двух координатных регистров, двух блоков вентилей и блока конца интерполяции, чтозначительно сокращает количество оборудования.По сравнению с известным интерполятором предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность формирова ния траектории за счет исключения из расчетной траектории узловых точек, наиболее удаленных от идеальной прямой линии, являющейся аналогом шаговой траектории. При этом сглаживание траектории осуществляется с использованием простых блоков элементов задержки и одного элемента 2 И-ИЛИ.формуоа из обретен ияУстройство дпя формирования щаговых1траекторий, содержащее сумматор и счетчики, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью упрощения и повышения точностиустройства, в него введены блоки элементов задержки, элементы 2 И-ИЛИ и ИЛИ,информационные выходы счетчиков подключены к информационным входам сумматора, первый выход знакового разряда которого подключен к входу .первогоблока элементов задержки и к счетномувходу первого счетчика, а второй выходзнакового разряда - к входу второгоблока элементов задержки и к счетномувходу второго счетчика, выходы переполнения счетчиков подключены к входамэлемента ИЛИ, первые выходы блоковэлементов задержки подключены к управляющим входам сумматора, а вторые выходы - к соответствующим входам элемента 2 И-ИЛИ,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Авторское свидетельство СССР% 481023, кл, 5 05 В 19/18, 1973,2 Авторское свидетельство СССР030262 аказ 3469/62 Тираж 908 ВНИИПИ Государственного ксмитет по делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушока