Линейно-круговой интерполятор

СОЮЗ СОВЕТСКИКСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 18 19 407 б 04 С 05 ИТЕТ ССС Й И ОТКРЫ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ ИЕ ИЗОБРЕТЕН ОП ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 3741/24-2402.8709.88. Бюл.(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах,числового программного управлениястанками и графических устройств вйода-вывода вычислительных машин. 11 елью изобретения является повышениеточности интерполяции. Эта цель достигается за счет начальной установкиинтерполятора ,К/2, где К - радиус интерполируемой окружностиЛинейно-круговой интерполятор содержитблок 1 ввода информации, регистр 2длины отрезка, блок 3 задания скорости, по каждой координате: первыеблоки 4 и 5 суммирования и вычитания, регистры памяти 6 и 7, регистрысуммы 8 и 9, первые 10 и 11 и вторые12 и 13 блоки совпадения, вторые. блоки 14 и 15 суммирования и вычитания,блоки сравнения 16 и 17, блок коммутации 18, элемент ИЛИ 19, элемент И20, блок сравнения 21, сдвигающий регистр 22, блок 23 проверки на нульпо координате Х, элемент ИЛИ 24,блок 25 проверки на нуль по координате У. 3 ил.Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может бытьиспользовано в системах числовогопрограммного управления станками и графических устройств ввода-вывода вычислительных машин.Цель изобретения - повышение точности работы интерполятора.На фиг, 1 представлена структурная 10 схема линейно-кругового интерполятора, на фиг, 2 и 3 - временные диаграммы работы в режиме линейной и круговой интерполяции.Линейно"круговой интерполятор со держит блок 1 ввода информации, регистр 2 длины отрезка, блок 3 задания скорости, по каждой координате: первые блоки 4 и 5 суммирования и вычитания, регистры 6 и 7 памяти, ре гистры 8 и 9 суммы, первые блоки 1 О и 11 совпадения, вторые блоки 12 и 13 совпадения, вторые блоки 14 и 15 суммирования и вычитания, блоки 16 и 17 сравнения, блок 18 коммутации, 25 элемент ИЛИ 19, элемент И 20, блок 21 сравнения, сдвигающий регистр 22, блок 23 проверки на нуль по координате Х, элемент ИЛИ 24, блок 25 проверки на нуль по координате У, 30Линейно-круговой интерполятор работает следующим образом.Для установки в режим линейной интерполяции на вход "Режим" элементаИ 20 подается нулевой сигнал . В результате на выходе появляется нулевой сигнал, который передается на вход элемента ИЛИ 19, В это время на вход "Пуск" элемента ИЛИ 19 подается единичный импульс начальной установки, 40 длительность которого не преньппает длительности тактового сигнала, поступающего с выхода блока 3 задания скорости по каждой координате, Причем сигнал Пуск подается только на пе риод начальной установки, в остальное нремя на этом входе сигнал отсутствует, Поскольку на вход "Пуск" элемента ИЛИ 19 поступает импульс высокого уровняна выходе Формируется 50 единичный сигнал, поступающий на уп.равляющий вход блока 18 коммутации.Одновременно с установкой режима "Линейная интерполяция" с бЛока 1 ввода информации в регистры б и 7 памяти записывают координаты конечной точки относительно начальной, в регистр 2 длины отрезка и сдвигающий регистр 22 - длину интерполируемого отрезка,н блок 3 задания скорости - величину контурной скорости перемещения.При,поступлении на управляющий вход блока 18 коммутации сигнала высокого уровня с ныхода сдвигающего регистра 22 через вторые блоки 12 и 13 совпадения на третьи входы вторых блоков 14 и 15 суммирования и вычитания поступает половина длины интерполируемого отрезка.С началом интерполяции прямой линии с выхода блока 3 задания скорости поступают на первые блоки 10 и 11 совпадения по каждой координате сигналы с частотой, соответствующей величине контурной скорости перемещения.На входе "Пуск" элемента ИЛИ 19 импульс начальной установки исчезает, в результате чего на управляющий вход блока 18 коммутации поступает нулевой сигнал . При этом с выхода регистра 2 длины отрезка на вторые входы блоков 16 и 17 сравнения поступает величина длины интерполируемого отрезка,По каждой координате при подаче первого тактирующего импульса с блока 3 задания скорости на первые блоки 1 О и 11 совпадения содержимое регистров б и 7 памяти соответственно через первые блоки 10 и 11 совпадения поступает на первые входы вторых блоков 14 и 15 суммирования и вычитания.При этом вторыми блоками 14 и 15 суммирования и вычитания по каждой координате производится суммирование содержимого вторых блоков 14 и 15 суммирования и вычитания с содержимым регистров 6 и 7 памяти и содержимым регистров 8 и 9 суммы, результаты суммы которых с выходов вторых блоков 14 и 15 суммирования и вычитания записываются соответственно в регистры 8 и 9 суммы. Однонременно результаты суммы по каждой координате подаются на вторые входы блоков 16. и 17 сравнения, где производится сравнение результатов суммы с величиной длины интерполируемого отрезка. При подаче второго и последующих тактируюпих импульсов с блока 3 задания скорости на первые блоки 10 и 11 совпадения цикл суммирования повторяется по описанному принципу. В результате суммирования после каждого тактирующего импульса с блока 3 задания скорости в регистры 8 и 9 суммы каждый раэ прибавляется, соответз 142 ственно, содержимое регистров 6 и 7 памяти.Если по окончании одного иэ тактов суммирования окажется, что нели- чины, записываемые в регистры 8 и 9 суммы, больше или равны величине, записанной в регистре 2 длины отрез - ка, на выходе блоков 16 и 17 сравнения вырабатываются импульсы перемещения по соответствующим координатам и разрешение на вторые входы вторых блоков 12 и 13 совпадения этих же координат. При этом информация с регистра 2 длины отрезка через вторые блоки 12 и 13 совпадения поступает соответственно на третьи входы вторых блоков 14 и 15 суммирования и вычитания, в результате чего до прихода следующего тактирующего импульса с блока 3 задания скорости на первые блоки 10 и 11 совпадения производится один цикл вычитания по соответствующей координате из содержимого регистров 8 или 9 суммы содержимого регистра 2 длины отрезка.При подаче последующих тактирующих импульсов с блока 3 задания скорости на первые блохи 10 и 11 совпадения цикл суммирования-вычитания повторяется до тех пор, пока не будет отработана вся информация по обеим координатам (устройство измерения перемещений по координатам не по-.казано).Для перехода в режим "Круговая интерполяция" на вход "Режим" элемента И 20 подается сигнал высокого уровня, Одновременно с блока 1 ввода информации в регистр 6 памяти первой координаты записывают координаты . центра интерполируемой дуги окружности относительно начальной точки по другой координате, в регистр 7 памяти второй координаты - координаты центра интерполируемой дуги окружности относительно начальной точки по первой координате, в регистр 2 длины отрезка и сдвигающий регистр 22 - длину радиуса интерполируемой дуги окружности, в блок 3 задания скорости - величину контурной скорости перемещения.По сигналу "Пуск" начальной установки на выходе элемента ИЛИ 19 появляется единичный сигнал, поступающий на управляющий вход блока 18 коммутации. По этому сигналу с выхода сдвигающего регистра 22 во вторые блоки 5606 каждом такте поступают на входы блока 21 сравнения и схемы 23 и 25 проверки на нуль по координатам Х и У. При переходе через границы нечетных октантов (координаты Х и У равны) на ао выходе блока 21 сравнения появляетсясигнал высокого уровня, При переходечерез границы четных октантов (либоХ = О, либо У = 0) сигнал высокогоуровня появляется на выходе блокапроверки на нуль покоординате Х илина выходе блока проверки на нуль покоординате У. Появление единичногосигнала на одном из входов элементаИЛИ 24 принодит к тому, что на входэлемента И 20 поступает сигнал высокого уровня, В результате на входэлемента ИЛИ 19 поступает единичныйсигнал, устанавливающий управляющийвход блока 18 коммутации в "1", На 45 50 55 14 и 15 суммирования и вычитания покаждой координате записывается значение половины радиуса интерполируемойокружности,При подаче тактирующих импульсовблока 3 задания скорости на первыеблоки 10 и 11 совпадения циклы суммирования-вычитания происходят анало 10 гичным образом, как и при линейнойинтерполяции. Чтобы движение происходило по длине окружности, производится соответствующее изменение величин, записанных в регистрах 6 и 7 15 памяти следующим образом.В эанисимости от направления движения и номера квадранта, н которомпроисходит интерполирование, иэ первой координаты, записанной в регист ре б памяти, вычитается (или прибавляется) единица на каждом шаге перемещения а по другой координате, а издругой координаты, записанной в регистре 7 памяти, прибавляется (или 25 вычитается) единица при каждом шагеперемещения Ь по первой координате.Реализация данной функции осуществляется подачей связи с выхода блока 16сравнения первой координаты на вход 30 первого блока 5 суммирования и вычитания другой координаты и с выхода. блока 17 сравнения другой координатына вход первого блока 4 суммированияи нычитания первой координаты.Таким образом, при интерполировании дуги окружности в регистрах 6 и7 памяти постоянно хранятся координаты движущейся точки относительноцентра окружности. Эти значения на(с)И Х - модуль пересчета,Ыо - число, первоначально вводимое во второй блок суммирования и вычитания.роведем исследование величины по- ности для случаев: М., = 0 (изный интерполятор)ы,о = И/2 (предемый.интерполятор), о, = И с цеопределения максимального значепогрешности интерполирования греш верст льюния,о = 1-Ф е(г) Погрешносагаемого ин ейная интерем погрешно рования предв режиме "Лиое меньше,интерпол рполятора ляция" вд ь интерпол р о на ния иэне превышавестного интерполятора иет ф 1/2 дискреты.Погрешность круговойопределяется как разности текущего радиусов инт ер и оля цииь заданного бакр К Ктф оскольку аналитически определитьогрешность не удается, было проведеэтом шаге процесс интерполирования повторяется,Конец интерполирования определяется обычным устройством измерения перемещений, в который заносятся координаты конечной точки интерполируемой дуги окружности относительно начальной.В режиме линейной интерполяции положительная и отрицательная погрешности интерполяции равны:э о б р е т е н и о р м у Линейно-круговой интерполятор, содержащий блок ввода информации, выход которого соединен с входом блока задания скорости и с входом регистра длины отрезка, и по каждой координате в канале последовательно соединенные перный блок суммирования и вычитания и регистр памяти, выход которого подключен к первому входу первого блока суммирования и вычитания, а также первый блок совпадения, второй блок суммирования и вычитания, блок сравнения, регистр суммирования и второй блок совпадения, ньмод которого соединен с первым входом второго блока суммирования и вычитания, второй вход которого подключен к выходу регистра суммирования, третий вход - к выходу первого блока совпадения, а выход - к входу регистра суммирования и к первому входу блока сравнения, выход которого соединен с первым входом второго блока совпадения, с вьмодом линейно-кругового интерполятора, и с первым входом первого блока суммирования и вычитания другого канала, выход блока задания скорости соединен с нторым входом первого блока совпадения, о т л и ч а. - ю щ и й с я тем, что, с целью понышения точности работы интерполятора,35 40 5 5 но моделирование работы интерполятора на ЭВМ ГС.При к, = О максимальная положительная погрешность ноэрастает с увеличением радиуса и стремится к значению 1, 5 шага дискретизации. Максимальная отрицательная погрешность стремится к значению 0,5. Таким образом 1 Ц максимальная абсолютная погрешностьсоставляет 1,5 шага дискретизации,При о = К максимальная положительоная погрешность стремится к значению0,5, а отрицательная к .-1,5 шага дискретизации. Таким образом максимальная абсолютная погрешность, такжесоставляет 1,5 шага дискретизации.При М. = К/2 (предлагаемый интерполятор) максимальные значения погреш ности симметричны и при увеличении радиуса стремятся к + шага дискретизации. Максимальные значения погрешности определяются в диапазоне К = 0-50./ 1425606 8 в него введены сдвигающий регистр, нуль по координате У, а выход - с блок коммутации, первый и второй первым входом элемента И, второй элементы ИЛИ, элемент И, первый и вход которого соединен с входом уста- второй блоки проверки на нуль по ко- ковки режима линейно-кругового инординатам Х и У, а также блок срав- терполятора, а выход - с первым вхо 5 нения, первый и второй входы которо- дом второго элемента ИЛИ, второй го соединены с выходом регистра памя- вход которого подключен к входу на" ти соответствующего канала и с вхо- чальной установки линейно-кругового дом первого и второго блоков провер интерполятора, а выход - к первому ки на нуль по соответствующей коор- входу блока коммутации, второй вход динате, выход блока сравнения подклю- которого соединен с выходом регистра чен к первому входу первого элемента длины отрезка, третий вход - с выхо- ИЛИ, второй вход которого соединен дом сдвигающего регистра, а выходс выходом первого блока проверки на 1 с вторым входом второго блока сов 5 нуль по координате Х, третий вход - падения каждого канала и с вторым с выходом второго блока проверки навходом блока сравненияказдого канала, РйжцмН 9окцг,г Ел ац, ьночен1 интгграп ОКУФиеT7777 г Н 3 блок 19алак Л ок".блок ЕО Составитель ИЛвецупица Техред А, Кравчук Корректор М.Максимиши Редакто каэ 4 твенн ретении 35, Рау кая наб., д. 1 роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород Проектная, 4 БлокцЯ 2Блоки ВЯВлок Р Блок Г Блок 25 44 Тираж 866ВНИИПИ Государ .по делам изоб 113035, Москва, ЖПодписноекомитета ССоткрытий