Круговой интерполятор

СОЮЗ СОВЕТСОЦИАЛИСТРЕСПУБЛИН 01024880 Эаз 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЙЙОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ляг ия,тооснив свидьтвь(54)(57) КРУГОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР,; содержащий первый накопительный сумматор,подключенный первыми информационйымивходами к выходам первого, второго итретьего блоков элементов И, соеди"ненных первыми входами с соответствующими первыми выходами логическогоблока, подключенного вторым выходомк сбросовому входу первого накопительного сумматора, третьими выходамик первым входам четвертого и пятогоблоков элементов И, первым входом - квыходу генератора импульсов, третьими четвертым выходами соответственнок суммирующему и вычитающему входампервого регистра, а пятым и шестымвыходами соответственно - к суммирующему и вычитающему входам второго ре-гистра, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности и расширения области применения интерпотора, в него введены схема сравнендва блока инверторов, комбинационный сумматор и второй накопительный сумматор, соединенный первыми информационными входами с выходами четвертого , и пятого блока элементов И; вторым информационным входом и сбросовым входом соответственно - с четвертым и пятым выходами логического блока, а выходами -с .вторыми входами первого блока элементов И и с первыми входамисхемы .сравнения, подключенной вторыми входами к выходам первого накопительного сумматора и к вторым входам пя; того блока элементов И, а выходом,к второму входу логического блока, связанного седьмым выходом с управ- . ляющим входом первого блока инвер- Я торов, подключенного информационными входами к выходам первого регистра, а выходами - к вторым входам третьего блока элементов И и к первым входам комбинационного сумматора, соединенного знаковым выходом с третьим входом- логического блока, информационными выходами - с вторыми входами четвертого блокаэлементов И,а вторыми. входа- Я ми " с вторыми еходами второго блока 1 ь, элементов И, с выходами второго блока ("р инверторов, связанного управляющим ОО входом с восьмым выходом логического блока, а входами " с информационными выходами второго регистра, подключенного знаковым выходом к четвертому входу логического блока, соединенного пятым входом со знаковым выходом первого регистра,а шестым входом - к шине "Пуск", причем второй вход первого накопительного сумматора подключен к четвертому выходу логического блока.10Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам отображения графической информациина дисплеях или графостроителях, атакже к устройствам программного управления станками,В этих устройствах входные данныекоординаты начальной точки) преобра"зуются в унитарный код импульсов, дей"ствующих по каждой координате и распределенных во времени так, чтобытраектория рабочего органа была бынаилучшей аппроксимацией дуги окруж"ности, проходящей через начальнуюточку и имеющей радиус, равный рас"стоянию от нее до центра координат.Известен круговои интерполятор,содержащий регистры координат, сумматоры, логические схемы, вентильныесхемы занесения Чисел, гвнератор тактовых импульсов 1.1Недостатком такого интерполятораявляется небольшая точность аппрокси"мации, неравномерность линейной ско"рости подачи рабочего органа, что 8конце концов влияет, например, на точность обработки деталей,Наиболее близким техническим решением к изобретение является круго"вой интерполятор, содержащий регистрытекущих координат, накопительные сумматоры, логический блок определениязнака, тактовый генератор, вентильныесхеии Занесение чисеи ЯК недостат кам известного устройстваотносятся значительная методическаяпогрешность аппроксимации достигаю"щая. одного шага интерполяции, и не"равномерность (достигающая 1,41 раза)линейной скорости подачи при обработ"ке детали. Кроме того, интерполяторможет работать только в первом квад-ранте упри положительных координатахх иу),Целью изобретения является повышение точности и расширение областиприменения интерполятора.Поставленная цель достигается тем,что в круговой интерполятор, содержа"щий первый накопительный сумйаторподключенный первыми информационнымивходами к выходам первого, второго итретьего блоков элементов И, соединенных первыми входами с соответствующими первыми выходами логическогоблока, подключенного вторым выходом ксбросовому входу первого накопительного сумматора, третьими выходами " кпервым входам четвертого и пятого И 880блоков элементов И, первым входомк выходу генератора импульсов, третьим и четвертым выходами соответственно " к суммирующему и вычитающемувыходам первого регистра, а пятым ишестым выходами соответственно - ксуммирующему и вычитающему вхоДам второго регистра, введены схема сравнения, два блока инверторов, комбинационный сумматор и второй накопительныйсумматор, соединенный первыми информационными входами с выходами четвертогои пятого блока элементов И, вторыминформационным входом и сбросовым5 входом соответственно - с четвертыми пятым выходами логического блока,а выходами " с вторыми входами первого блока элементов И и с первыми входами схемы сравнения, подключеннойф вторыми входами к выходам первого накопительного сумматора и к вторым входам пятого блока элементов И, а выходом - к второму входу логическогоблока, связанного седьмым выходом с5 управляющим входом первого блока инверторов, подключенного информацион-"ными входами к выходам первого ре-.гистра, а выходами - к вторым входамтретьего блока элементов И и к первымЗО входам комбинациьнного сумматора, соединенного зйаковым выходом с третьим.входом логического блока, информационными выходами " с вторыми входамичетвертого блока элементов И, а втоц рыми входами - с вторыми входами второго блока элементов И, с выходами второго блока инверторов связанного управляющим. входом с восьмым выходомлогического блока, а входами - с ин"4 О Формационными выходами второго регистра, подключенного знаковым выходом кчетвертому входу логического блока,соединенного пятым входом со знаковымеьходом первого регистра, а шестым4 входом - к шине Пуск , причем второйвход первого накопительного сумматораподключен к четвертому выходу логического блока,Предложенная конструкция интерпо"о лятора обеспечивает его работу с выдачейкоординатных импульсов подкаждый импульс генератора тактовыхимпульсов по координате, модуль величины которой меньше и оптимальное(в смысле минимума погрешности) растпределение импульсов по координате,модуль величины которой больше. Логический блок осуществляет слежениеза разностью модулей отклонения двухх80 4Выходы второго и третьего блоков элементов И 9 и 8, объединяясь пораз" рядно, связаны с входами первого (п+1)"разрядного накопительного сумматора 11, выход которого поступает на второй вход схемы сравнения 2 и через (пФ 1)-разрядный блок элементов Й 13, объединяясь старшими разряда" ми с выходами п-.разрядного блока эле" ментов И 10, поступают на вход вто" рого (и+1)"разрядного накопительного сумматора 14, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения 12, и через (и+1)-разрядный блок элементов И 15 - на вход сумматора 11.Интерполятор работает следующим образом.В исходном состоянии накопительные сумматоры 11 и 14 сброшены в "0", а в регистры 1 и 2 занесены координаты начала круговой траектории (относи" тельно центра круга).По сигналу "Пуск", поступающему иа вход 23 логического блока 18, высокий потенциал, дифференцируясь с помощью цепочки 49, через элемент ИЛИ 44 и выход 41 производит установку в состояние "+1 н и "+2" накопительных сумматоров 11 и 14 соответственно. Очередной импульс от тактового генератора 1 б,пройдя открытый элемент И 43, поступает на вход линии задержки 48 и, пройдя на вход б триггера 47, устанавливает его в "0". Кроме того, он проходит .на вход 36 и разрешает перепись числа с выхода комбинационного сумматора 7, равного разности модулей координат +(х) и +(у) с теми или иными знаками, задаваемыми блоками инверторов (знака) 5 и 6 в зависимости от квадранта, через блок элементов И 10 на подсуммирование накопительным сумматором 14. Причем подсуммирование производится со сдвигом / на один разряд влево, т.е, фактическиподсуммируется величина 2(+/х/+/у/). Кроме того, этим же сигналом с выхода элемента И 43 в накопительный сумма" тор 11 через блоки элементов И 9 или 8 подсуммируется 2 х или 2 у в зависи" мости от того, что больше по модулю у или х. Это определяется 1-й и 2"й логическими схемами СЛОЖЕНИЕ ПО ИОДУ" ЛЮ ДВА 50, входами которых являются знак х, знак у и знак их разности, снимаемые через входы 21, 22 и 20 логического блока 18 с регйстров 1 и 2 и комбинационного сумматора 7. В зависимости от сигнала на выходе 2-й 3 10248прогнозируемых положений от окружности (одно из них связано с возмож"ным движением по одной координате,другое -по двум,т.е. по диагонали),получаемой на выходе схемы сравнения) 5и, выбрав меньше из них, задает движениев одно из двух положений, т.е. либовыдает импульс йо одной, либо - импульсы по обеим координатам (по диагонали).На фиг. 1 дана структурная схемаинтерполятора; на фиг.2 - 4 - соот"ветственно блок-схемы логическогоблока, блока инверторов и схемы сравнения.Круговой интерполятор содержит первый и второй регистры 1 и 2, суммирующие входы, 3 первого и второго регистров, вычитающие входы 4 первого ивторого регистров, первый и второйблоки инверторов 5 и 6, комбинационный.сумматор 7,третий блок элементовИ 8, второй блок элементов И 9, четвертый блок элементов И 10, первыйнакопительный сумматор 11, схему срав"р"25нения 12,пятый блок элементов И 13,второй накопительный сумматор 14,первый блок элементовИ 15, генераторимпульсов 16, первый вход 17 логичес"кого блока, логический блок 18, вто 36рой, третий, пятый, четвертый, шестойвходы 19-23 логического блока, первый, шестой, седьмой, восьмой выходы24"29 логического блока, управляющиевходы 30 и 31 первого и второго блокаинверторов; первые выходы 32-34 логи-:ческого блока; третьи выходы 35 и 36логического блока; второй выход 37 логического блока, пятый выход 38 логического блока, сбросовые входы 39 и 40первого и второго накопительных сумма.40торов; четвертый выход 41 логическогоблока, вторые входы 42, первого и второго накопительных сумматоров. Логический блок 18 содержит первые (двухвходовые) элементы И 43, первые элементы ИЛИ 44, вторые (трехвходовые)элементы И 45, элементы НЕ 46, бЯтриггер 47, линию временной задержки48, дифференцирующую цепь 48, схемыСЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА 50. Блоки ин фверторов 5. и 6 содержат вторые (двухвходовые) элементы ИЛИ 51, элементыЗАПРЕТ 52, схемы СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮДВА 53, третьи элементы И 54.55Схема сравнения 12 содержит два.инвертора 55, четвертые элементы,И 56, третьи элементы ИЛИ 57,1024880фсхемы 50 открывается либо один, либо том временинеобходимого на одно поддругой логический элемент 43, которые суммирование числа к сумматору 11 и 14. и пропускают сигнал на выход 32 или Интерполятор может быть реализован на33. Они соединены с синхровходами интегральных микросхемах, а также на(и-разрядных) блоков элементов И 9 и 5 ИИС или СИС.8; прОпускающих числа на вход накопи основу алгоритма цифрового круго- тельного сумматора 11, вого интерполятора положен принципУстановившиеся после суммирования движения либо по диагонали (т.е, им-, эначения с сумматоров 11 и 14 подают" пульсы есть по обеим координатам), ся на вход схемы сравнения 12, кото .если меньшее по модуле числонаходит" , рая сравнивает содержимое обоих сумма ся во втором накопительном сумматоре торов по модулю и выдает сигнал "1", 14, либо по координате, модуль вели- если содержимое первого сумматора 11 чины которой меньше(т.е, импульс есть больше содержимого второго сумматора только по этой координате), если мень. Этот сигнал поступает через вход 15 шее число по модулю находится на пер"19 в логический блок 18 через соот- вом сумматоре 11. Числа, находящиеся ветствуоций логический элемент 43в сумматорах, пропорциональные простробируемый сигналом с первого про" гнозируемым отклонениям траектории, межуточного выхода линии задержки, от окружности при двух возможных прона запуск логических элементов, фор"должениях движения (по диагонали или мирующих приращение +х и +Ьу, кото" вдоль одной иэ координат), рые поступают через выходы 24-27 на Так происходит на каждом такте . вход увеличения или уменьшения теку вплоть Ао такта, когда текущие коорщих значений координат, содержащихся динаты достигнут конечных значений, в регистрах 1 и 2 Эти сигналы прира задаваемых извне, Элементы этого срав-щений являются выходами интерполято" нения на фиг.1 не показаны. ра, Кроме того, сигнал с выхода логи" благодаря применению вновь ввеческого элемента И 43 поступает на денных блоков (сумматоры, инверторы вход триггера 47 где он запоминается знака, схема сравнения) снижена метона время одного такта. З 0 дическая погрешность вдвое, она неСигнал с второго промежуточного более 0,5 шага интерполяции, коэффивхода линии задержки 48 обеспечиваетциент неравномерности снижен с 1,41 через выход 37 или 38 сброс Ь "0" то- до 1,12 (т.е, с .2 тдо 1 Г 5/2), Кроме го накопительного сумматора (из 11 и того, предлагаемый интерполятор мо 14), модуль числа в котором больше. З 5 жет работать в любом квадранте, т,е. Это делается с помощью соответствую" при любых знаках текущих координат, щих элементов И 43, управляемых выхо- в том числе и переходя из квадранта дами триггера 47, запомнившего соот- в квадрант, . ношение этих значений в данном такте. Методическая (в том числе и макСгнал с третьего пРомежуточного 40 симальная) погрешность снижена в двавыхода линии задержки 48 с помощью раза. Это позволяет, например, высоответствующих элементов И 43 обес- брать шаг вдвое больше и, таким обрапечивает занесение меньшего. числа од- эом, ускорить процесс интерполяции .ного из сумматоров в другой, который без какого-либо ухудшения качестваперед этим был сброшен в "0". Это 45 обработки или изображения. выполняется.под управлением тригге-более равномерное поступление имра 47. пульсов, а соответственно и более рав- .Выходной сигнал с линии задержки номерная скорость обработки позволяет 48 через логический элемент ИЛИ 44 до" отказаться от дополнительных узлов бавляет через выход 41 и входы 42 сум 50 модуляции яркости луча ЭЛТ, улучшает маторов "1" к значению первого сумма" динамические характеристики систем тора 11 и "2" " второго сумматора 14. программного. управления,Величина линии задержки 48 должна Улучшает также качество изображебыть выбрана не больше периода такто- ния на экране ЭЛТ за счет лучших дивых импульсов генератора 16 за выче- , намических свойств интерполятора.