Цифровой интерполятор

01 ОЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН П 9) И 1) 05 В 19 1 Ленина поим. В,И, ЛеО.Г, Простаков,хер и В.С. Трой(088 е упр В.Л, ние,СР979 с 9(46) 15.06,86. Бюл. Яф 22 (71) Харьковский орденалитехнический институтнина(56) Программно авление станками /Под ред. Сосонкина. М,: Мащинострое 1981, с. 218- 225.Авторское свидетель тво СС В 746428, кл. 6 05 В 1 /18, 1 (54) ЦИФРОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР (57) Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах числового програм много управления. Целью изобретения является упрощение интерполятора и повышение точности его работы. Наличие автономного блока интерполяции вектора коррекции, использующего для вычисления величин смещения эквидистанты, а не приращения вектора коррекции, обеспечивает устройству новое свойство - возможностьвычисления величин смещения зквидистанты одновременно с интерполяцией контура скорректированной эквидистанты, что повышает быстродействие устройства, увеличивает точность воспроизведения скорректированного контура, так как интерполяция производится уже по "смещенным"данным. Цифровой интерполятор содержит блок задания скорости, счетчики импульсов, блок линейно-круговой интерполяции, генератор импульсов, блок круговой интерполяции,умножитель, делитель импульсов, элемент И, КБ-триггер, Блоки круговойи линейно-круговой интерполяции ра"ботают по методу оценочной функции.Оба процесса интерполяции можно выполнять параллельно, поэтому времявычисления величин смещения в устройстве не уменьшает его быстродействия. Передача же вычисленных величин смещения совмещена во временис процессом ввода информации очередного участка интерполяции и отдельного времени не требует. б,ил.Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах числового программного управления.Цель изобретения - упрощение интерполятора и повышение точности его работы.Наличие автономного блока интерполяции вектора коррекции, состоящего из генератора, элемента И, 1 О КЗ-триггера, блока круговой интерполяции, умножителя, делителя и счетчика, использующего для вычисления величин смещения эквидистанты, а не приращения вектора коррек ции, обеспечивает воэможность вычисления величин смещения эквидистанты одновременно с интерполяцией контура скорректированной эквидистанты, что повьппает быстродействие устрой- Ю ства, увеличивает точность воспроизведения скорректированного контура (погрешность не более одной днс- . креты), так как интерполяция произ- . водится уже по "смещенным" данным. 25На фиг.1 представлена схема цифрового интерполятора; на фиг.2 - схема блока линейно-круговой интерполяции," на фиг,З - пример схемы круговой интерполяции; на фиг.4 - ЗО пример выполнения счетчика, на фиг.5 - пример выполнения блока задания скорости, на фиг.6 - график, иллюстрирующий работу интерполятора.Интерполятор содержит блок 1 задания скорости, первый счетчик 2 импульсов, блок 3 линейно-круговой интерполяции,генератор импульсов 4,элемент И 5, КЯ-триггер 6, блок 7 круговой интерполяции, счетчик 8 импульсов, умножитель 9 и делитель 10 импульсов, Блоки 3 и 7 интерполяции работают по методу оценочной функции. Вход 11 узла оценочной функции блока 3 связан с выходом блока 145 задания скорости, входы 12 и 13 счетчиков - регистров координат блока 3 связаны с выходами блока круговой интерполяции 7, вход 14 счетчика импульсов 8 соединен с входом счетчика 2 импульсов, Входы 15-22 устройства связаны с блоком программы (не показан), 24-26 " выходы устройства. Блок 3 линейно-круговой интерполяции включает узел знака55 оценочной функции, состоящий из триггера 27 и двух элементов И 28, двух элементов 29 и 30 совпадения,1238033 2двух одноразрядных сумматоров 31 и32, регистров 33 и 34 координат,группы элементов 35 и 36 совпаденийи сумматора 37 накопительного типа.Ввод исходных данных в регистры,координат осуществляется по линиям12,17 (регистр х) и 13,18 (регистру) через одноразрядные сумматоры31 и 32, благодаря чему в регистрахустанавливаются значения координат,смещенные на величину поправки,вычисленную в блоке 7,Блок 7 круговой интерполяциивключает КБ-триггер 38 и два элемента 39 совпадения, регистры 40 и41, группу элементов 42 и 43 совпадений и сумматор 44 накопительноготипа. Блок работает только в режиме круговой интерполяции, так каквектор коррекции изменяет свое положение лишь при движении по дуге окружности. Регистры 40 и 41 могутработать в режимах реверсивного счета и сдвига, Первый режим используется при интерполяции вектора коррекции, второй - при передаче вычисленных значений приращений вектора коррекции из регистров 40 и41 в регистры 33 и 34 блока 31Блок 1 задания скорости содержитгенератор 45 импульсов, делитель46 частоты, группу элементов 47 совпадений, реверсивный счетчик 48, блок49 сравнения кодов, регистр 50 скорости, делитель 51 ускорения и элемент И 52, выходы 53 и 54, вход 55элемента И 52. Счетчик 2 импульсовсодержит 4-разрядные сдвиговые регистры 56-58, 4-разрядные комбинаци"онные сумматоры 59-61, одноразрядныйкомбинационный сумматор 62, дваЭ-триггера 63 и 64, элемент 65 равнозначности, вход 66 тактирования ивход 67 управления. Делитель 46 частоты представляет собой двоичныйсчетчик, разрядные выходы которогосвязаны с первыми входами схем 47совпадений, Вторые входы этих схемуправляются сигналами разрядных выходов реверсивного счетчика 48. Еслив реверсивном счетчике записан "0",то все элементы 47 закрыты, в противном случае на выходах появляютсяимпульсы, частота которых определяется кодом, содержащимся в реверсивном счетчике 48. Делитель 46 частоты схемы 47 совпадения и реверсивныйсчетчик 48 образуют схему двоичного1238 умножителя, выходная частота которого определяется выражением Гвых= й Р /2 ,; где Г, - частота генератора 45, Р - значение содержимогореверсивного счетчика и - числоразрядов делителя 46 частоты,В регистр 50 скорости от программы заносится код скорости подачи Ропределяющий частоту интерполяцииочередного участка. Если Р,Р ,то 10схема 49 сравнения по выходу 53 включает счетчик 48 в режим сложения ипо входу 55 открывает элемент И 52.Блок 1 задания скорости переходит врежим разгона, при котором импульсыот генератора 45 импульсов через делитель 51 ускорения и элемент И 52увеличивают содержимое счетчика 48.Поэтому частота Ена выходе группы элементов 47 будет возрастать. 20При равенстве кодов Р, и Р элемент49 сравнения по входу 55 закрываетэлемент И 52, подача импульсов всчетчик 48 прекращается, в счетчике48 фиксируется код скорости подачи, 25Если Р, с Р , элемент 49 сравненияпо выходу 54 включает реверсивныйсчетчик 48 в режим вычитания и повходу 55 открывает элемент И 52. Блокработает в режиме торможения до полу-З 0чения равенства кодов Р и РКоэффициент деления делителя 51ускорения определяется установкойускорения, которая может задаватьсяоператором или от программы. Выходные сигналы блока 1 задания скорости35представлены в виде импульсов, частота которых определяется содержимымреверсивного счетчика 48.Регистры 56 и 58 сдвига могут работать в режимах записи параллельного кода и сдвига. Первый режим используется для записи результата суммирования сумматоров 59 и 61, второй -для ввода в регистры исходных данных, образующихся на выходе одноразрядного сумматора 62. Управление режимами осуществляется по линии 67.Для записи параллельного кода на линию 67 подается "1", на входы В 1-В 4 50регистров сдвига - входной код (т.е,выходы 8, "Я сумматоров), на входыС, - сигнал записи. Во втором режиме на линию 67 подается "0", на входА регистра - последовательный код 55вводимого числа, на входы С - серияимпульсов сдвига, равная числу разрядов регистров сдвига. 033Работа счетчика 2 в составе интерполятора происходит следующим образом,При вводе исходных данных от блокапрограммы поступает сигнал "Знак коррекции", который по линии 16 устанавливает триггеры 63 и 64 в состояние,отвечающее заданному знаку. По входу15 от блока программы подается кодперемещения (ах+ду), а по выходу 14с выхода делителя 10 - код (ьх +К+Ау). На вход 67 подается "0", навход 66 - серия импульсов, следующихсинхронно с сигналами ввода разрядовчисел. Образованная на выходе сумматора 62 сумма (или разность) кодовчисла принимается, начиная с младшего разряда, регистром 58 и продвига ется к регистру 56. По окончанииоперации ввода младший разряд суммы(разности) числа размещается в мла)шем разряде регистра 56 (выход 1),а старший - в старшем разряде регистра 58 (выход 8). Далее на вход 67подается "1", схема переводится врежим счета. Импульсы из блока 1 задания скорости по входу 11 поступаютна входы С, регистров 56-58 и производят запись в них числа с выходовсумматоров 59-6 1, которое на единицуменьше предыдущего числа. В процессесчета на выходе переноса старшегоразряда сумматора 61 (выход Р;, линия 26) сохраняется уровень "1". Когда же в регистрах запишется "О", выход Р сумматора 61 переключается из111 31 в О , что используется как си гнал окончания отработки участка . Этотсигнал подается в блок программы , изкоторого будут поступать данные дляинтерполяции следующего участка .Интерполятор работает следующимобразом .Начальное состояние ВЯ-триггеров6 и 38 - "О" .В режиме круговой интерполяции приподготовке исходных данных вычисляются величины (ох+Ь у), - суммаприращений координат вектора коррекции на участке интерполяции для максимальной радиусной поправки 4 гк,Эти данные по шине 20 вводятся в регистр 9 умножителя, в котором такжепо шине 19 устанавливается величинареальной радиусной поправки ь гкПосле ввода величина (бх+ 8 у),умножается на аг в блоке 9 и делится на дг в блоке 10, благодарячему осуществляется приведение расчетного перемещения по дуге вектора коррекции максимального радиуса ьг к реальной радиусной поправке. Эти данные по установочным входам вводятся в счетчик 8. В блок 2 вводится сумма перемещений (ьх + ь у) по координатам х и у дуги на участке интерполяции, задаются код скорости 10 в блок 1 и знак коррекции эквидистанты в блоки 2 и 3.Если интерполятор работал в режиме коррекции эквидистанты, то на предыдущем участке вычислены координаты 15 вектора коррекции, отвечающие начальной точке х у, очередного участка интерполяции. Эти данные хранятся в регистрах координат ьх и ьу блока 7. В процессе ввода исходкных данных в блок 3 по линиям 12 и 13 они подаются на вторые входы входных одноразрядных сумматоров блока 3 и в зависимости от знака коррекции увеличивают или уменьшают 25 значения х, и у . Аналогично производится изменение содержимого счетчика 2 по данным делителя 10, дсоторые подаются по линии 14.По окончании операций ввода триг гер 6 по линии 22 устанавливается в "1, открывается схема И 5 и через нее от генератора 4 на блок 7 и счетчик 8 начинают поступать импульсы с максимальной частотой, определяемой разрешающей способностью элементов схемы. Блок 7 ведет интерполяцию вектора коррекции радиуса ьг до конечной точки, которая определяется введенной в счетчик 8 величиной 4 О хк + 6 у, )ьг /ьгк Как только эта точка достигнута, счетчик 8 переполняется, сбрасывает КБ-триггер 6 и закрывает элемент И 5,По условиям точности ввод вектора45 коррекции осуществляется вдоль одной из осей координат. В этом случае вектор коррекции задан точно, ибо точка (О, ь г) или (ьг,о ) всегда целочисленна относительно шага интерполяции, Операция ввода вектора производится от блока программы при появлении команды "Ввод коррекции., Далее вектор разворачивается на не- . обходимый угол, Выход вектора в конечную точку определяется суммой перемещения (ьх+ ьу), которая фиксируется в счетчике 8. Так как сигналы с выхода элемента И 5 подаются одновременно на блок 7 интерполяции вектора коррекции и счетчик импульсов 8. Работающий на вычитание то с переполнением счетчика импульсов 8 КБ-триггер 6 сбрасывается, закрывается элемент И 5, интерполяция прекращается, За время интерполяции на блок 7 (так же как в блок 8) поступает (ьх + ьу ) импульсов. Метод оценочной функции, принятый для построения блока 7, обеспечивает точный выход вектора в конечную точку интерполяции. Далее запускается блок 1, который посылает импульсы заданной частоты на блок 3 и счетчик 2. Производится интерполяция дуги, скорректированной на величину ьг. до момента переполнения счетчика 2. Импульс переполнения останавливает процесс отработки участка,В режиме линейной интерполяции коррекция не производится. Работают блоки 1, 2 и 3, исходными данными являются проекции координат ьх и ьу на участке отработки и их сумма.В данном устройстве возможно совмещение процессов вычисления координат конечной точки вектора коррекции и интерполяции скорректированной эквидистанты, поскольку к моменту ввода информации о новом участке отработки положение вектора коррекции известно точно.При работе устройства импульсы с выхода блока 1 задания скорости по входу 11 поступают на первые входы элементов И 28 и Б-вход триггера 27, В зависимости от знака оценочной функции (" плюс" - КБ-триггер 27 в состоянии "0"., "минус" - в состоянии "1") эти импульсы передают содержимое того нли другого регистра координат (33 и 34) через группы элементов совпадений 35 или 36 всумматор-накопитель 37. В сумматоре производится вычисление нового значения оценочной функции. Если оце-ночная функция становится положительной, то сумматор переполняется и КБ-триггер 27 сбрасывается. Элементы И 29 и 30 открыты только в режиме круговой интерполяции. Через них производится изменение на "1" со- держимого регистров 33 и 34 координат после каждого шага по соответ- ствующей оси.1238033 20 фиг,1 Так как оба процесса интерполяции можно выполнять параллельно,то время вычисления величин смещения в устройстве не уменьшает его быстродействия. Передача вычисленных величин смещения совмещена во времени с процессом ввода информации очередного участка интерполяции и не требует отдельного времени. 10 формула изобретения Цифровой интерполятор, содержащий блок задания скорости, первый счетчик импульсов, блок круговой интерпо ляции, выходы которого соединены с первыми входами блока линейно-круговой интерполяции, а вход - с первым входом второго счетчика импульсов, подключенного вторым входом через дели 1 ель импульсов к выходу умножителя, информационные входы, которого соединены .с информационными входами цифрового интерполятора, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью 25 упрощения интерполятора и повышенияточности его работы, в него введеныгенератор импульсов, КБ-триггер иэлемент И, выход которого соединенс первым входом второго счетчикаимпульсов, первый вход - с выходомгенератора импульсов,а второй вход "с прямым выходом КБ-триггера, К-входкоторого подключен к выходу второгосчетчика импульсов, 8-вход - к задающему входу цифрового интерполятора, выход блока задания скоростисоединен с вторым входом блока линейно-круговой интерполяции и с первым входом первого счетчика импульсов,второй вход которого соединен с выходом делителя импульсов, третий ичетвертый входы - с входами цифровогоинтерполятора, а выход - с первым выходом цифрового интерполятора, третий вход блока линейно-круговой интерполяции соединен с входом цифрового интерполятора, а выходы - с. вторым1238033 8 И сяорасгэФие. У Составитель И. ШвецТехред О. Гортвай ектор О. Луговая Редакто Заказ 3289 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,ВНИИП по 113035Тираж 836 ПодписноеГосударственного комитета СССРлам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д.