Круговой интерполятор

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ц 605 В 19/1 О ИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О К мматоодами - . ыми входа ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) (53) 621.503,55(088.8)(56) 1. Патент США Р 3703327,. кл. О 05 В 19/24, опублик. 1975.2. Авторское свидетельство ССС У 481023, кл. 6 05 В 19/19, С.05 В 19/415, 1973 (прототип). (54)(57) КРУГОВОЙ ИНТЕРПГЛЯТОР, с держащий накапливающие сумматоры. оценочной функции и два накапливающих сумматора приращений, первыми входами соединенные с выходами бл управления, вторыми входами - с п вымн входами накапливающих су ров оценЬчных функций, а вых через элемент сдвига с втор.801081623 А ми накапливающих сумматоров оценочныхфункций, первый выход которых черезпервый триггер знака подключен к соответствующему входу блока управле"ния, о т л и ч а ю щ и .й с я тем,что, с целью повышения точности обработки окружности, интерполятор содержит регистр шага, регистр остаточнойфункции и второй триггер знака сумматора, вход которого подключен к знаковому выходу накапливающего сумматора оценочной функции, а выход - ксоответствующему входу блока управления, выход регистра шага соединенс вторыми входами накапливающих сум.маторов приращений, третьи входынакапливающих сумматоров оценочныхфункций подключены к соответствующимвыходам блока управления, а выходчерез регистр остаточной функции счетвертым входом соответственно, выход младшего разряда регистра шагасоединен с соответствующим входомблока управления.1 1081Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования, например, в системах числового программного управления станками и другим тех 5 нологическим оборудованием.Известно устройство для круговой интерполяции, содержащее устройство для деления координат на коэффициент , К и устройство для суммирования ре О зультата деления и образования сумм ( 2 (х,)1, 1 (у, /1 с) Г 1 Д.Недостатками этого устройства яв 1ляются необходимость выполнениядвух операций деления и наличие накапливающейся погрешности.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является круговой интерполятор, содержащий сумматоры оценочной функции и приращений р блок управления, регистры, установочные и управляющие триггеры 21.Однако известное устройство имеет недостаточную точность за счет накопления погрешностей, возрастающих с увеличением радиуса обрабатываемой окружности и скорости подачи.Цель изобретения - повышение точности обработки окружности. Ппставленная цель достигается тем, что круговой интерполятор, содержащий накапливающие сумматоры оценочной функции и два накапливающих сумматора приращений, первыми входами соединенные с выходами блока управ-е З ления вторыми входами - с первымиЭвходами накапливающих сумматоров оце ночных функций, а выходами - через элемент сдвига с вторыми входами накапливающих сумматоров оценочных функций, первый выход которых через первый триггер знака подключен к соответствующему входу блока управления, содержит регистр, шага, регистр оста-, точной функции и второй триггер знака г 45 сумматора, вход которого подключен: знаковому выходу накапливающего сумматора оценочной функции, а выход - к соответствующему входу блока управления, выход регистра шага сое динен с.вторыми входами накапливающих сумматоров приращений, третьи входы накапливающих сумматоров оценочных функций подключены к соответствующим выходам блока управления, а выход - 55 через регистр остаточной функции с четвертым входом соответственно, выход младшего разряда регистра шага 623 2соединен с соответствующим входом блока управления.На фиг. 1 схематически показано предлагаемое устройство; на фиг.2 график выбора направления очередного шага; на фиг.З - блок-схема блока управления, на фиг.4 - алгоритм работы блока управления.Устройство включает регистры 1 и 2 остаточных функций T ,Ч , накаплисф Сф вающие сумматеры 3 и 4 оценочных функций Г и Ч, накапливающие сумматоры 5 и 6 оценочных функций Ч и Ч 2, триггеры 7-10 знаков сумматоров оценочных функций Ч 0.,0 , Ч , элементы 11 и1 ф 1 ф гф. 2 ф12 сдвига, накапливающие сумматоры 13 и 14 величин д х, 5 у, накапливающие сумматоры 15 и 16 величин х и у, регистр 17 величины шана Н, шину 18 ввода величины -й 32. Н , шину 19 и 20 ввода величин х и у, шину 21 ввода величины начального шага Н , выходные шины 22-25 триггеров знаков оценочных функций, выходные шины 26, 27 и 28,29 величины дхду и х; у соответственно, выходную шину 30 младшего разряда регистра шага Н, шины 31-43 управления.Блок управления (фиг,3) содержит блок 44 элементов совпадения, блок 45 элементов И, элемент ИЛИ 46, блок, 47 микропрограммного управления (например, БИУ БИСК 589 ИК 01), постоянный запоминающий блок 48, генератор 49 тактовых импульсов, дешифратор 50, имеющий выходные шины 51-55. Синхронизация работы блока управления осуществляется генератором тактовых импульсов.Устройство кругового интерполятора содержит сдвигающий регистр 17 величины Н, вход которого соединен с шиной ввода величины начального шага Н, а его младший разряд по шине 30 соединяется с соответствующим входом устройства управления, соответствующие входы которого соединены с выходами 22-25 триггеров знаков накапливающих сумматоров 7-10 оценочных функций Ч и Ч, а соответствующие выходы устройства управления по шинам 31-43 управляют работой устройства, выход регистра величины шага 17 подключен к входам накапливающих сумматоров 5 и 6 оценочных функций У и Ч, накапливающих сумматоров 13 и 14 вели-. чин приращений дх и ду, накапливающих сумматоров 15 и 16 координат х и у, к соответствующим входам двух последних сумматоров подключены шины ввода 19 и 20 величин х и у соответствен-.но, а выходы - к выходным шинам 27 и29 величин х и у и входам второгоэлемента 12 сдвига, выходы накапливающих сумматоров 13 и 14 величин ах иу подключены к выходным шинам 26 н28 .величин Ьх и ау и входам первогоэлемента 11 сдвига, выходы которогои выходы второго элемента 12 сдвига 10соединены с входами накапливающихсумматоров 5 и 6 оценочной функции1 и Ч соответственно, причем знаковые разряды последних соединены свходами накапливающего сумматора 3 15оценочной функции Ч, регистра 1 остаточной функции Ч , и накапливающего сумматора 4 оценочной Функции Ч 1,и регистра 2 остаточной функции Мссоответственно, выходы регистров 1 и 202 остаточных функций У и Ч подключены к соответствующим входам сумматоров 3 и 4 оценочных функций Фи Мзнаковые разряды последних соединеныс входами триггеров 7 и 8 знаков соответственно, а выходы этих сумматоров - с входами накапливающих сумматоров 5 и 6 Оценочных функций Ч 2 и чав.причем к входу накапливающего сумматора 3 подключена шина 18 ввода вели-З 0чины - ьБ .Нр.Величина аБ является длиной хорды, соединяющей в обрабатываемом контуре две соседние точки, Но - начальная величина шага интерполяции. Значения ДБ, НО определяются требуемойточностью обработки, рассчитываютсяна этапе технологической подготовкивсего один раз, так как являются постоянной величиной для обрабатываемой 1 40детали,Оценочные функции Ю, Чоднозначноопределяют положение текущей точкиотносительно обрабатываемого контура,т.е. значение оценочной функции О от рицательно внутри окружности, проведенной радиусом дБ на контуре, иположительно вне этой окружности,оценочная же Функция Ч отрицательнавнутри окружности с радиусом К проведенной из начала координат, и положительна вне ее. По взаимному соотно-шению 17 и Ч определяется как текущееположение точки обрабатываемого контура, так и направление дальнейшего 55движения. Индексы при функциях О, Ут е , Ф 1, 62, Ч, Ч означают, что ониимеют старые и новые значения в итерационных соотношениях, что следует из формул (1) и (2).Устройство работает следующим образом.В начальный момент времени все регистры н сумматоры обнуляются, кроме регистров 1 и 2 остаточной функции, в которых остается информация от расчета предыдущих приращений по координатам, затем по входным шинам 18-21 в накапливающий сумматор 3 оценочной функции Ю,. накапливающие сумматоры 15 и 1 б величин х и у и регистр 17 величины шага Н заносятся величины - В Б; Н , хн, у и (координаты начальной точки обрабатываемой дуги) и величина начального шага Н, соответственно.После этого анализируется младший разряд регистра 17 величины шага Н. Если он равен единице (Н =1), то к величинам сумматоров 3 и 4 оценочной функции О и Ч добавляются значения регистров 1 и 2 остаточных функций О и Ч . Затемпроверяется условие равенства знаков оценочных функций О и Ч, для чего анализируется состояние триггеров знаков 7 и 8 и выполняются операции, соответствующие соотношениям (1) и (2).Например, при совпадении знаков К, Ч 1 реализуются соотношения 1 (левая ветвь блока схемы фиг.3) т,е. происходит движение по ординате. Тогдау у, ц, 0 Нт.е. приращение ординаты перемещаемой точки равно. разности между старым значением у и величиной шага Н;, взятой с учетом знака оценочной функцииУ=О.1-вр 1 Щ 2 ВУ;+НУ 2 =Ч 1-вщп 2 У;+Н;з 1 ап ЯН, (1)у,:ду; - Ц 1 Х;или 0=0+зЦп Й2 дх +Нч 2 =Ч 1-з 18 п Ч 1 2 х;+Нх.=х, - .зр Ю) Нах,.=ах, +в 8 п Ю Х;(2)Так, например, если состояния триггеров 7 и 8 одинаковы, выполняется следующая последовательность операций формула (1).3 10816На накапливающие сумматоры 5 и боценочных функций У и У передаетсясодержимое величины шага с регистра17 и накапливающих сумматоров 3 и 4оценочных функций К и Ч соответст 5венно,. Содержимое накапливающих сумматоров 14 и 15 величин Д у и у черезэлементы 11 и 12 сдвига со сдвигомна один разряд влево суммируется(вычитается) в соответствии с состоявием триггеров знаков 7 и 8, с содержимым накапливающих сумматоров 5 и боценочных Функций У 2 и Ч 2, Тем самым образуются новые значения оценочных функций Р иЗатем содержимое регистра 17 величины шага суммируется (вычитается) всоответствии с состоянием триггеров7 и 8 знаков с содержимым накапливающих сумматоров 16 и 14.Аналогичные операции, но в соответствии с Формулами (2) выполняютсяв случае, если состояния триггеров7 и 8 знаков различны. Графическаяиллюстрация выбора направления очередного шага в зависимости от знаков(3 и Ч приведена на фиг.2.После выполнения указанных операций определяется величина выполненного шага. Если величина выполненного шага отлична от единицы, проверяется условие смены знаков оценочныхфункций С и Ч .В том случае, если хотя бы однафункция сменила знак состояния триггеров 7 и 9 знаков оценочных ФункцийУ,и О или триггеров знаков 8 н, 10оценочйых функций Ч и Ч различно,величина шага уменьшается вдвое(сдвиг содержимого регистра шага 17на один разряд йправо), оценочныефункции О и /2 увеличиваются вдвое(сдвиг содержимого накапливающихсумматоров 5 и б влево на один разряд), происходит обнуление накапливающих сумматоров 3 и 4 оценочных45 функций У 1 и Ч и передача на нихсодержимого накапливающих сумматоров5 и 6 оценочных функций Ти Ч,после чего последние обнуляются. Затем анализируется величина новогошага и выполняется описанная последовательность операций.Если выполненный шаг отличен отединицы и знаки обеих функций Г и Чсохранились прежними, величина шагаостается неизменной, накапливающие сумматоры 3 и 4 оценочных функцийО 1 и Ч обнуляются и на них переда 23 бется содержимое накапливающих сумматоров 5 и 6 оценочных функций У ипосле чего последние обнуляются. Затем проверяется условие равенства знаков оценочных функций Ки Ч 1 и выполняется описанная последовательность операций.Если выполнялся единичный шаг,то оценочная функция Чне изменяет знак (состояние триггеров знаков 8 и 10 одинаково), шронзводится единичный шаг, для чего накапливающие сумматоры оценочных функций Й, и Ч обнуляются и на них передается содержимое накапливающих сумматоров 5 и 6 оценочных Функций О 2 и Ч, затем последние обнуляются. После этого проверяется условие равенства знаков оценочных функций У и Ч и выполняется описанная последовательность операций.Если выполняется единичный шаг и при этом оценочная функция сменила знак (состояние триггеров знаков 8 и 10 различно), процесс вычисления приращений заканчивается, содержимое накапливающих сумматоров 5 и б оценочных функций 02 и .Ч передается на регистры 1 и 2 остаточных Функций Оси Чо соответственно, коды новых значений координат выводятся по шинам 27 и 29, коды приращений выводятся по шинам 26 и 28, и обнуляются все регистры и сумматоры, за исключением регистров 1 и 2 остаточных Функций О: и Чс и накапливающих сумматоров 15 и 16 координат, а накапливающий сумматор оценочной функции 1 по шине 18 принимает значение - д 82 НПосле этого, устройство готово к следующему циклу расчета приращений.Управление работой кругового интерполятора осуществляется устройством управления (фиг.3).Устройство управления работает следующим образом.В начальный момент времени (по сигналу "Пуск" ) запускается генератор 49 и сигналом происходит занесение кода адреса, по которому определяется первая микрокоманда микропрограммы управления работой интерполятора, которая записана в блок 48 (ПЗУ). После этого происходит считывание микрокоманд из ПЗУ и передача их на дешифратор 50, который под действием микрокоманды вырабатывает определенную последовательность сигналов, управляющих по шинам 31-437 1 работой предлагаемого интерполятора, причем для формирования следующего адреса микрокоманды используются семиразрядная шина, соединяющая выходы блока 48 (ПЗУ) с соответствующими входами управления регистром адреса микрокоманд.Работа предлагаемого интерполятора и устройства управления тесно вза имосвязана, что отражено в описании и в иллюстрациях структуры интерполя тора, устройства управления и микропрограммы работы предлагаемого устройства. В качестве примера рассмотрим работу блоков 11 и 12, управляемых по шинам 34 и 41, и работу осведомительной шины 30 блока 17 (регист величины шага Н). В соответствии с выражениями 1 и 2 необходимо выполнять умножение на 2, которое заменяется сдвигом на один разряд влево, выполняемым блоках 11 и 12. Инструкция о необходимости выполнения сдвига поступает от дешифратора 50 (блок 3 устройства управления) по шинам 34 и 41 в момент времени, который соответствует микроопераций сдвига, микропрограммы работы устройства,записанной в блоке 48 (Фиг.З). Переход ат одной микрооперации к другой в микропрограмме осуществляется через равные промежутки времени, определяемые периодом следования тактовых импульсов от генератора 49 тактовых импульсов.Для выработки сигналов условных переходов используются дополнительные микросхемы, которые работают следующим образом. Для анализа на равенство знаков Й и К, У 2 и У,081623 8(У и О. триггеров используетсяблок 44 элементов совпадения, дляанализа состояния триггеров знаков0 и Ч применяется блок Ь 5 элементов И. Эти элементы являются клапанами и срабатывают под действиемуправляющих сигналов 44-48, которыеразрешают прохождение того или иногосигнала через элемент ИЛИ к входу 1 О признаков блока 47. В зависимостиот полученного сигнала происходитусловный переход в микропрограмме.Сигнал с выхода младшего разрядарегистра шага Н по ходу выполнениямикропрограммы по шине 30 через элемент ИЛИ 46 попадает на вход признар ков блока 47.Реализацию разветвления в микропрограмме рассмотрим на примере анализа младшего разряда регистра шагаН (равенство единице). Необходимаяинформация по шине 30 снимается срегистра шага Н (17) и передается вэлемент ИЛИ 46 блока управления 25 (фиг,З), из которого она поступает навход признаков, блока 47, полученнаяинформация определяет код адреса либо следующей по порядку микрооперации, либо осуществляется скачок нанесколько микроопераций. Сигналом окончания рработы является сигнал, поступающий из дешифратора и отключающий генератор 49 такто вых импульсовТаким образом, повышенная точность обработки окружности достигается за счет того, что точность обработки окружности не превышает величины единичного шага (дискретности).1081623 Составитель И,ШвецРедактор Н.Лазаренко Техред С.Мигунова Корректор И.Муска Подписноего комитета СССР" и открытийаушская наб д.4/5 Заказ 1550/43 Тираж 842 ВНИИПИ Государственно по делам изобретении 113035, Москва, Ж, Р