Круговой интерполятор

в 651319 Союз Советееа Социалист ммескмн 1 неспубпии.4) КРУГОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР Изобретение относится к цифровым двухкоординатным системам программного управления, служит для преобразования числовой информации о приращениях координат в выходные управляющие сигналы, которые, поступая на исполнительное устройство,обеспечивают отработку последним заданного отрезка с круговым законом интерполирования.Для круговой интерполяции можно использовать известные интерполяторы, содержащие координатные регистры, двоичные умножители и логические элементы, но для преобразования исходной числовой информации о приращениях координат в требуемые выходные управ-.ляющие сигналы, обеспечивающие отработку исполнительным устройством заданного отрезка траектории с круговым законом интерполирования, необходимо иметь большой объем информации в управляющей программе 1 и 21,Наиболее близок к предлагаемому круговой интерполятор, содержащий пер 2вый счетчик импульсов, первый блокуправления, подключенный к приводу, блок ввода программы, первый выход которого соединен с первым входом второго блока управления, первый, второй, третий и четвертый выходы котоого подсоединены ко входам первогоэлемента ИЛИ, и последовательно соединенные генератор импульсов, ключ, подсоединенный к триггеру, делитель частоты, второй элемент ИЛИ и второй счетчик импульсов, подключенный через блок ключей к регистру, первый вход первого счетчика импульсов соединен со входами триггера и делителя часто 15ты и с пятым выходом второго блока управления, второй вход первого счетчика импульсов подсоединен к выходу ключа, а выход - ко второму входу второго 20блока управления и к первому входу коммутатора, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, выходы коммутатора соединены со входами первого блока управления, третийвход второго блока управления соединен с выходом второго счетчика импульсов, а первый выход блока ввода программы подключен ко входам второго счетчика импульсов и регистра, выход первого элемента ИЛИ подсоединен ко входу блока ключей, второй выход блока ввода программы соединен со входами второго элемента ИЛИ, регистра и триггера 13,У этого интерполятора сложная схе, ма.Цель изобретения - упрощение интерполятора - достигается тем, что в нега введены третий счетчик импульсов, первый дешифратор, последовательно соединенные четвертый счетчик импульсов, второй дешифратор и вычислительный блок и последовательно соединенные третий элемент ИЛИ, пятый счетчик импульсов и четвертый элемент ИЛИ, а также шестой счетчик импульсов и пятый элемент ИЛИ. Первый и второй входы счетчика импульсов подключенй к первому и второму выходам второго блока управления соответственно, первый выход блока ввода программы подключен ко входам третьего, четвертого, пятого и шестого счетчиков им-пульсов, второй выход блока ввода программы соединен со входвмй третьего и пятого элементов ИЛИ, другие входы которых подсоединены к выходам коммутатора, Выход пятого элемента ИЛИ через последовательно соединенные шестой счетчик импульсов и четвертый элемент ИЛИ подключен к четвертомувходу второго блока управления, пятый вход которого соединен с выходом второго дешифраторв; Входы третьего счетчика импульсов подключены к третьему и четвертому выходам второго блока управления, а выход третьего счетчика импульсов через первый дешифраторсоединен со входом первого блока управления; с третьим входом коммутатора и шестым входом второго блока управления, пятый и шестой входы которого подключены соответственно ко входам блока ввода программы и вычислительного блока, одни иэ входов которого подключены к выходу первого элемента ИЛИ и ко второму выходу блока ввода программы, а выход вычислительного блока соединен с однимиз входов первого счетчика импульсов.5 Нв фиг. 1 представлена структурнаяэлектрическая схема интерполятора, нафиг, 2 - диаграмма его работы,Интерполятор содержит генераторимпульсов 1, ключ 2, счетчики импуль 0 сов 3-8, делитель частоты 9, коммутатор 10, элементы ИЛИ 11-15, блокиуправления 16, 17, дешифраторы 18,19, блок ввода программы 20, регистр,21, вычислительный блок 22, триггер 23,1 ф блок ключей 24 и приводы 25, 26,Окружность, дугу которой необходимо ннтерполировать, условно делят навосемь одинаковых частей (фиг.2). Прямую АВ разделяют на 17 одинаковыхй частей, следовательно, по дуге АС располагаются и элементарных треугольников, с помощью гипотенуз которыхпроисходит круговая интерполяция данной дуги. Большие катеты элементарныхф треугольников одинаковы, Величина ихГ 2 Яопределяется выражением, ЕслиГ 2 итеперь для каждого треугольника сформировать значения щ отношений большихкатетов к меньшим, которые не зависятот радиуса интерполируемой окружности,делением значения большего катета нвэти отношения можно получить величины35меньших катетов, а следовательно выполнить круговую интерполяцию окружностей любого радиуса. Точность интерполяции зависит от числа П и радиуса окружности. Величины отношенийбольшего катета к меньшему в элементарных треугольниках, если рассматривать их в направлении по часовой стрелке или против, повторяются для каждойвосьмой части окружности, но в обратном порядке, Из фиг,2 также следует,что в период интерполяции при прохождении точек окружности, дуги которыхо,равны 45, 135, 225, 315, необходимо коммутировать канады "Х" и "У";а при прохождении точек, дуги которыхоравны 90, 180, 270 и 360, следуетменять знаки Х" и У" согласноприведенной ниже таблице.Х 5 225 270 315 360 6 П ющую числовую ейные величины тарных шагах ис тва; отрезок С льшего катета; ачение большего личи0во-(СК . ЬН ) отрабатываем -(3 к Ен)рабатываемыхчасти окружиловой признак количест о ос Хо импуф 1( льсов, очномер нице; чисо часовой лнч и сти, равный е интерполяции стО мЕр Рабочие импульсы, вырабатываемые задающим генератором 1, с частотой следования 1, ( ", где 1,-номинальная частота исполнительных устройств (на чертеже не показаны),- основание системы счисления приращений координат, а К - м; ксимально возможная разрядность цифровых эквивалентов приращений, подаются на вход ключа 2, который закрыт, Каждый цикл интерполяции начинается с ввода информации кадра блоком 20, начальный пуск которого выполняют вручную, а затем при вводе каждого кадра он запускается автоматически по сигналам со второго выхода блока управления 16, В каждый кадр в двоично-цесятичном коде входят: начальное значение большего катета элементарного треугольника, так как начало интерполируемой дуги, как правило, не совпадает с началом большего катета элементарногО треугольника,. а если совпадает, то начальное значение равно величине большего катета; значение большего катета; начальное значение числа ц ; номер части окружности; количество импульсов, отрабатываемых по оси "Х ".; количество импульсов, отра - батываемых по оси " 1 , признак направления интерполяции (по часовой стрелке или напротив нее).Если необходимо выполнить кругову интерполяцию между точками .О и Е п часовой стрелке с радиусом М при П элементарных треугольников и восьмой части окружности, кадр программы будет содержать следу информацию, где лин выражаются в элемен полнительного устрой начальное значение б Ввод в интерполятор информации скадра блоком 20 происходит по тетрадам, адреса которых определяются счетчиком строк фотосчитывающего устройства. При появлении сигнала о кондеввода кадра фотосчитывающее устройствоостанавливается, После ввода в счетчиках 8, 7, 4 и регистре 21 в обрат 50ном,двоично-десятичном коде соответственно оказывается количество ипульсов отрабатываемое по осиколичество импульсов, отрабатываемоепо оси " 1 , начальное значение больщего катета, значение болыпего катета, а в счетчики, 5 и 6 в прямомдвоично-десятичном коде соответственно заносятся ном части окружностии начальное значение счетчика числа И,Числовой признак направленияинтерполяции в нашем случае - признакинтерполяции по часовой стрелке, записывается при вводе информации в блокиуправления 16 и 17. По переднему фронту сигнала с блока 20 о конце вводакадра к содержимому счетчиков 8, 7,4 и регистра 21 через счетные входыприбавляется единица, и числовое значение коэффициента 01, сформированноеблоком 22 формирования числовых значений отношенйй больших катетов к меньшему, по сигналу с дешифратора 18для значения счетчика 6, равного - 1.),переписывается в счетчик 3, а по заднему фронту этого сигнала триггер 23устанавливается в единичное состояние,При единичном состоянии триггера 23открывается ключ 2, и импульсы с частотой следования 1 д ". поступают нанделитель чистоты 9 и на счетный входсчетчика 3. С делителя частоты 9 импульсы с частотой следования 1, пойцотся на коммутатор 10 каналов уп,равления координатными осями " )(иУи через элемент ИЛИ 11на счетный вход счетчика 4.При поступлении на вход счетчика 6 Гимпульсов он устанавливается в нулевое состояние, и на его выходе возникает импульс, который по третьему " входу запускает блок 16, Количествоимпульсов, равное (Р, при интерполяции по часовой стрелке и значении счетчика 5, равном единице, через коммутатор 10 и блок управлении 1 7 поступает также в привод 26 координаты У ,а через элемент ИЛИ 15 складывается1с содержимым счетчика 7 количестваимпульсов, отрабатываемых по оси "УТак как делитель частоты 9 имееткоэффициент деления С , то на счетчикЗпоступает(д( импульсов. Счетчик3 имеет разрядность 2 к, следовательно,он переходит в нулевое состояние при поступлении на его вход щимпульсов.и При установке счетчика в нулевое состояние на его выходе возникает импульс, который поступает в коммутатор 10, а также на первый вход блока управления 16. По этому импульсу блок 16 на первом выходе формирует имульс, по которому в моментпаузы между импульсами с частотой следования 1( ( значение (П с блока 22 снова переписывается в счетчик 3, Перепись значения щ, с блока 22 в сч.тчик 3 через количество импульсов 1 П Ч ", повторяется до поступления в блок 16 сигнала со счетчика 4. Таким образом, в период работы счетчика 1ГимпульЗ сов делятся на п (", а,спедовательно,со счетчика 3 через коммутатор 10и блок 17 управления в привод 25 оси"Х поступаете М импульсов, и пишущий элемент с линейным законом ин 10 терполяции перемешается из точки 2в точку ИВ момент интерполяции 3 М импульсов через:, элемент ИЛИ 14 попадаетв счетчик 8 количества импульсов, отрабатываемых по оси " Х . Использование счетчика 3 с разрядностью, вдва раза большей, чем разрядностьсчетчика 4, а также последовательностиимпульсов, поступающих на счетчик 3с частотой следования 1Ч, " , позволяет разделить больший катет элементарного треугольника на целые и дробные значения щПри интерполяции по часовой стрелке25и значении счетчика д; равном единице,б(см. таблицу) по импульсу со счетчика4 на третьемвыходе блока 16 возникает импульс. По переднему фронту этого импульса в паузе между импульсами с частотой следования 1 и,(" всчетчик 6 прибавляется единица, и егозначение становится равным 1, а позаднему фронту через блок 24 значение35 -НГбольшего катета переписывается2 пиз регистра 21 в счетчик 4, и с блока 22 и счетчик 3 заносится новыйкоэффициент 1 ц, сформированный позначению ( счетчика 6,В дальнейшем работа схемы повторяется, По оси " Уформируеч-П лся импульсов, а по оси "Х2 и и пишущий элемент исполни 2 п ательного устройства перемещается из точки 1 в точку Р. При первом значении счетчика 6, равйом П, когда пишущий элемент находится в точке А, на второй вход блока 16 с дешифратора 18 поступает управляющий сигнал, при на-, личии которого на один импульс блокируются оба счетных входа счетчика 6, и прц интерполяции по часовой стрелке по сигналу со счетчика 4 блок 16 на651319 10 45 50 55 9пятом выходе формирует импульс, по которому в паузе между импульсами с частотой следования 1(" к содержимому счетчика 5 прибавляется единица. По этому же импульсу, поступающему в блоки 22 и 24 через элемент ИЛИ 23, текущее значение п 1 переписывается из блока 22 в счетчик 3 иЮязначение большего катета - иэЙпрегистра 21 через блок 24.в счетчик 4.При значении счетчика 5 номеров властей окружности, равном двум, коммутируются каналы " Хи " 1 " , Теперь при интерполяции каждой элементарной гипотенузы по оси Х поступает ГГа Гчимпульсов, а по оси 1211 ада Кроме этого, при значении счет-.чика 5, равном двум, по сигналу счетчика 4 блок 16 формирует, импульс на четвертом выходе, а,следовательно,каждый раз из содержимого счетчика 6 вычитается единица. При интерполяции по часовой стрелке приращения координатХ " и " У " при значениях счетчика 5, равных одному и двум, положительны. При первом значении счетчика 6, равном единице, с дешифратора 18 нв второй вход блока 16 поступает управляющий сигнал, при наличии которого, квк и при значениисчетчика 6, равном П, на один импульс блокируются оба счетных входа ,счетчика 6, а по , импульсу со счетчика 4 на пятом выходе блока 16 формируется импульс, по которому в счетчик 5 прибавляется единица. По этому же импульсу, поступающему в блоки 22 и 24 через элемент ИЛИ 23, текущее значение и переписывается иэ блока 22 в счетчик 3, аЙязначение большего катета - из ре 2 пгистра 21 через блок 24 в счетчик 4.При значении счетчика 5, равном трем (см. таблицу), приращения по оси " 1отрицательны, Поэтому по управляющему сигналу с дешифратора 19 блок 17 изменяет вращение привода по оси," У , Кроме того, по сигналу со счетчика 4 блок 16 на третьем выходе формирует импульс, который каждый раэ прибавляется к значению счетчика 6, В остальном работа схемы полностью аналогична, а знаки приращений 5 10 15 20 25 30 35 координат и коммутация каналовХ "и " У " изменяются согласно таблице.Интерполяция заданной дуги окружностипродолжается до установки счетчика 8или 7 в нулевое состояние, При поступлении на эти счетчики соотвбтственно2 Я - (СК + Ь Н) или 2 М - (ОК Ф ЕН )импульсов один из них или оба устанавливаются в нулевое состояние, При установке счетчика 8 или 7 в нулевоесостояние на его выходе формируетсяимпульс, который через элемент ИЛИ 12поступает на четвертый вход блока управления 16 и запускает его, Блок 16на втором выходе формируетсигнал,сброса, по которому триггер 23, делитель частоты 9 и счетчик 3 устанавливаются в исходное состояние и запускается блок 20 для ввода очередногокадра, При интерполяции заданной дугиокружности против часовой стрелки, работа электрической схемы аналогична.Отличие состоит в том, что импульсыс блока 16 поступают на вычитвющийвход счетчика 5, и последовательностьвключения суммирующего и вычитающего входов счетчика 6 изменяется согласно таблице.Использование в схеме новых элементов, обеспечивающих выполнение круговой интерполяции, выгодно отличаетпредлагаемый круговой интерполяторот известных, так как позволяет выполнить круговую интерполяцию заданнойдуги окружности при достаточно простойсхеме и малом обьеме информации вуправляющей программе,Формула изобретения Круговой интерполятор, содержащий первый счетчик импульсов, первый блок управления, подключенный к приводу, блок ввода программы, первый выход которого соединен с первьм входом второго блока управления, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подсоединены ко входам первого элемента ИЛИ, и последовательно соединенные генератор импульсов, ключ, подсоединенный к триггеру, делитель частоты, второй элемент ИЛИ и второй счетчик импульсов, подключенный через блок ключей к регистру, первый вход первого счетчика импульсов соединен со входами триггера и делителя частоты и с пятым выходом второго. блока управления, второй вход первого счетчика импульсов подсоединен к выходу ключа,а выход - ко второму входу второгоблока управления и к первому входукоммутатора, второй вход которого под-ключен к выходу делителя частоты, выходы коммутатора соединены со входами первого блока управления, третийвход второго блока управления соединен с выходом второго счетчика импульсов, а первый выход блока ввода программы подключен ко входам второгосчетчика импульсов и регистре, выходпервого элемента ИЛИ подсоединен ковходу блока ключей, второй выход блока ввода программы соединен со входами второго элемента ИЛИ, регистраи триггера, о т л и ч а ю щ и й с я,тем, что, с целью упрощения схемыв нее введены третий счетчик импульсов, опервый дешифратор, последовательно соединенные четвертый счетчик импульсов,второй дешифратор и вычислительныйблок и последовательно соединецныетретий элемент ИЛИ, пятый счетчик импульсов и четвертый элемент ИЛИ, атакже шестой счетчик импульсов и пятыйэлемент ИЛИ, первый и второй входысчетчика импульсов подключены к первому и второму выходам второго блокауправления соответственно, первый выход блока ввода программы подключенко входам третьего, четвертого, пятого и щестого счетчиков импульсов, второй выход блока ввода программы соединен со входами третьего и пятого элементов ИЛИ, другие входы которых подсоединены к выходам коммутатора, выход пятого элемента ИЛИ через последовательно соединенные шестой счетчик импульсов и четвертый элемент ИЛИ подключен к четвертому входу второго блока управления, пятый вход которого соединен с выходом второго дещифратьра, вхс ы третьего счетчика импульсов подключены к третьему и четвертому выходам второго блока управления, а выходВтретьего счетчика импульсов через первый дешифратор соединен со входом первого блока управления, третьим входом коммутатора и шестым входом второго блока управления, пятый и шестой выходы которого подключены соответственно ко входам блока ввода программы и вычислительного блока, одни из входов которого подключены к выходу первого элемента ИЛИ и ко второму выходу блока ввода программы, а выход вычислительного блока соединен с одним из входов первого счетчика импульсов.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР % 257571, кл. 05 В 19/18, 1969,2. Авторское свидетельство СССР % 344415,кл, С 05 В 19/18, 1971.3. Авторское свидетельство СССР 1499555, кл, Д 05 В 19/18, 1971,-.1 1303 лиал Редактор Б,Заказ 804/ Составитель Н. Белянкова ехред О. Андрейко Ко 4 Подписноеого комитета СССРй и открытийушская наб., д, 4/5 Тираж 101 НИИПИ Государственн по делам изобретени 5, Москва, Ж, Ра