Линейный интерполятор

 

ЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий управляемый генератор тактовых импульсов, соединенный выходом с первым входом регистра, счетчик записи кода большего приращения и два выходных формирователя импульсов , отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия и упрощения устройстваа в него введены распределитель импульсов и матрица элементов памяти, адресные входы которой через распределитель импульсов соединены с выходом управляемого генератора тактовых нкпульсов , с первым входом сметчика записи кода большего приращения и через первый выходкой формирователь импульсов - с первым выходом интерполятора , информационные входы матрицы элементов памяти через регистр подключены к первым входам линейного интерполятора, а выход через второй выходной формирователь импульсов - к второму выходу линейного интерполятора, вход Пуск интерполятора соединен с первым входом управляемого генератора тактовых i импульсов, второй вход которого Соединен с выходом счетчика записи кода большего приращения, подключенJ 1г™ ного вторыми входами к третьим вхо1% « , дам интерполятора, вход начальной установки которого соединен с входом начальной установки генератора и рас5- . пределителя импульсов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1! 56005

gyes G 05 В 19/18 наатЮа

1 (1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3523832/24-24 (22) 21. 12. 82 (46) 15.05.85, Бюл. Е 18 (72) В.И. Ткачев (53) 62-503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 470792, кл. G 05 В 19/18, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Ф 634236, кл. G 05 В 19/ 18, 1978. (54)(57) ЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий управляемый генератор тактовых импульсов, соединенный выходом с первым входом регистра, счетчик записи кода большего приращения и два выходных формирователя импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в него введены распределитель импульсов и матрица элементов памяти, адресные входы которой через распределитель импульсов соединены с выходом управляемого генератора тактовых импульсов, с первым входом сиетчикь записи кода большего приращения и через первый выходной формирователь импульсов — с первым выходом интер-полятора, информационные входы матрицы элементов памяти череэ регистр подключены к первым входам линейного интерполятора, а выход через второй выходной формирователь импульсов — к второму выходу линейного интерполятора, вход "Пуск" интерполятора соединен с первым входом управляемого генератора тактовых импульсов, второй вход которого сое- Я динен с выходом счетчика записи кода большего приращения, подключенного вторыми входами к третьим входам интерполятора, вход начальной установки которого соединен с входом начальной установки генератора н распределителя импульсов.

113600

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть использовано в построителях графической информации и в системах числового программного управления. 5

Цель изобретения — повышение быстродействия и упрощение устройства.

Данное устройство формирует импульсы по обеим координатам эа

1Î один такт ..

На фиг. 1 изображена блок-схема линейного интерполятора; на фиг. 2 временная диаграмма полученной последовательности интерполирующих 15 импульсов; на фиг. 3 — схема формирователей импульсов.

Линейный интерполятор состоит из матрицы элементов памяти 1, распределителя импульсов 2, регист- Ю ра 3, управляемого генератора тактовых импульсов 4, счетчика записи кода большего приращения 5 и выходных формирователей 6 и 7, Интерполятор имеет входы: 8 — записи коэффициента наклона прямой, 9 — записи длины интерполируемого отрезка, 10 — начальной установки, 11 — запуска. Выход 12 интерполятора является выходом пчпульсов продвижения по координате ЗО с большим приращением, а выход l3— для другой координаты. На фиг, 3 обозначены элемент И 14, элемент

ИЛИ 15 и усилитель l6 конденсатор

17, резистор 18. 35

Разделение на большее и меньшее приращение должно быть задано. При этом соответствие большего приращения конкретной координате может быть постоянным или изменяться для каж- 46 дого отдельного случая.

Примером первого варианта может быть вычерчивание графиков раэлпчных временных зависимостей, когда период отсчета выбирается таким, 45 чтобы каждое следующее значение параметра отличалось от предыдущего не более чем 1, Именно для такого случая разработан предлагаемый интерполятор. 5О

Во втором варианте система ЧПУ считывает с носителя (перфо- или магнитной ленты) очередной кадр, анализирует его содержимое (направление движения, коэффициент наклона, 55 требуемое приращение, технологические команды, скорость и т.д.), записывает коэффициент наклона и приращение на большей из координат в интерполятор и коммутирует необходимым образом выходы интерполятора, Нормирование выходных сигналов матрицы элементов памяти по плител.,— ности требуется, когда в качестве последних используются ферриты. Для этого может быть использован ждущий мультивибратор, Распределитель импульсов представляеr собой блок, который при поступлении на его вход серии импульсов выдает импульсы поочередно с каждого из своих выходов, например регистр сдвига, когда начальной установкой в него записывается единица в младший бит.

В качестве матрицы элементов -;,амяти могут быть использованы ОЗУ на ферритах, транзисторах или полупроводниковые интегральные схемы па-мяти на биполярных транзисторных структурах, илИ ПЗУ, состоящее, например, из двухвходовых ячеек И, или,циодная матрица. Запись единиц в ПЗУ определяется следующими сооб-. ражениями, Пусть ж имеем 5-разрядный регистр 3. Б таком случае двоичному .,коэффициенту наклона 0,1 соответствует число 10000, записанное в регистр 3. Требуемый отрезок, т.е. отрезок с тангенсом угла наклона

1/2, получится, если каждому шагу по координате с меньшим приращением (пусть это будет У) будут соответствовать 2 шага по координате с боггьшим приращением (пусть это будет Х). Для реализации этого в первом разряде ПЗУ необходимо чередование нулей и единиц.

Аналогично для отрезка с тангенсом угла наклона 1/4 (коэффициент

01000) запись в ПЗУ должна быть

0001000100010...

Таким образом, может быть представлен любой отрезок с тангенсом угла наклона А; =!/2 „ где г1„2„3, т.е. мы линейную зависимость у=а х заменяем эквивалентной ей ступенчатой. Очевидно, что для у= <<, где =а,+а,, необходимо сложить у,, =а,х и уа,х, т.е. надо делать шаги по М, соответствующие первой и второй последовательности, что и делается в данном интерполяторе.

Отсюда видно, что шаги по У (единицы в ПЗУ) должны быть расположены так, тобы в каждом адресе было не

3 11560 более одной единицы, что достигается сдвигом исходных последовательностей.

Очевидно, что вышесказанное справедливо при любом количестве слагаемых в тангенсе угла наклона.

Рассмотрим получение последовательности импульсов для линейной интерполяции отрезка прямой с приращениями: Х =28, У=21. В этом слу- fO чае двоичный коэффициент наклона прямой с точностью до 5-го знака равен 0,10111. Так как было взято 5 разрядов коэффициента, накопитель должен иметь не менее 5 разрядов 15 (И 5) и 32 адресов (2 ). Иатрица эле5 ментов памяти должна иметь не менее

2 адресов и и разрядов, причем в х-ых разрядах должны быть записаны единицы в (2 (2К -1)-ых адресах, где k, =1, ..., 2 ; i=1 2,3 ... В соответствии с указанной формулой в единичное состояние устанавливают следующие ячейки: в 1-м разряде — в 1,3,5,7,9,11, д

13,15,17 ... адресах; во 2-м разряде — в 2, 6, 10, 14, 18, 22,26,30 адресах; в 3-м разряде — в 4,12,20,28 адресах; в 4-и разряде — в 8 и 24 адресах; в 5-и разряде в 16 адресе.

В начале цикла работы интерполятора на его вход 10 подается импульс, который производит начальную установку распределителя импульсов

2 и совместно с сигналом,. подаваемым на вход 8 интерполятора и содержащим величину коэффициента наклона (в нашем примере это 0,10111), записывает это число в регистр 3. В это же время код длины интерполируемого отрезка по большей координате записывается с входа 9 интерполятора в счетчик записи кода большей ко- ординаты. В следующий момент на вход

11 интерполятора подается импульс, который запускает генератор тактовых импульсов 4. Выходы регистра 3 подаются на разрядные входы матрицы эле- о ментов памяти 1, поэтому считываются не все разряды числа, содержаще05 гося в данном адресе, а только т;::, в которых содержится 1 в коэффициенте наклона прямой. Выходной сигна. матрицы элементов памяти 1 через в..:— ходной формирователь импульсов 7 поступает на выход 13 интерполятора и является сигналом продвижения ло координате с меньшим приращением

Так как в нашем примере "1" содержат 1-й, З-й, 4-й и 5-й разряды коэффициента наклона, при формировании первого импульса по координате с большим приращением (Х) импульсы с выхода регистра 3 считывают 1-й, З-к,.

4-й и 5-й разряды первого адреса матрицы элементов памяти 1. Первая разрядная ячейка находится в едини ном состоянии, поэтому появляется вы-. ходной сигнал с выхода матрицы эле— ментов памяти 1 и, следовательно, формируется импульс на выходе 13 т.е. импульс продвижения по коорди.нате У (см. фиг. 2).

При формировании второго импуль, са по Х импульс с выхода распредели теля импульсов 2 считывает 2-й адрес матрицы элементов памяти 1 но его выходной импульс, а следовательно, и импульс по У отсутствует, так как ни в одном из указанных разрядов нет единичной ячейки.

Одновременно с третьим импульсом по Х бып сформирован импульс по У, так как ячейка первого разряда третьего адреса матрицы элементов памяти

1 находится в единичном состоянии.

Вместе с четвертью импульсом по

Х также бып сформирован импульс по

У, так как в единичном состоянии была ячейка 3-го разряда.

Так продолжается до тех пор, пока не сформировано 28 импульсов по. координате Х, при поступлении 28-го тактового импульса на вход счетчика 5 на ее выходе формируется импульс, включающий управляемый генератор тактовых импульсов 4. К этому времени по координате У сформировался 21 импульс, что соответствует заданию. Взаимное расположение импульсов по Х и У во времени представлено на фиг. 2.

1156005

Составитель И Нвец

Редактор M. Дылын Техред С.Мигунова

Корректор М. Самборская

Заказ 3143/43 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,.Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4