Круговой интерполятор

 

Союз Советеимн

Социалист ммескмн

1веспубпин ((()651319 (И) Дополнительное к авт. твид-ву— (22) Заявлено 22.12.76 (21) 2432392/18-24 с присоединениене заявки ¹ (23) Приоритет—

Опубликовано 05.03.79.Бюллетень N. 9

Йата опубликования описания 07.03.79

2 (51) М. Кл

05 В 19/18

Гвсудврственнь1й квинтет

СССР вв делам изобретений и вткрытнй (53) УЙК 621 503 .55(088.8) B. М. Молоканов, В. К. Смирнов и О. В. Власов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) 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 j2j

Наиболее близок к предлагаемому круговой интерполятор, содержащий первый счетчик импульсов, первый блок управления, подключенный к приводу, блок ввода программы, первый выход которого соединен с первым 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 часто

15 ты и с пятым выходом второго блока управления, второй вход первого счетчика импульсов подсоединен к выходу ключа, а выход — ко второму входу второго

20 блока управления и к первому входу коммутатора, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, выходы коммутатора соединены со входами первого блока управления, третий

651 31 9 вход 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 f3), У этого интерполятора сложная схе. ма.

Цель изобретения — упрощение интерполятора — достигается тем, что в нега введены третий счетчик импульсов, первый дешифратор, последовательно соединенные четверчъ и 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

I 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 входамй 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 дешифраторв; Входы третьего счетчика импульсов подключены к третьему и четвертому выходам второго блока управления, а выход третьего счетчика импульсов через первый дешифратор соединен со входом первого блока управления; с третьим входом коммутатора и шестым входом второго блока управления, пятый и шестой в ходы 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 одним из входов первого счетчика импульсов.

5 Нв фиг. 1 представлена структурная электрическая схема интерполятора, на фиг. 2 — диаграмма его работы.

Интерполятор содержит генератор импульсов 1, ключ 2, счетчики импульfO сов 3-8, делитель частоты 9, коммутатор 10, элементы ИЛИ 11-15, блоки управления 16, 17, дешифраторы 18, 19, блок ввода программы 20, регистр .

21, вычислительный блок 22, триггер 23, блок ключей 24 и приводы 25, 26.

Окружность, дугу которой необходимо интерполировать, условно делят на восемь одинаковых частей (фиг.2). Прямую АВ разделяют íà q одинаковых частей, следовательно, по дуге АС располагаются и элементарных треугольников, с помощью гипотенуз которых происходит круговая интерполяция данной дуги. Большие катеты элементарных треугольников одинаковы. Величина их

42Я определяется выражением . Если

Г2 и теперь для каждого треугольника сформировать значения щ отношений больших катетов к меньшим, которые не зависят от радиуса интерполируемой окружности, делением значения большего катета нв эти отношения можно получить величины

35 меньших катетов, а следовательно выполнить круговую интерполяцию окружностей любого радиуса. Точность интерполяции зависит от числа t3 и радиуса окружности. Величины отношений большего катета к меньшему в элементарных треугольниках, если рассматривать их в направлении по часовой стрелке или против, повторяются для каждой восьмой части окружности, но в обратном порядке, Из фиг.2 также следует, что в период интерполяции при прохождении точек окружности, дуги которых о. равны 45, 135, 225, 315, необходимо коммутировать каналы "Х" и " ("; а при прохождении точек, дуги которых о равны 90, 180, 270 и 360, следует . менять знаки «Х" и Y" согласно приведенной ниже таблице.

651319

Y х

11

ill

В

В

И

ИИ

135

Y

ieo

225

270

315

360

Рабочие импульсы, вырабатываемые задающим генератором 1, с частотой следовании 1, (", где 1,-номинальная частота исполнительных устройств (на чертеже не показаны), — основание системы счисления приращений координат, а К вЂ” 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-десятичном 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 П ; номер части окружности; коли- чество импульсов, отрабатываемых по оси. Х ".; количество импуль< .ов, отра— батываемых по оси Y, признак направления интерполяции (по часовой стрелке или напротив нее).

Если необходимо выполнить круговую интерполяцию между точками .0 и Е по часовой стрелке с радиусом К при П элементарных треугольников в всх:ьмой части окружности, KGlrp программы будет содержать следующую числовую информацию, где линейные величины выражаются в элементарных шагах исполнительного устройства; отрезок (j Р— начальное значение большего катета;

Н я величину — значение бол ьшего

30 2 ° 0 катета;числовое значение (j - 1 ) начальное значение счетчика ц ; 2R—

-(СК i L Н ) — количество импульсов, отрабатываемое по оси.," Х ; 2Я

- (3 К > EH) — количество импульсов, ow рабатываемых по оси Ч ; номер части окружности, равный единице; числовой признак интерполяции по часовой стрелке.

Ввод в интерполятор информации с кадра блоком 20 происходит по тетрадам, адреса которых определяются счет чиком строк фотосчитывающего устрой45 ства. При появлении сигнала о конце ввода кадра фотосчитывающее устройство останавливается. После ввода в счетчиках 8, 7, 4 и регистре 21 в обрат

50 ном, двоично-десятичном коде соответственно оказывается количество импульсов отрабатываемое по оси k

1 количество импульсов, отрабатываемое по оси 1, начальное значение боль55 шего катета, значение большего катета, а в счетчики, 5 и 6 в прямом двоично-десятичном коде соответственно заносятся номер части окружности и начальное значение счетчика числа Д.

651319

Числовой признак направления интерполяции в нашем случае — признак интерполяции по часовой стрелке, записывается при вводе информации в блоки управления 16 и 17. По переднему фронту сигнала с блока 20 о конце ввода кадра к содержимому счетчиков 8, 7, 4 и регистра 21 через счетные входы прибавляется единица, и числовое значение коэффициента Af, сформированное блоком 22 формирования числовых значений отношенйй больших катетов к меньшему, по сигналу с дешифратора 18 для значения счетчика 6, равного (-1), переписывается в счетчик 3, а по заднему фронту этого сигнала триггер 23 устанавливается в единичное состояние, При единичном состоянии триггера 23 открывается ключ 2 ° и импульсы с частотой следования f й". поступают на

Н 1 делитель чистоты 9 и на счетный вход счетчика 3. С делителя частоты 9 импульсы с частотой следования 4 поются на коммутатор 10 каналов уп.равления координатными осями " X и (и через элемент ИЛИ 11 на счетный вход счетчика 4.

При поступлении на вход счетчика Г импульсов он устанавливается в нулевое состояние, и на его выходе возникает импульс, который по третьему

" Входу запускает блок 16. Количество импульсов, равное („, при интерполяции по часовой стрелке и значении счетчика 5, равном единице, через коммутатор 10 и блок управлении 17 поступает также в привод 26 координаты Y а через элемент ИЛИ 15 складывается

1 с содержимым счетчика 7 количества импульсов, отрабатываемых по оси "Y

Так как делитель частоты 9 имеет коэффициент деления Ч", то на счетчик

3 поступает (д i„и импульсов. Счетчик

3 имеет разрядность 2 к, следовательно, он переходит в нулевое состояние при поступлении на его вход щ ч импульсов. и

При установке счетчика в нулевое состояние на его выходе возникает импульс, который поступает в коммутатор

10, а также на первый вход блока уп равления 16. По этому импульсу блок

16 на первом выходе формирует имульс, по которому в момент паузы между импульсами с частотой следования f. значение m с блока 22 снова переписывается в счетчик 3, Перепись значения щ. с блока 22 в сч.тчик 3 через. количество импульсов rr1 ", повторяется до поступления в блок 16 сигнала со счетчика 4. Таким обра; ом, в период работы счетчика 1 5 Г g" импульсов делятся на п g", а,спедовательно, со счетчика 3 через коммутатор 10 и блок 17 управления в привод 25 оси

"Х поступаете М импульсов, и пишущий элемент с линейным законом интерполяции перемешается из точки 1) в точку kt В момент интерполяции 3 М импульсов через:, элемент ИЛИ 14 попадает в счетчик 8 количества импульсов, отрабатываемых по оси " Х . Использование счетчика 3 с разрядностью, в два раза большей, чем разрядность счетчика 4, а также последовательности импульсов, поступающих на счетчик 3 с частотой следования 5 „ g ", позволяет разделить больший катет элементарного треугольника на целые и дробные значения rA

При интерполяции по часовой стрелке

25 и значении счетчика 5; равном единице, (см. таблицу) по импульсу со счетчика

4 на третьем выходе блока 16 возникает импульс. По переднему фронту это30 го импульса в паузе между импульсами с частотой следования f и. " в счетчик 6 прибавляется единица, и его значение становится равным 1, а по заднему фронту через блок 24 значение

35 -НГ большего катета переписывается

2п из регистра 21 в счетчик 4, и с блока 22 и счетчик 3 заносится новый коэффициент tel, сформированный по значению i счетчика 6.

В дальнейшем работа схемы повторяется. По оси " 1 формируеч

-П л

45 ся импульсов, а по оси Х

2 и и пиЬущий элемент исполни2пщ тельного устройства перемещается из точки Н в точку Р. При первом значении счетчика 6, равном и, когда пишущий элемент находится в точке А, на второй вход блока 1 6 с деш ифратора 1 8 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 на

9 10 координат и коммутация каналов Х " и " У " изменяются согласно таблице.

Интерполяция заданной дуги окружности продолжается до установки счетчика 8 или 7 в нулевое состояние. При поступлении на эти счетчики соотв6тственно

2Я вЂ” (СК + Ь Н) или 2М вЂ” (ОК 4 ЕН ) импульсов один из них или оба устанавливаются в нулевое состояние. При установке счетчика 8 или 7 в нулевое состояние на его выходе формируется импульс, который через элемент ИЛИ 12 поступает на четвертый вход блока управления 16 и запускает его. Блок 16 на втором выходе формирует сигнал . сброса, по которому триггер 23, делитель частоты 9 и счетчик 3 устанавливаются в исходное состояние и запускается блок 20 для ввода очередного кадра. При интерполяции заданной дуги окружности против часовой стрелки, работа электрической схемы аналогична.

Отличие состоит в том, что импульсы с блока 16 поступают на вычитающий вход счетчика 5, и последовательность включения суммирующего и вычитающего входов счетчика 6 изменяется согласно таблице.

Использование в схеме новых элементов, обеспечивающих выполнение круговой интерполяции, выгодно отличает предлагаемый круговой интерполятор от известных, так как позволяет выполнить круговую интерполяцию заданной дуги окружности при достаточно простой схеме и малом обьеме информации в управляющей программе.

Формула изобретения

Круговой интерполятор, содержащий первый счетчик импульсов, первый блок управления, подключенный к приводу, блок ввода программы, первый выход которого соединен с первь м 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 управле9 65131 пятом выходе формирует импульс, по которому в паузе между импульсами с частотой следования 1 „° g к содержимому счетчика 5 прибавляется единица. По этому же импульсу, поступающему в блоки 22 и 24 через элемент

ИЛИ 23, текущее значение nl переписывается из блока 22 в счетчик 3 и Тм значение большего катета — иэ

2п регистра 21 через блок 24 в счетчик 4.

При значении счетчика 5 номеров властей окружности, равном двум, коммутируются каналы " Х и 7 . Теперь при интерполяции каждой элементарной гипотенузы по оси X поступает

42m „ Гя импульсов, а по оси Y

2и 2пе 20

Кроме этого, при значении счетчика 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 координат х " и " Y при значениях счетчика 5, равных одному и двум, положительны. При первом значении счетчика

6, равном единице, с дешифратора 18 на второй вход блока 16 поступает управляющий сигнал, при наличии которого, как и при значении счетчика 6, равном д, на один импульс блокируются35 оба счетных входа,счетчика 6, а по, импульсу со счетчика 4 на пятом выходе блока 16 формируется импульс, по которому в счетчик 5 прибавляется еди40 ница. По этому.же импульсу, поступающему в блоки 22 и 24 через элемент

ИЛИ 23, текущее значение nj переписывается иэ блока 22 в счетчик 3, а

Йя

45 значение большего катета — из ре2п гистра 21 через блок 24 в счетчик 4.

При значении счетчика 5, равном трем (см. таблицу), приращения по оси отрицательны, Поэтому по управляющему сигналу с дешифратора 19 блок 17 изменяет вращение привода по оси, Y . Кроме того, по сигналу со счетчика 4 блок 16 на третьем вы55 ходе формирует импульс, который каждый раз прибавляется к значению счетчика 6. В остальном работа схемы полностью аналогична, а знаки приращений

651319 р ния, второй вход первого счетчика импульсов подсоединен к выходу ключа, а выход — ко второму входу второго блока управления и к первому входу коммутатора, второй вход которого под- 5 ключен к выходу делителя частоты, выходы коммутатора соединены со входами первого блока управления, третий вход второго блока управления соединен с выходом второго счетчика импуль- 16 сов, а первый выход блока ввода программы подключен ко входам второго счетчика импульсов и регистре, выход первого элемента ИЛИ подсоединен ко входу блока ключей, второй выход бло- 1$ ка ввода программы соединен со входами второго элемента ИЛИ, регистра и триггера, отличающийся, тем, что, с целью упрощения схемы в нее введены третий счетчик импульсов, первый дешифратор, последовательно соединенные четвертый счетчик импульсов, второй дешифратор и вычислительный блок и последовательно соединецные 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 подключены к первому и второму выходам второго блока управления соответственно, первый выход блока ввода программы подключен ко 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 дешифрат ра, вхс:ы третьего счетчика импульсов подключены к третьему и четвертому выходам второго блока управления, а выход третьего 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 экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

% 257571, кл. Cj 05 В 19/18, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

% 34441 5, кл. С 05 В 19/18, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

h 499555, кл. Q 05 В 19/18, 1971.

651319

Составитель H. Белянкова

Редактор Б. Федотов ТехредО. Андрейко Корректор Е, l1ann

Заказ 804/44 Тираж 1014 Подписнм

БНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

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