CS199894B1 - Connection of circular interpolator with constant azimu - Google Patents

Description

POPIS VYNÁLEZU

K AUTORSKÉMU OSVEDČENIU

ČESKOSLOVENSKÁ SOCIALISTICKÁ

REPUBLIKA ( 19 ) 199 894 (11) |B1)

ÚŘAD PRO VYNÁLEZY

A OBJEVY (6l) (23) V vsi iivná priorita (22) Přihlášení- 20 09 77 (2l)PV 6066-77 (W) Zveřejněné 30 11 79 (15) V ydané 30 03 82 (51) Int. Cl.3 Q 05 B 19/18B 23 Q 15/00 (75)

AlKor vynálezu ZIMÁNYI JAN Ing. CSc., TRENČÍN a BAŇÁKOVÁ LUDMILA Ing., ČACHTICE (54) Zapojenie kruhového interpolátora 3 konStantným azimutálnym inkrementom 1

Vynález aa týká zapojenia kruhového interpolátora s konštantným azimutálnym inkre-mentom pre číslicová interpoláciu binárně vyjádřených sáradníc x, y kruhovej trajektorie. V technickej praxi v oblasti číslicového riadenia obráběcích strojov, kresliacichzariadeni, alebo inýoh zariadeni, s prvkami pohybujácimi sa po analyticky určených tra-jektoriach sa používajá různé typy interpolátorov, ktoré sa navzájom líáia v rdznych pa-rametrech, akými sá predovSetkým: počet osí, v ktorých sa interpolácia prevádza, typytrajektorií, pre ktoré interpolátor je schopný interpolovať, přesnost a rýchlosť inter-polácie, zložitosť interpolátora. Na základe porovnania vlastností jednotlivých typov in-terpolétorov sa potom vyberá pře dané použitie vhodný typ interpolátora.

Pre niektoré zariadenia je potřebné, aby sa kruhová interpolácia v rovině x, y pre-vádzala s konStantným azimutálnym inkrementom, preto interpolátory s konStantným inkremen-tom v osiach x alebo y sá nevhodné. Takáto požiadavka sa vyskytuje například u elek-troiskrových drňtových vyrezávačiek s drdtmi vykloněnými v normálovéj rovině na směr ře-zu. Takáto programovo x‘iadené vykláňanie nástroje - drdtu umožňuje zhotovovanie kuželo-vých tvarových otvorov, ktoré sá potřebné při výrobě střižných nástrojov. Změna směruvyklonenia drdtu prebieha pri postupe po kruhovej dráhe synchronně s inkrementáciou azi-mutu Ψ . 199 894 199 694 V případe interpolétora a konátantnou inkrementáciou v osiach x, y je potom azimu-tálny inkrement nepravidelný a je potřebné ho poměrně zložitým spĎaobom určovat.

Na přesnost interpolécie okrem volby interpolačného algoritmu predovšetkým vplývavelkost interpolačného kroku a počet platných miest, pomocou ktorých sá v interpolátoreinterpolované jednotlivé čísla /veličiny/. Pře určitá požadovaná prenost a připadne ajrýchlost interpolécie je potom třeba volit vhodná parametre interpolétora, pričom požia-davky na rýchlost a přesnost spravidla vedá k zvyáovaniu ceny a zložitosti interpolétora.

Vyááie uvedené nedostatky odstraňuje zapojenie kruhového interpolétora s konštant-ným azimutélnym inkrementom podlá vynálezu, ktorého podstatou je, že prvý vstup odčítač-ky je připojený na výstup prvého posuvného registra a druhý vstup odčítačky je připojenýna zdroj počiatočnej hodnoty jednej z interpolovaných sáradníc. Prvý výstup odčítačky jepřipojený na vstup druhého posuvného registra, ktorého výstup je připojený na prvý vstupsčítačky. Druhý vstup sčítačky je připojený na zdroj počiatočnej hodnoty druhej z inter-polovaných sáradníc. Prvý výstup sčítačky je přepojený so vstupom prvého posuvného re-gistra. Druhý výstup odčítačky a druhý výstup sčítačky sá připojené na zariadenie přeď&láie spracovanie interpolovaných hodndt sáradníc x, y.

Zapojením kruhového interpolétora s konštantným azimutélnym inkrementom sa docielipodstatné zvýáenie přesnosti a rýchlosti interpolécie v porovnaní s doteraz známými in-terpolétormi s rovnakým stupňom zložitosti.

Na pripojenom výkrese je znázorněné příkladné prevedenie zapojenia kruhového inter-polátara s konštantným azimutélnym inkrementom, kde na obr. 1 je nakreslená celková blo-ková schéma zapojenia a na obr. 2 a 3 sá nakreslené příkladné blokové schémy druhého po-suvného registra.

Zapojenie kruhového interpolétora s konštantným azimutélnym inkrementom pozostávaz prvého posuvného registra 1, ktorého výstup 10 je připojený na prvý vstup 20 odčítač-ky 2. Druhý vstup 21 odčítačky 2 je připojený na zdroj počiatočnej hodnoty prvej z inter-polovaných sáradníc. Výstup 22 odčítačky 2 je připojený na vstup 30 druhého posuvnéhoregistra 3.· Výstup 31 druhého posuvného registra £ je připojený na prvý vstup 40 sčítač-ky £. Druhý vstup 41 sčítačky £ je připojený na zdroj počiatočnej hodnoty druhej z inter-polovaných sáradníc. Prvý výstup 42 sčítačky 4 je přepojený so vstupom 11 prvého posuv-ného registra 1. Druhý výstup 23 odčítačky 2. a druhý výstup 43 sčítačky £ sá připojenéna zariadenie pře ďalšie spracovanie interpolovaných hodndt sáradníc x, y. Pře i-tý interpolačný krok interpolétora zapojeného podl’a vynálezu s azimutélnyminkrementom ΔΪ platí: A. = Ai_1 - kB.^ /la/

Bi = Bi-1 * **1 /lb/ kde: k = tgz^1? /k = 2“^ pre j - celé kladné číslo/. 3 199 894 A| a B^ můžu reprezentovat v rovině x, y súradnice podlá tabulky δ. 1.

Ai Βχ Bi’ 1 X/η.Δ? - δ 7/2/ Υ / n.úJV Υ /η. δ? - Δ?/2/ 2 Y /η.Δ? - Δ?/2/ X / η.Δ?/ X /η. Δ? - δ 7 /2/ tab. δ. 1

Podlá tohoto algoritmu sa však stanovuji! súradnice A^ a B^ vždy so vzájomným posuvomargumentu νβΐΐδίη X /9/, Y /9/ o -δ9/2. Jednoduchou operáciou možno stanovit veliúi-nu B^’ podlá niektorého z následovních vzťahov: B’i = Bi-1 + T“

Ai /2/ B’i= Bi • Ai Λι.ι·>/ /3/ /4/ ktorej potom zodpovedá podl’a tabulky δ. 1 hodnota Y /9/, resp. X /9/ už bez posuvuvzhladom na A^.

Interpolašný algoritmus νβΐΐδίη A, B podlá vzťahov /1/ sa realizuje pomocou odéí-tašky 2. a súítašky 4., v ktorých sú binárně s potřebným poétom binárnych miest zobrazenévelišiny Ai a B.. V i-tom interpolačnom kroku sa: 1. od obsahu odéítašky 2 odpošíta obsah séítaéky 4 posunutý v posuvnom registri 1o k binárnych miest vpravoj 2. k obsahu sšítašky £ pripo6íta obsah odéítašky 2 posunutý v druhom posuvnom registri 3o k binárnych miest vpravo.

Ak je potřebné stanovovat aj velišinu Bt , potom bod 2 možno modifikovat podlá niektoréhozo vzťahov /2/, /3/ alebo /4/. Před zapoúatim interpolácie je potřebné naplnit séítaéku 4 a odéitaéku 2_ hodnotamiA^ = 0 a B^ = 0. Tieto hodnoty mfižu byt výsledkami už skdr prevedenej interpolácie in-terpolátora zapojeného podlá vynálezu, připadne m8žu byť získané aj inak. V případeak interpolácie začína pri uhloch Ψ = m . /m = O, 1, 2 .../, je stanovenie A^ = Oa B^ = O zvlášť jednoduché podlá tabulky δ. 2, kde R je poloměr interpolovanej kružnice.

m Ai = 0 B. = 0 ο, 4, 8, R 0 1, 5, 9, 0 R 2, 6, 10, -R 0 3, 7, 11 0 -R tab. δ. 2 199 894 4

Pre B = 1 reprezentuji! veličiny A^ a hodnoty cos? a sin? .

Pre absolútne chyby ŮXp fry^ súradnic X*, Y^ interpolačného algoritmu interpo-látora zapojeného podl’a vynálezu /rovnice 1/ platí: Φχ. k3Ai-l *yi = k3Bi-l Δ<Ρ4 kde: k3 = - -ft- Δ Φ

Tieto absolútne chyby sú přibližné o — menšie ako chyby u dosiaT známých zapojeníinterpolátorov. Pretože interpolátor zapojený podl’a vynálezu pracuje iba s aritmetický-mi operáciam sčítania, odčítania a posuvu registrov, je nutné voliť Δ? = are tgk pre k = 1, |·, £ . Před začiatkom samotnej interpolácie sú v odčítačke 2 a sčítačke 4 zapísané hodnotysúradnic Χθ a Υθ počiatočného bodu interpolovanej trajektorie. Přivedením taktovacieho signálu sa uvedú do činnosti postupné prvý posuvný regis-ter 1 odčítačky 2, druhý posuvný register 3 a sčítačka 4. Do prvého posuvného registra 1sa přepíše obsah sčítačky 4, posunie sa o k bitov vpravo a odčítá sa od obsahu odčítač-ky 2. Výslédok tejto aritmetickej operácie je interpolovaná prvá súradnica, ktorú možnosnímat na druhom výstupe 23. V ďaláom kroku sa uvedie do činnosti druhý posuvný register ktorý móže byť realizovaný nasledujúcimi spósobmi: a/Jednoduchý posuvný register: druhý posuvný register 2 podl’a obr. 1. b/ Dva posuvné registre: třetí posuvný register 2 a Stvrtý posuvný register 6 /obr. 2/,kde na vstup 50 tretieho posuvného registra 2 sú připojené prvý vstup 60 štvrtého re-gistra 6 a prvý výstup 22 odčítačky 2. Výstup 51 tretieho posuvného registra 2 j® při-pojený na prvý vstup 40 sčítačky £ a jej druhý výstup 43 je připojený na druhý vstup61 štvrtého posuvného registra 6. c/ Tri posuvné registre: piaty posuvný register 2» Siesty posuvný register 8 a siedmyposuvný register 2 /obr. 3/, kde vstup 70 piateho posuvného registra 2 je připojenýna prvý výstup 22 odčítačky 2 a jeho výstup 71 je připojený k prvému vstupu 40 sčítač-ky 4, ktorej prvý výstup 42 je připojený k prvému vstupu 80 šiesteho posuvného regis-tra 8 a druhý výstup 43 k druhému vstupu 91 siedmeho posuvného registra 2· Prvý vstup90 siedmeho posuvného registra 2 j® připojený na výstup 82 šiesteho posuvného regis-tra a. V případe: a/ algoritmus prebieha podl’a rovnice /lb/. Do druhého posuvného registra J sa přepisujeobsah odčítačky 2, posunie o k bitov vpravo a připočítá k obsahu sčítačky 4, čím savytvoří nová druhá interpolovaná súradnica, ktorej argument je posunutý voči argumentu 5 199 894 prvej súradnice o polovicu azimutálneho inkrementu, t.j. o lz\ ktorú možno snímať z druhého výstupu 43.

Druhou možnosťou použitia tohoto variantu zapojenia je interpolácia podTa algoritmupopísaného rovnicemi lb a 2. Do druhého posuvného registra 3 sa přepisuje obsah odčítač-ky £ a posunie o k+1 bitov vpravo a dvakrát připočítá k obsahu sčítačky 4. Výsledok prvé-ho súčtu je veličina B’^ reprezentujíce druhů interpolovanú súradnicu, ktorej argumentnie je posunutý voči argumentu prvej interpolovanej súradnice. Možno ju snímať na druhomvýstupe 43 sčítačky 4. V případe: b/ algoritmus prebieha podl’a rovnic /lb/ a/3/. Obsah odčítačky 2 sa připisuje súčasnedo tretieho posuvného registra 2 a štvrtého posuvného registra 6. Obsah tretieho po-suvného registra 2 sa posunie vpravo o k bitov a obsah čtvrtého posuvného registra 6sa posunie vpravo o k+1 bitov. Obsah tretieho posuvného registra 2 sa připočítá k ob-sahu sčítačky 4, od jej obsahu odpočítá obsah registra 6, čím sa vytvoří v štvrtomposuvnom registri 6 veličina B’| , reprezentujúca druhů interpolovanú súradnicu, kto-rej argument nie je posunutý voči argumentu prvej interpolovanej súradnice. Možno jusnímať na výstupe 62 átvrtého posuvného registra 6. V případe: c/ algoritmus prebieha podl’a rovnic Ab/ a /4/. Obsah odčítačky 2 sa přepíše do piatehoposuvného registra 2, ’ ktorom sa posunie o k bitov vpravo a připočítá k obsahu sčí-tačky 4,· Tento súčet sa presunie do siedmeho posuvného registra 2» kde sa k němu při-počítá obsah šiesteho posuvného registra 8 a posunie o 1 bit vpravo, čím sa vytvoříveličina B’^ reprezentujúca druhů interpolovanú súradnicu, ktorej argument nie je po-sunutý voči argumentu prvej interpolovanej súradnice. Možno ju snímať na výstupe 92siedmeho posuvného registra 2· Obsah sčítačky 4 sa v prvom takte přepisuje do šieste-ho posuvného registra 8.

Interpolátor podTa vynálezu je vhodný pře použitie v riadiacich systémoch pře čísli-eovo riadené obrábacie stroje, kresliace zariadenia a iné zariadenia využívajúce kruhovéinterpolátory. Interpolátor možno použiť aj v tých zariadeniach, kde je potřebné vypočí-távat hodnoty goniometrických funkcií, ako napr. v kalkulačkách, počítačoch a podobné.Interpolátor možno realizovat pomocou diskrétnych elektronických súčiastok, elektróniektranzistorov, alebo pomocou integrovaných obvodov rdzneho stupňa integrácie, pomocou mi-kroprocesorov, alebo pomocou kalkulátorov a číslicových počítačov.

Claims (1)

199 894 6 PHEDMET VYNÁLEZU Zapojenie kruhového interpolétora s konstantním azimutálnym inkrementom pra čísli-cová intarpoláciu binárně vyjádřeních súradníc x, y kruhováj trajektorie, pozostávajúce-ho zo sčítačky, odčítačky a dvoch posuvních registrov riadaních riadiacou elektronikoua interpolujúceho v cyklicky opakujúcich aa krokoch, pričom každí cyklus zodpovedárovnakému azimutálnemu inkrementu úseku interpolačnej trajektorie o velkosti 2 , kde k ja volitelné prirodzené číslo, vyznačujúce sa tím, že prví vstup /20/ odčítačky /2/je připojení na vístup /10/ prvého posuvného registra /1/ a druhí vstup /21/ odčítačky/2/ ja připojení na zdroj počiatočnej hodnoty jednej z interpoloveních súradníc, pričomprví vístup /22/ odčítačky /2/ je připojení na vstup /30/ druhého posuvného registra /3/,ktorého vístup /31/ je připojení na prvý vstup /40/ sčítačky /4/, ktorej druhí vstup /41/je připojení na zdroj počiatočnej hodnoty druhéj z interpolovaních súradníc, pričomprví vístup /42/ sčítačky /4/ je přepojení so vstupom /11/ prvého posuvného registra /1/,zatial čo druhí vístup /23/ odčítačky /2/ a druhí vístup /43/ sčítačky /4/ sú připojenéna zariadenie pre ďalšie spracovanie interpolovaních hodnĎt súradníc x, y. 3 výkresy