CS242550B1 - Zapoisnie pra interpoláciu křivky v obecnej rovině trojrozměrného priestoru - Google Patents

Abstract

Zapojenie je určené pre interpoláciu rovinných kriviek, pričom rovina křivky nemusí byl rovnoběžná s niektorou z rovin daných dvojicou os kartézské) súradnej sústavy. Pozostáva z dvojosového křivkového interpolátora, dvoch lineárnych interpolátorov a bloku súčtových členov a prepínačov.

Description

3 4 242550

Vynález sa týká zapojenia pre interpolá-ciu křivky v obecnej rovině trojrozměrnéhopriestoru.

Doteraz používané interpolátory rovin-ných kriviek umožňujú kruhová interpolá-ciu v dvoch osiach. Princip ich činnostispočívá v rozklade pohybu po krivke nadva pohyby v smere dvoch vzájomne kol-mých vektorov, ktoré možno označit U a V.To znamená, že v priestore je možné s po-užitím takýchto interpolátorov realizovatinterpoláciu len v rovině danej dvojicouosí XY, XZ alebo ZY.

Pohyb po krivke v obecnej rovině defino-vanej dvojicou l'ubovol'ných priamok, troji-cou bodov, normálovým vektorom, aleboiným sposobom, pomocou takýchto interpo-látorov nie je možné realizovat.

Interpolátory umožňujúce interpoláciu vobecnej rovině trojrozměrného priestoruako jednoúčelové výpočtové zariadenia saprakticky nepoužívajú, vzhladom na zloži-tosť doteraz používaných princípov, podláktorých sa interpolácia v obecnej roviněvykonává.

Pre tento účel sa obyčajne používajúrýchle procesory, ktoré zvyčajne musia maťinštrukcie pre prácu s pohyblivou radovoučiarkou, aby bolo možné potřebné výpočtyvykonávat dostatočne rýchlo. Okrem tohoje pri týchto výpočtoch zvyčajne nutné vy-užívat goniometrické funkcie, čo buď velmispomafuje výpočet, alebo kladie váčšie ná-roky na kapacitu památe.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojeniepre interpoláciu křivky v obecnej rovinětrojrozměrného priestoru, ktorého podstataspočívá v tom, že frekvenčný výstup zložkyU interpolátora rovinnej křivky je připojenýna vstup hodinových impulzov lineárnehointerpolátora vektora U a frekvenčný výstupzložky V je připojený na vstup hodinovýchimpulzov lineárneho interpolátora vektoraV, pričom na číslicových vstupoch spome-nutých lineárnych interpolátorov sú hodno-ty priemetov vektorov U a V do osí X, Y, Za frekvenčně výstupy Xu, Yu, Zu z interpolá-tora vektora U ako aj frekvenčně výstupyXv, Yv, Zv z interpolátora vektora V sú při-pojené k bloku súčtových členov a prepína-čov.

Dalšími vstupmi bloku súčtových členova prepínačov sú znamienka zložiek Xu, Yu,Zu, Xv, Yv, Zv rozkladu vektorov U a V dosměru osi X, Y, Z. Výstupmi bloku súčto-vých členov a prepínačov sú frekvenčněvýstupy pre pohyb v kladnom a zápornomsmere osi X, Y a Z.

Zapojenie pre interpoláciu krivlky v obec-nej rovině trojrozměrného priestoru podlávynálezu má tieto výhody.

Možnost jednoduchej technickej realizá-cie, pretože pre realizáciu interpolátora ro-vinnej křivky ako aj lineárnych interpolá-torov je možné použit existujúce integro-vané obvody typu MSI a blok súčtovýchčlenov a prepínačov je možné realizovat s logickými obvodmi AND, OR a NOT.

Možnost realizácie s využitím menej vý-konného procesora pracujúceho len s in-štrukciami s pevnou řádovou čiarkou, bezgoniometrických funkcií s využitím len o-perácií sčítania, odčítania a posuvu.

Možnost realizácie zapojenia pre inter-poláciu křivky v obecnej rovině ako jedi-ného integrovaného obvodu typu LSI.

Vzhladom na jednoduchost použitéhoprincipu — vysokej je možno dosiahnuťfrekvencie výstupných impulzov.

Na pripojenom výkrese je zapojenie preinterpoláciu ikrivky v obecnej rovině troj-rozměrného priestoru.

Blok 1 představuje interpolátor rovinnejkřivky, blok 2 představuje lineárny inter-polátor vektora U, blok 3 lineárny interpo-látor vektora V a blok 4 představuje bloksúčtových členov a prepínačov.

Frekvenčně výstupy 11 a 12 z interpolá-tora rovinnej křivky 1 zložiek U a V, do kto-rých je rozložený pohyb po rovinnej krivke,sú připojené na hodinové vstupy 21 a 31lineárnych interpolátorov 2 a 3 vektora Ua vektora V. Na číslicových vstupoch 22, 23a 24 sú hodnoty priemetu vektora U do osíX — Xu, do osi Y — Yu a do osi Z - Zu a načíslicových vstupoch 32, 33, 34 interpolá-tora 3 sú hodnoty priemetu vektora V doosi X — Xv, do osi Y — Yv a do osi Z — Zv.

Frekvenčně výstupy 25, 26, 27 zložiek Xu,Yu, Zu a frekvenčně výstupy 35, 36, 37 zlo-žiek Xv, Yv, Zv sú připojené na odpoveda-júce vstupy bloku 4 súčtových členov a pre-pínačov. Na dalších vstupoch 41, 42, 43, 44,45 a 46 bloku 4 sú znamienka zložky Xu —-- sign Xu, zložky Xv — sign Xv, zložkyYu — sign Yu, zložky Yv — sign Yv, zložkyZu, — sign Zu, zložky Zv — sign Zv. Výstupmi bloku 4 sú frekvenčně výstupy401 a 402 pre pohyb v kladnom a zápornomsmere osi X, frekvenčně výstupy 403 a 404v kladnom a zápornom smere osi Y, frek-venčně výstupy 405 a 406 v kladnom a zá-pornom smere osi Z. Činnost zapojenia pre interpoláciu křivkyv obecnej rovině trojrozměrného priestorupodfa vynálezu znázorněného na obr. 1 jenasledujúca:

Pohyb po rovinnej krivke je možné rozlo-žit do směru dotyčnicového vektora U anormálového vektora V. Tieto vektory móžubyť rovnoběžné s dvomi súradnicovými osa-mi kartézskej súradnej sústavy a vtedy sta-čí pre interpoláciu běžný interpolátor ro-vinnej křivky. Ak rovina interpolovanejkřivky nie je rovnoběžná s niektorou z ro-vin definovaných pomocou súradnicovýchosí kartézskej súradnej sústavy je nutnérozložit pohyb do troch smerov.

To je možné realizovat tak, že každý zdvoch navzájom kolmých vektorov, do kto-rých je pohyb rozložený pomocou interpo-látora 1 rovinnej křivky, bude rozloženýpomocou lineárnych interpolátorov 2 a 3do směru osí X, Y, Z.

Claims (4)

1. Vektor U je takto rozložený na zložky Xu,Yu, Zu a vektor V je rozložený na zložky Xv,Yv a Zv. Dvojice zložiek Xu — Xv, Xu — Yv,Zu — Zv sa přitom móžu vzájomne lišit nie-len svojou velkosťou, ale aj znainienkom.Po sčítaní odpovedajúcich si zložiek s o-hťadom na znamienko v bloku 4 dostanemetakto rozklad pohybu po krivke v obecnejrovině trojrozměrného priestoru do trochvektorov rovnoběžných s osami kartézskojsúradnej sústavy. Blok 1 může byť například kruhový inter-polátor pracujúci metodou D — funkcie,alebo s využitím dvoch číslicových integrá-torov. Z hladiska jednoduchosti realizáciebloku 4 je výhodnější prvý sposob, pretoževtedy sa impulzy na výstupoch 11 a 12 mů-žu objavovať iba striedavo v důsledku čohoaj impulzy na odpovedajúcich si výstupoch25 — 35, 26 — 36, 27 — 37 sa objavujú strie-davo, a preto blok 4 nemusí obsahovat ob-vody zabraňujúce ich koincidencii. Pri kruhovej interpolácii absolutna hod-nota vektorov U a V sa rovná poloměru in-terpolovanej kružnice. Ako lineárně inter-polátory je možné použiť taktiež viac dru-hov známých zapojení.
2. Ak sú vhodné zvo- lené vektory U a V může byť niektorá zozložiek Xu, Yu, Zv, Xv, Yv, Zv nulová, čím sazjednoduší jeden z interpolátorov 2 alebo
3. 3. Blok 4 súčtových členov a prepínačov u-možňuje rozdelenie každého z frekvenčnýchvýstupov 25, 26, 27, 35, 26, 37 do dvoch ka-nálov, z ktorých jeden zodpovedá kladnémuznamienku zodpovedajúcej zložky a druhýznamienku zápornému. Zložky odpovedajú-ce pohybu v rovnakej osi aj v rovnakomsmere sa sčítavajú pomocou logických čle-nov OR. Nevýhodou takejto jednoduchej realizáciebloku 4 je to, že impulzy sa můžu objavo-vať striedavo na odpovedajúcich dvojiciachvýstupov, čo by mohlo sposobovať časté re-verzácie připojeného servopohonu. Ak súvšak filtračně vlastnosti servopohonu posta-čujúce, vyhovuje aj takáto realizácia bloku
4. 4. V opačnom případe je možné reverzácieobmedziť zložitejším zapojením bloku 4. Uvedené zapojenie podlá vynálezu možnopoužívat vo viacosových servosystémochpre spojité riadenie polohy, napr. v robo-totechnike, v číslicovo riadených obrába-cích strojoch a podobné. PREDMET Zapojenie pre interpoláciu rovinnej křiv-ky v obecnej rovině trojrozměrného prie-storu vyznačujúce sa tým, že frekvenčnývýstup (11) zložky U interpolátora rovinnejkřivky (1) je připojený na vstup (21) hodi-nových impulzov lineárneho interpolátora (2) vektor a U a frekvenčný výstup (12)zložky V je připojený na vstup (31) hodino-vých impulzov interpolátora (3} vek tóra V,pričom na číslicové vstupy interpolátora (3) vektora U sú připojené číslicové vstupy(22, 23, 24) priemetu U do osi X, Y, Z — Xu,Yu, Zu a na číslicové vstupy interpolátora(3) vektora V sú přivedené číslicové vstupy(32, 33, 34) priemetu vektora V do osi X, Y, YNÁLEZU Z — Xv, Yv, Zv a frekvenčně výstupy (25,28, 27) zložiek Xu, YU; Ζυ z interpolátora(2) vektora U ako aj frekvenčně výstupy(35, 36, 37) zložiek Xv, Yv, Zv z interpolá-tora (3) vektora V sú připojené na odpo-vedajúce vstupy bloku (4) súčtových čle-nov a prepínačov, ktorý obsahuje dalšívstupy (41, 42, 43, 44, 45, 46) znamienokzložiek Xu, Yu, Zu, Xv, Yv, Zv a ktorého vý-stupmi sú frekvenčné výstupy (401, 402)pre pohyb v kladnom a zápornom smere osiX, frekvenčné výstupy (402, 404) pre pohybv kladnom a zápornom smere osi Y a frek-venčně výstupy (405, 406) pre pohyb v klad-nom a zápornom smere osi Z. 1 list výkresov