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

Description

(54) Zapoisnie pra interpoláciu křivky v obecnej rovině trojrozměrného priestoru

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.

f242550

Vynález sa týká zapojenia pre interpoláciu křivky v obecnej rovině trojrozměrného priestoru.

Doteraz používané interpolátory rovinných kriviek umožňujú kruhovú interpoláciu v dvoch osiach. Princip leh činnosti spočívá v rozklade pohybu po krivke na dva pohyby v smere dvoch vzájomné kolmých vektorov, ktoré možno označit U a V. To znamená, že v priestore je možné s použitím takýchto interpolátorov realizovat interpoláciu len v rovině danej dvojicou osí XY, XZ alebo ZY.

Pohyb po krivke v obecnej rovině definovanej dvojicou l'ubovol'ných priamok, trojicou bodov, normálovým vektorom, alebo iným sposobom, pomocou takýchto interpolátorov nie je možné realizovat.

Interpolátory umožňujúce interpoláciu v obecnej rovině trojrozměrného priestoru ako jednoúčelové výpočtové zariadenia sa prakticky nepoužívajú, vzhladom na zložitosť doteraz používaných princípov, pódia ktorých sa interpolácia v obecnej rovině vykonává.

Pre tento účel sa obyčajne používajú rýchle procesory, ktoré zvyčajne musia mať inštrukcie pre prácu s pohyblivou řádovou čiarkou, aby bolo možné potřebné výpočty vykonávat dostatočne rýchlo. Okrem toho je pri týchto výpočtoch zvyčajne nutné využívat goniometrické funkcie, čo bud velmi spomafuje výpočet, alebo kladie váčšie nároky na kapacitu památe.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojenie pre interpoláciu křivky v obecnej rovině trojrozměrného priestoru, ktorého podstata spočívá v tom, že frekvenčný výstup zložky U interpolátora rovinnej křivky je připojený na vstup hodinových impulzov lineárneho interpolátora vektora U a frekvenčný výstup zložky V je připojený na vstup hodinových impulzov lineárneho interpolátora vektora V, pričom na číslicových vstupoch spomenutých lineárnych interpolátorov sú hodnoty priemetov vektorov U a V do osí X, Y, Z a frekvenčně výstupy Xu, Yu, Zu z interpolátora vektora U ako aj frekvenčně výstupy Xv, Yv, Z_v z interpolátora vektora V sú připojené k bloku súčtových členov a prepínačov.

Dalšími vstupmi bloku súčtových členov a prepínačov sú znamienka zložiek X_Uf Y_v, Zu, Xv, Yv, Z_v rozkladu vektorov U a V do směru osi X, Y, Z. Výstupmi bloku súčtových členov a prepínačov sú frekvenčně výstupy pre pohyb v kladnom a zápornom smere osi X, Y a Z.

Zapojenie pre interpoláciu krivlky v obecnej rovině trojrozměrného priestoru podfa vynálezu má tieto výhody.

Možnost jednoduchej technickej realizácie, pretože pre realizáciu interpolátora rovinnej křivky ako aj lineárnych Interpolátorov je možné použiť existujúce integrované obvody typu MSI a blok súčtových členov a prepínačov je možné realizovat s logickými obvodmi AND, OR a NOT.

Možnost realizácie s využitím menej výkonného procesora pracujúceho len s inštrukciami s pevnou řádovou čiarkou, bez goniometrických funkcií s využitím len operácií sčítania, odčítania a posuvu.

Možnost realizácie zapojenia pre interpoláciu křivky v obecnej rovině ako jediného integrovaného obvodu typu LSI.

Vzhladom na jednoduchost použitého principu — vysokej je možno dosiahnuť frekvencie výstupných impulzov.

Na pripojenom výkrese je zapojenie pre interpoláciu ikrivky v obecnej rovině trojrozměrného priestoru.

Blok 1 představuje interpolátor rovinnej křivky, blok 2 představuje lineárny interpolátor vektora U, blok 3 lineárny interpolátor vektora V a blok 4 představuje blok súčtových členov a prepínačov.

Frekvenčně výstupy 11 a 12 z interpolátora rovinnej křivky 1 zložiek U a V, do ktorých je rozložený pohyb po rovinnej krivke, sú připojené na hodinové vstupy 21 a 31 lineárnych interpolátorov 2 a 3 vektora U a vektora V. Na číslicových vstupoch 22, 23 a 24 sú hodnoty priemetu vektora U do osí X — Xu, do osi Y- Y_u a do osi Z - Zu a na číslicových vstupoch 32, 33, 34 interpolátora 3 sú hodnoty priemetu vektora V do osi X — X_v, do osi Y — Y_v a do osi Z — Z_v.

Frekvenčně výstupy 25, 26, 27 zložiek Xu, Yu, Zu a frekvenčně výstupy 35, 36, 37 zložiek X_v, Yv, Z_v sú připojené na odpovedajúce vstupy bloku 4 súčtových členov a prepínačov. Na dalších vstupoch 41, 42, 43, 44, 45 a 46 bloku 4 sú znamienka zložky Xu — -- sign Xu, zložky X_v — sign X_v, zložky Yu — sign Yu, zložky Y_v — sign Y_v, zložky Zu, — sign Zu, zložky Z_v — sign Z_v.

Výstupmi bloku 4 sú frekvenčně výstupy 401 a 402 pre pohyb v kladnom a zápornom smere osi X, frekvenčně výstupy 403 a 404 v kladnom a zápornom smere osi Y, frekvenčně výstupy 405 a 406 v kladnom a zápornom smere osi Z.

Cinnosť zapojenia pre interpoláciu křivky v obecnej rovině trojrozměrného priestoru podfa vynálezu znázorněného na obr. 1 je nasledujúca:

Pohyb po rovinnej krivke je možné rozložit do směru dotyčnicového vektora U a normálového vektora V. Tieto vektory móžu byť rovnoběžné s dvomi súradnicovými osami kartézskej súradnej sústavy a vtedy stačí pre interpoláciu běžný interpolátor rovinnej křivky. Ak rovina interpolovanej křivky nie je rovnoběžná s niektorou z rovin definovaných pomocou súradnicových osí kartézskej súradnej sústavy je nutné rozložit pohyb do troch smerov.

To je možné realizovat tak, že každý z dvoch navzájom kolmých vektorov, do ktorých je pohyb rozložený pomocou interpolátora 1 rovinnej křivky, bude rozložený pomocou lineárnych interpolátorov 2 a 3 do směru osí X, Y, Z.

Vektor U je takto rozložený na zložky X_U( Yu, Zu a vektor V je rozložený na zložky X_v, Y_v a Z_v. Dvojice zložiek Xu — X_v, Xu — Yv, Zu — Z_v sa přitom možu vzájomne lišit nielen svojou velkosťou, ale aj znamienkom. Po sčítaní odpovedajúcich si zložiek s ohfadom na znamienko v bloku 4 dostaneme takto rozklad pohybu po krivke v obecnej rovině trojrozměrného priestoru do troch vektorov rovnoběžných s osami kartézskoj súradnej sústavy.

Blok 1 může byť například kruhový interpolátor pracujúci metódou D — funkcie, alebo s využitím dvoch číslicových integrátorov. Z hladiska jednoduchosti realizácie bloku 4 je výhodnější prvý spůsob, pretože vtedy sa impulzy na výstupoch 11 a 12 můžu objavovať iba striedavo v důsledku čoho aj impulzy na odpovedajúcich si výstupoch 25 — 35, 26 — 36, 27 — 37 sa objavujú striedavo, a preto blok 4 nemusí obsahovat obvody zahraňujúce ich koincidencii.

Pri kruhovej interpolácii absolutna hodnota vektorov U a V sa rovná poloměru interpolovanej kružnice. Ako lineárně interpolátory je možné použiť taktiež viac druhov známých zapojení. Ak sú vhodné zvolené vektory U a V může byť niektorá zo zložiek Xu, Yu, Z_v, Xv, Yv, Z_v nulová, čím sa zjednoduší jeden z interpolátorov 2 alebo

3. Blok 4 súčtových členov a prepínačov umožňuje rozdelenie každého z frekvenčných výstupov 25, 26, 27, 35, 26, 37 do dvoch kanálov, z ktorých jeden zodpovedá kladnému znamienku zodpovedajúcej zložky a druhý znamienku zápornému. Zložky odpovedajúce pohybu v rovnakej osi aj v rovnakom smere sa sčítavajú pomocou logických členov OR.

Nevýhodou takejto jednoduchej realizácie bloku 4 je to, že impulzy sa můžu objavovať striedavo na odpovedajúcich dvojiciach výstupov, čo by mohlo spůsobovat časté reverzácie připojeného servopohonu. Ak sú však filtráčné vlastnosti servopohonu postačujúce, vyhovuje aj takáto realizácia bloku

4. V opačnom případe je možné reverzácie obmedziť zložitejším zapojením bloku 4.

Uvedené zapojenie podía vynálezu možno používat vo viacosových servosystémoch pre spojité riadenie polohy, napr. v robototechnike, v číslicovo riadených obrábacích strojoch a podobné.

Claims (4)

1. PREDMET

   Zapojenie pre interpoláciu rovinnej křivky v obecnej rovině trojrozměrného priestoru vyznačujúce sa tým, že frekvenčný výstup (11) zložky U interpolátora rovinnej křivky (1) je připojený na vstup (21) hodinových impulzov lineárneho interpolátora (2) vektor a U a frekvenčný výstup (12] zložky V je připojený na vstup (31] hodinových 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,

   YNALEZU

   Z — X_v, Yv, Z_v a frekvenčně výstupy (25, 26, 27) zložiek X_w, Y_U; Ζ_υ z interpolátora (2) vektora U ako aj frekvenčně výstupy (35, 36, 37) zložiek X_v, Y_v, Z_v z interpolátora (3) vektora V sú připojené na odpovedajúce vstupy bloku (4) súčtových členov a prepínačov, ktorý obsahuje další vstupy (41, 42, 43, 44, 45, 46) znamienok zložiek Xu, Yu, Zu, X_v, Yv, Z_v a ktorého výstupmi sú frekvenčně výstupy (401, 402) pre pohyb v kladnom a zápornom smere osi X, frekvenčně výstupy (402, 404) pre pohyb v kladnom a zápornom smere osi Y a frekvenčně výstupy (405, 406] pre pohyb v kladnom a zápornom smere osi Z.