Brevet FR2050195A1 — publié le 19710402

Ta présente invention concerne un procédé et un dispositif de connexions destinés à l'interpolation linéaire tridimensionnelle pour une commande trajectoire numérique, dans lequel trois paramètres sont introduits pour fixer l'extrémité de la trajectoire et dans lequel on utilise As comme paramètre a'interpolation, une impulsion de commande étant émise après chaque opération de calcul de base à destination du dispositif régleur appelé, étant prévus également par ailleurs des mémoires pour les valeurs des coordonnées, des mémoires pour les différences des plans -d'interpolation, des compteurs pour enregistrer les pas de mouvement ns et des sommateurs pour chaque plan. On connatt déjà un interpolateur à fonctionnement digital (brevet RFA AS 1 219 717), dans lequel, pour définir une droite, il suffit d'indiquer les coordonnées X et Y du point terminal. Dans ce procédé d'intert > olation à deux dimensions, la pente d'une droite est définie par le quotient X/Y, et on renonce à former ce quotient. lies valeurs X et Y sont soustraites en permanence l'une de l'autre et, aprèsschaQue opération de calcul de base (addition ou soustraction), on effectue un pas d'interpolation dont la direction dépend du signe affectant la différence. En outre, le signe de la différence détermine quelle est celle des coordonnées qui est soustraite de l'autre. L'interpolation commence avec un programme initial fixe dans lequel une opération de base (addition ou soustraction) est effectuée avec un premier paramètre, ( + O ou - O) et l'information introduite.La fin de l'interpolation est déterminée par le compteur associé à chaque axe, ces compteurs étant réglés en fonction des valeurs de coordonnées introduites avec les encré ments de parcours is pour la coordonnée en question et étant remis à zéro par les impulsions en nombre correspondant au nombre de pas d'interpolation sur chaque axe. Lorsque la position "O" est obtenue dans les deux compteurs, l'interpolation est terminée. De plus, dans ce procédé d'interpolation, les calculs sont effectués avec un seul sommateur ou totalisateur qui est relié à un accumu lateur. Meme si on utilise un totalisateur pour chaque axe à commander, ce procédé entratne une vitesse tangentielle irrégulière lorsqu'il est utilisé dans une interpolation tridimensionnelle linéaire. En outre, en utilisant un programme initial fixe tel que l'utilise ce procédé, il se produit en cas d'utilisation dans une interpolation tridimensionnelle linéaire des erreurs lorsque le premier cal cul d'interpolation est commencé dans une direction dont la valeur de coordonnées est égale à zéro. La présente invention se propose d'éviter les défauts signalés ci-dessus qui se produisent dans une interpolation tridimensionnelle lineaire. Le problème à résoudre par linvention consiste à réaliser un procédé simple et un disnositif de connexions pour effectuer une internolation tridimensionnelle linéaire, le programme initial étant déterminé automatiquement, et la courbe de trajectoire caractérisée par les trois coordonnées étant décomposée en trois plans dans chacun desquels est effectuée une interpolation linéaire à deux dimensions. Suivant l'invention, ce résultat est obtenu en procédant de la façon suivante: A. Comparaison entre les valeurs des coordonnées qui caracté- risent la trajectoire à suivre, une décision préférentielle étant prise en ce qui concerne les conditions X = Y = Z ; X = Y > Z X = Z > Y; et Y = Z > X. B. Le premier pas d'interpolation conduit dans la direction dont la valeur de coordonnée ressort comme étant la plus grande de la comparaison effectuée suivant A et non pas dans la direction de la plus petite coordonnée lorsque X = Y > Z, ni dans une direction fixée lorsque X = Y = Z. C. On effectue une opération de calcul de base (addition ou soustraction) pour déterminer les différences dans les plans résultant du pas d'interpolation précédent D La combinaison entre les signes algéiriqlles obtenus lors de la formation de différences suivant C décide de la direction à donner au pas d'internolation suivant, en appliquant la règle ci-après: 10 plan 20 plan 3 plan Direction du pas d'interpo X/Y X/Z Y/Z lation suivant + ( + ou - ) - y ( + ou -) - + z - + (+ ou - ) x E.Le calcul d'interpolation s'effectue avec les valeurs de coordonnées dans la direction desquelles il ne se produit pas de trois d'-intnrpolation, non pas cependant chacune avec elle-meme, mais seulement avec les valeurs de différence entre les plans à la for mation de la différence desquels participe celle des valeurs de coordonnées dans la direction de laquelle est effectué le pays dtin- terpolation. Le système de connexions permettant de résoudre le problème d'une interpolation tridimensionnellé linéaire en utilisant trois enregistreurs-recevant les coordonnées et, pour chaque plan, un additionneur destiné à former la différence dans les différents plans et auquel est relié un enregistreur pour enregistrer cette différence, et utilisant également trois mémoires de signes algé- briques pour enregistrer le signe algébrique de la différence de chaque plan est caractérisé en ce que les cibles d'entrée des coordonnées qui arrivent aux mémoires de- coordonnées et par l'intermédiaire desquels les valeurs de coordonnées sont introduites successivement, sont reliés parallèlement par l'intermédiaire d'un élément OU avec un compteur enregistreur unique qui enregistre les incréments de parcours As de toutes les coordonnées; il est caractérisé de plus en ce que, parallèlement à la mise en mémoire dans les mémoires de coordonnées, les valeurs de coordonnées sont amenées à un comparateur ttgrànd-petitn dont les sorties appliquent un signal aux mémoires de signes algébriques correspondantes par l'intermédiaire de combinaisons logiques qui sont préparées par une sortie d'un basculeur émettant un signal pendant l'introduction.Les sorties des mémoires de signes algébriques sont reliéés aux entrées d'un élément d'exploitation de signes algébriques par l'intermédiaire desquelles les signaux caractérisant les signes algébriques des différences dans les différents plans arrivent dans le dispositif d'exploitation de signes algébriques, dont les sorties sont reliées, d'une part, à des éléments ET pour l'appel du pas dsin- terpolation suivant et, d'autre part, parallèlement à d'autres connexions logiques auxquelles sont en même temps- raccordées les mémoires de coordonnées correspondantes. Les sorties des connexions logiques sont reliées aux additionneurs correspondants des différents plans de façon à diriger, au moment de l'rappel du pas d'in ternolation suivant, les valeurs de coordonnées correspondantes sur les additionneurs prévus à cet effet pour la formation des différences. Les sorties de signe algébrique des additionneurs sont érale- ment reliées par le dispositif de connexion logique avec les mémoires de signes algébriques. Suivant un mode de réalisation particulier de l'invention, le comparateur "grand-petit" dispose d'autres sorties par l'intermédiaire desquelles est émis un signal lorsqu'une coordonnée a la valeur "zéro". Les sorties sont reliées directement par des éléments OU aux mémoires de signes algébriques qui, avec le signal, règlent de façon fixe les mémoires de signes algébriques correspondantes de sorte que,le signal destiné à caractériser un signe algébrique déterminé est appliqué pendant la totalité de l'opéra- tion d'interpolation aux sorties du dispositif d'exploitation de signe algébrique. Gracie au procédé et à la disposition des connexions suivant l'invention, les erreurs d'interpolation qui proviennent en parti culier d'un programme initial fixe sont -éliminées et, en meme temps, grâce au réglage fixe de la mémoire de signe algébrique, on a la possibilité, lorsqu'une ou plusieurs valeurs de coordonnée sont égales à zéro, d'effectuer une interpolation à deux dimensions ou- un déplacement le long d'un axe. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référenee au dessin annexé dans lequel: La fig. 1 -représente de façon simplifiée le système d'ensemble de commande de trajectoire numérique. La fig. 2 représente le système de connexions de l'interpola- teur avec le dispositif de commande pour la formation des décisions de calcul. La fig. 1 représente de façon simplifiée le système d'ensemble de commande de trajectoire numérique. lies valeurs de coordonnées X, Y et Z introduites dans l'unité d'introduction 1 sont mises en mémoire dans une calculatrice d'interpolation 2 et, sous forme d'incréments de. course A 8 constants, sont livrées à des inter- valles de temps variables it aux comparateurs 4 correspondants aux coordonnées. A la calculatrice d'interpolation 2, est associée une unité de commande 3 pour former l'rappel de calcul en fonction de la vitesse d'avancement programmée.De façon connue en soi, les unités fonctionnelles, élément de commande pour les organes moteurs 5, dispositif régleur 6 et capteur de déplacement 7, agissent pour que l'outil ou la pièce se déplace de façon contrée sur la trajectoire dans 11 espace programmée et indiquée par l'interpolateur suivant une régulation suffisamment sensible. La fig. 2 représente le schéma des connexions de la calculatrice d'internolation avec l'unité de commande pour former les décisions de calcul. Lorsque les valeurs de coordonnées X, Y et Z sont introduites dans les memoires de coordonnées SX, SY, SZ, elles sont amenées parallèlement par l'intermédiaire d'un élément OU 04 au compteur enregistreur L s dans lequel, après l'introduction des valeurs de coordonnées qui s'effectue successivement, on obtient la somme des incréments de course s de toutes les coordonnées. En même temps, les valeurs de coordonnées X, Y et Z introduites dans les mémoires de coordonnées SX, SY et SZ sont menées au comparateur "grand-petit" AP qui décide laquelle est la plus grande des coordonnées X, Y et Z.La sortie a du compa rateur "grand-petit" AP émet un signal lorsque g 5 Y, Z, la sor- tie b émet un signal lorsque Y ) X, Z et la sortie c émet un signal lorsque Z > X, Y. Dans le premier cas, il faut admettre que la condition X > Y, Z a été reconnue comme réalisée et que toutes les valeurs de coordonnée sont des 0, c'est-à-dire que -le premier pas d'interpolation est effectué dans la coordonnée X. rar l'intermédiaire de la sortie a du comparateur "grandpetit" AP, le signal arrive aux éléments de connexion ET U7 et U12 dont la deuxième sortie est reliée à la sortie g d'une bascule S qui émet un signal pendant l'introduction.A partir de la sortie de 11 élément ET U7, la mémoire de signes algébriques V1 du premier plan X, Y est actionnée à son entrée 1 par l'tinter médiaire de l'élément OU 05 ce qui a pour suite que la mémoire de signes algébriques VI délivre à sa sortie un signal pour ca- ractériser le signe algébrique moins. La sortie de l'élément ET U12 dirige le signal, par l'intermédiaire de l'élément OU 08 sur l'entrée 2 de la mémoire de signes algébriques V2 du deu- xième plan X, Z qui est actionnée de telle façon qu'apparaît à sa sortie un signal caractérisant le signe algébrique "plus". lies sorties de mémoires de signes algébriques Vl-, V2 et V3 sont connectées avec les entrées du dispositif sélecteur de signes alge- briques VA.Le dispositif sélecteur de signes VA possède les critères de sélection ci-après: Signe V1 Signe V2 Signe V3 Signal de sortie 10 plan X/Y 20 plan X/Z 3e plan Y/Z Direction du pas d1 interpolation -+ ( + ou - ) - e/y ( + ou - ) + f/z - + ( + du - ) d/x Partant de la mémoire de signe algébrique V1, un signal pour caractériser le signe moins est appliqué au dispositif de sélec- tion de signe algébrique VA et partant de la mémoire de signe algébrique V2 est appliqué à ce même dispositif un signal caractérisant le signe algébrique "plus".De ce fait, il se produit par l'intermédiaire de la sortie d du dispositif de sélection de signe algébrique VA l'appel du pas d'interpolation dans la direction x, oui est alors donné avec l'impulsion de calcul B, par l'intermédiaire de l'élément ET U19 au système de réglage de, l'axe des X. Après que l'opération d'introduction est terminée, la bascule S bascule sous l'effet d'une impulsion A de sorte qu'un signal apparait maintenant à sa sortie h. Le signal émis à la sortie d du dispositif sélecteur de signes algébriques appelle les éléments ET préparés par la sortie h de la bascule S et par les mémoires de valeurs de coordonnées Dans ltadditionneur5 1, la valeur des coordonnées Y est ajoutée au contenu enregistre dans l'enregistreur de différence SD1 et la valeur de coordonnée Z est soustraite dans l'additionneur #2 de façon connue en soi par addition de la valeur inverse. Etant donné que la valeur différentielle dans les enregistreurs différentiels est "O" pendant le premier calcul d'interpolation, on obtient un "plus" comme signe pour la différence du plan 1 et un "moins" comme signe du plan 2. Le signe du plan 1 est di- rigé par des connexions logiques à la mémoire de signes algébriques VI per l'intermédiaire de l'entrée 2 de celle-ci, de sorte qutapparait à la sortie de la mnnmotre de signes algébriques VI un signal pour caractérisation du sicle '1plus". Le signe algébrique du plan 2 est envoyé par l'intermédiaire de connexions logiques à l'entrée 1 de le mémoire de signes algébriques V2 de sorte que celle-ci délivre à sa sortie un signal pour caracté- risation du signe "moins". Ces sinaux serrant à caractériser des signes algébrinues sont également envoyés au dispositif d'exp1oi- tation de signes algébriques VA qui, suivant le signe algébrique du plan 3 (mémoire de signes algébriques V3), décide aue le prochain pas d'interpolation sera effectué soit dans la direction y, si le signe du plan 3 est "moins", soit dans la direction z si le signe du plan 3 est "plus". En même temps s'effectue l'appel du calcul d'interpolation suivant.S'il a été décidé de prendre z comme direction du pas d'interpolation, la valeur de coordonnée introduite dans l'additionneur Ta façon dont s'effectue l'opération d'interpolation est expliquée ci-dessous à l'aide d'un exemple d'interpolation avec les valeurs de coordonnée X = 3, Y = 4 et Z = 9. lie comparateur "grand-petit" a permis de constater que la valeur de coordonnée Z est la plus grande et, par conséquent, le premier pas d'interpolation est effectué dans la direction z. Plan t Plan 2 Plan 3 Direction du pas d'interpolation SDI +Y -x SD2- +X -Z SD3 +Z -Y x y z +0 +0 +0 16 +0 +3 +3 -4 -4 1 15 -3 -3 +3 +5 +9 1 14 +1 +4 -6 -9 +5 1 13 +1 -3 +3 +1 -4 1 12 +1 +0 +3 -3 -4 1 Il -2 -3 +0 +6 +9 1 10 Plan 1 Plan 2 Plan 3 Direction du pas d'interpolation SDI +Y -X SD 2 +X - Z SD 3 +Z -Y x y z ##s +2 +4 -9 -9 +6 I 9 +2 -6 +3 +2 -4 l 8 +2 -3 +3 -2 -4 1 7 -1 -3 -3 +7 +9 1 6 -1 +0 +3 +3 -4 1 5 +3 +4 ;;9 -9 +3 1 4 +3 -6 +3 -1 -4 1 3 +0 -3 -6 +8- +9 1 2 +0 -3 +3 +4 -4 1 1 +0 +0 +3 +0 -4 1 0 Le comparateur "grand-petit" AP est d'une construction telle que, si une ou-deux coordonnées ont la valeur zéro, c'est-à-dire s'il nty~a à effectuer qu'unie interpolation à deux dimensions ou une translation le long d'un axe, ce comparateur émet par l'une des sorties x = O, z = O, z = O un signal qui est dirigé sur les éléments OU correspondants 05 i 010 et qui amène les mémoires de signes algébriques V1 à V3 montées en aval des éléments OU dans une position fixe de signe algébrique. Cette position de signe fixe est maintenue pendant toute la durée de l'opération d'interpolation. On a donc ainsi aux sorties des mémoires de signes alg4- briques Vî à V3 les signes suivants qui sont réglés de façon fixe: X = O V1 : + V2 : Y = O Vi : - V3 : + Z = O V2 : + V3 : - Ces signes sont exploités dans le dispositif d'exploitation de signes algébriques VA en fonction de la combinaison de signes algébriques fixée. La façon dont s'effectue l'opération d'interpolation avec les coordonnées X = O, Y = 2, Z = 3 est expliQuée ci-dessous à titre d'exemple d'interpolation. La mémoire de signes algébriques V1 a été réglée de façon fixe sur le signe "plus" et la mémoire de signes algébriques V2 de la même façon sur le signe "moins" par le signal émis par l'intermédiaire de la sortie X = O du comparateur "grand-petit". Ce qui signifie que les différences qui se réalisent dans le plan 1 ( X,Y ) et dans le plan 2 ( Z,X) sont sans effet car seul le changement de signe de la différence est nécessaire pour fixer la direction du pas d'interpolation suivant. Plan 3 Direction du pas d'interpolation suivant SD 7 +Z -Y X Y Z ##s s V1 V2 +0 5 -2 -2 1 4 + - +1 +3 1 3 + -I -2 1 2 + +2 +3 I 1 + +0 -2 1 0 + Le contenu de la somme des incréments de course bs de tou- tes les coordonnées qui est mise en mémoire dans le compteur entre gistreur ##s est diminuée d'un incrément de course ## s pour cha- que pas d'interpolation effectué dans une direction x, y ou z Un dispositif de contrôle de zéro associé au compteur enregistreur ##s émet lorsque le-conpteur marque zéro un signal C pour caractériser la fin de l'opération d'interpolation, qui est envoyé par l'intermédiaire d'un élément ET U22 à l'entrée de la bascule S qui bascule alors de telle sorte qu'un signal g apparaît à sa sortie. En même temps, le signal C est envoyé à d'autres unités de traitement de la commande de sorte que, par exemple, l'ordre pour l'introduction de nouvelles coordonnées est émise REVENDICATIONS 1 - Procédé pour effectuer une interpolation linéaire tridi mensionnelle , dans lequel la courbe dans l'espace à parcourir est décomposée en trois plans et dans lequel on a besoin de trois para mètres pour fixer l'extrémité de la trajectoire, en utilisant s comme paramètre d'interpolation, les opérations de calcul de base (addition ou soustraction) étant effectuées dans les différents plans avec les paramètres correspondants et un pas d'interpolation étant envoyé à un des organes régleurs après chaque opération de calcul de base, caractérisé par la combinaison des opérations suivantes: A. Comparaison '1grand-petit" des valeurs de coordonnée caractérisant la trajectoire à parcourir, une décision de préférence étant prise entre les quatre conditions :X = Y = Z ;X =Y > Z; X=Z Y et Y = Z > X. B. Le premier pas d'interpolation est effectué dans la direction dont la valeur de coordonnée apparat comme la plus grande après comparaison effectuée suivant A, mais non dans la direction de la plus petite coordonnée quand X = Y > Z ni dans une direction fixée quand X = Y = Z. C. Exécution d'une opération de calcul de base (addition ou soustraction) pour déterminer la différence dans les plans intéressés, appelés par le pas d'interpolation précédent. D. La combinaison des signes algébriques résultant du celcul de différence suivant C décide de la direction du pas d'interpo- lation suivant d'après la règle ci-après. 1 plan 2 plan 3 plan Direction du pas d'inter X/Y X/Z Y/Z polation suivant + ( + ou -) - y ( + ou -) - + z + ( + ou -) x E. Le calcul d'interpolation s'effectue avec les valeurs de coordonnée dans la direction desquelles il ne se produit pas de pas d'interolation, non pas ces valeurs avec elles-mêmes mais seu- lement avec les valeurs différentielles des plans à la formation de la différence desquels participe la valeur de coordonnée dans la direction de laquelle a lieu le pas d'interpolation. 2 - Dispositif de connexions pour une interpolation linéaire tridimensionnelle utilisant trois enregistreurs enregistrant les valeurs de coordonnée et un additionneur prévu pour chaque plan en vue de former la différence dans ledit plan, auquel est relié chaque fois un enregistreur pour enregistrer la différence, utili sant également une mémoire de signes algébriques pour enregistrer le signe algébrique de la différence de chaque plan, ainsi que des dispositifs compteurs dans lesquels sont mis en mémoire les incré ments de course, et dont le compte enregistré diminue d'une unité à chaque pas d'interpolation jusqu'à la mise à zéro, la fin de l'opération d'interpolation étant fixée par la position zéro des compteurs, caractérisé en ce que les câbles d'entrée des valeurs de coordonnée X, Y, Z qui aboutissent aux mémoires de coordonnées SX, SY, SZ et par l'intermédiaire desquels les coordonnées sont introduites successivement, sont reliées parallèlement par l'in termédiaire d'un élément OU 04 à un unique compteur enregistreur 5 au qui enregistre les incréments de course de toutes les coor- données, caractérisé en outre en ce que,parallèlement à leur mise en mémoire dans les mémoires SX, SY, SZ de valeurs de coordonnées, ces valeurs de coordonnées sont fournies à un comparateur "grandpetit" AP dont les sorties a, b, c envoient par l'intermédiaire de connexions logiques a-U7= 05;-U12, 08; b-U8, 06; -U17, 09; c-Uli, 07; -U18, ulo; qui sont préparées par la sortie g d'une bascule s un signal aux mémoires de signes algébriques VI, V2, V3 correspondantes; caractérisé également en ce que les sorties des mémoires V1, V2, V3 de signes algébriques sont reliées aux entrées d'un dispositif de sélection de signes algébriques VA par l'intermédiaire duquel les signaux servant à caractériser les signes algébriques de la différence dans les différents plans parviennent dans-le dispositif de sélection de signe algébrique VA dont les sorties d, e, f sont reliées, d'une part, à des éléments ET d-U19; e-U20; f-U21 pour l'appel du prochain pas d'interpola tion et, d'autre part, parallèlement à des connexions logiques d-U2, U4; e-U1, U5; f-U3,U6 auxquelles sont raccordées en même temps les mémoires de valeurs de coordonnées correspondantes; carac térisé enfin en ce que les sorties des connexions logiques sont reliées aux additionneurs correspondants 1, 2, ii3 pour amener lors de l'appel pour le pas d'interpolation suivant, les valeurs de coordonnées à l'un 1, t2, fi3 des additionneurs afin de for mer la différence, et en ce aue les sorties de signes algébriques des additionneurs sont reliées également par l'intermédiaire de connexions logiques avec les mémoires de signes algébriques V1, V2, V3. 3 - Dispositif de connexions suivant la revendication 2 ca raetérisé en ce que le comparateur "grand-petit" AP dispose d'autres sorties X = O; Y = O; Z = O qui sont reliées directement par des éléments OU X = O - 06, 07; Y = Q - 05, 010; Z = O 08,093 avec les mémoires de signes algébriques V1, V2, V3 qui sont réglées de façon fixe par le signal qui leur est appliqué, de sorte que le signal pour la caractérisation d'un signe algébrique déterminé reste appliqué au dispositif de sélection VA de signe algébrique pendant la totalité de l'opération d'interpolation.