Устройство для вычисления координат отображаемых объектов

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть испольяовано при разработке устройств отображения координатной днфоцшации для автоматизированных Систем управления и систем автоматического проектирования. Цель изобретения - расширение области применения устройства путем вычисления координат отображае1«)ГХ объектов с учетом рекзфрентного изменения р««сурса наблюдения в трехмерном пространстве. которая достигается введением блоков i 4-7 памяти, блоков 12-21 элементов И, блоков 22-23 «Элементов ИЛИ, элементов ИЛИ 24-26, элементов И 27 и 28, генераторов 29 и 30 тактовой частоты, триггера 31, регистров 32 и 33, счетчика 35, дешифратора 36 и соответствующих функциональных связей . Преобразование информации о текущих координатах отображаемых объектов осуществляется в соответствии с параметрами, задаваемыми оператором АСУ. К числу таких параметров относятся сдвиги информации об отображаемых объектах и их повороты в трехмерном пространстве. Эти параметры задают ракурс наблюдения отображаемого процесса (объекта). За счет накопления преобразований (сдвигов и поворотов ) устройство ; обеспечивает рекуррентное формирование ракурса наблюдения при егр изменениях, что позволяет добиться ощущения динамичного изменения точки наблюдения и сканирова-f ния линии визирования. 1 ил. О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН.(д1) 4 G 09 G 1/08, G 06 F 3/153

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,;;: -

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/" : (21) 4199556/24-24 ,(22) 23.02.87, (46) 15. 12.88. Бюл. В 46 (72) С.И.Терещко, А.А.Решетников, В.И.Ганичев, А.А.Андреев и А,В.Трацевский (53) 681.327.11 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 498632, кл. G 06 К 15/20, 1974.

Авторское свидетельство СССР

В 664184, кл. 6 09 G 1/08 ° .,1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КООРДИНАТ ОТОБРАЖАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке устройств отображения координатной информации для автоматизированных систем управления и систем автоматического проектирования. Цель изобретения — расширение области применения устройства путем вычисления координат отображаемых объектов с учетом рекуррентного изменения ракурса наблюдения в трехмерном пространстве, . „„Я0„„1444875 А 1 которая достигается введением блоков

4 — 7 памяти, блоков 12 — 21 элементов И, блоков 22-23 элементов ИЛИ, элементов ИЛИ 24-26, элементов И 27 и 28, генераторов 29 и 30 тактовой частоты, триггера 31, регистров 32 и 33, счетчика 35, дешифратора 36 и соответствующих функциональных связей. Преобразование информации о текущих координатах отображаемых объектов осуществляется в соответствии с параметрами, задаваемыми оператором

АСУ. К числу таких параметров относятся сдвиги информации об отображае-, мых объектах и ия повороты в трехмерном пространстве. Эти параметры saga- а ют ракурс наблюдения отображаемого процесса (объекта), За счет накопления преобразований (сдвигов и поворотов) устройство, обеспечивает рекуррентное формирование ракурса наблюдения прн егр изменениях, что позволяет добиться ощущения динамичного из» менения точки наблюдения и сканирова-! ния линии визирования. 1 ил.!

444875

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке устройств отображения координатной информации для автоматизированных систем управления и систем автоматичес кого проектирования, Цель изобретения — расширение области применения устройства путем вы- 10 числения координат отображаемых объектов путем рекуррентного изменения ракурса наблюдения в трехмерном пространстве, На чертеже представлена функцио-: нальная схема устройства.

Устройство содержит управляющий 1 и информационный 2 входы (первая и вторая входные информационные магистрали), выход 3 (выходная информа- 20 ционная магистраль), а также со второго по пятый блоки 4 — 7 памяти, первый блок 8 памяти, три синуснокосинусных преобразователя 9, 10 и

11, десять блоков 12 — 21 элементов 25

И, два блока 22 и 23 элементов ИЛИ, три элемента ИЛИ 24,25,26, элементы

И 27 и 28, генераторы 29 и 30 тактовых импульсов, триггер 31, регистры

32 и 33, умножитель 34, счетчик 35, дешифратор 36, элемент 37 задержки.

Блоки 4 — 8 памяти предназначены для упорядоченного хранения элементов матрицы размером 4х4. В исходном состоянии в блоках памяти хранятся единичные матрицы.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в блоках 4-7 памяти хранятся элементы единичных матриц, в блоке 8 памяти и на выходе ре" гистра 32 хранятся значения элементов результирующей матрицы преобразова- . ния, полученные в предшеств ющем цикле изменения ракурса наблюдения (перед первым изменением ракурса — элементы единичной матрицы). Триггер

31 находится в нулевом состоянии, и единичный сигнал с его инверсного выхода разрешает прохождение информации о текущих координатах (Х) отображаемых объектов через блок 23 элементов ИЛИ на первый вход умножителя 34. Выход регистра 32 через блок

22 элементов ИЛИ подключен к второму входу умножителя 34. Сигналом с инверсного выхода триггера 31 разрешается прохождение информации с выхода генератора 30 через элементы

И 28, ИЛИ 26 на управляющий вход выбора режима работы умножителя 34.

Тем самым определяется периодичность выполнения операции умножения вектора Х на результирующую матрицу Бр.

Частота .следования сигналов с выхода генератора 30 должна быть согласована с частотой поступления информации о текущих координатах Х. Результат перемножения Х Я через блок 21 элементов И поступает в регистр 33, соединенный с выходной магистралью 3 устройства. Выходная магистраль может быть соединена, например, с устройством визуализации данных (не показано).

При изменении параметров ракурса наблюдения по магистрали 1 на вход устройства поступает импульс сопровождения информации (ИСИ), вектор значений сдвигов D (d » и, 6z) по соответствующим осям координат, вектор углов поворота cP (a(g > A > o(y ) вокруг соответствующих осей координат. Указанные данные могут поступать, например, от пульта ввода информации рабочего места оператора

АСУ (не показан).

ИСИ поступает на вход триггера 31 и устанавливает его в единичное состояние. Тем самым разрешается прохождение информации через блок 12 элементов И, элемент И 27, обнуляет" ся регистр 32 и запрещается прохождение информации через блоки 19 и

21 элементов И, а также элемент И 28.

Устройство переводится в режим вычисления нового значения результирующей матрицы преобразования текущей информации Б Р.

Информация о величинах сдвига изображения d.„, йу, б z поступает

1через блок 12 элементов И на информационный вход блока 4 памяти. Значения Й 6 у Й z записываются в соот ветствующие ячейки (регистры) блока

4 таким образом, что в нем формируется матрица вида:

1 О 0 0

0 1 0 0

0 0 1 0

Информация с o(z о4, Ы„ через. блок 12 элементов И поступает соответственно на первые входы синусно"

14448 косинусных преобразователей 9, 1О и

11, На выходе каждого преобразователя формируются значения функций siп и cos соответствующего аргумента.

Полученные значения поступают на информационные входы соответствующих блоков 5, 6 и 7 памяти, в которых формируются следующие матрицы соответственно: 10

sin Ы2 ОО соя 42 ОО

О 10 соя I

-sin 4, 2

15

О 01

1 О 0 О

О соя („я2п „0

О -я2по(„ соя о(„ О

Ах

О 1 соя(, О sin dq 0

О 1 О О

-sin Ы,„О соя à „0

О О О 1

А>

С выхода генератора 29 тактовая частота поступает через элемент И 27, на счетный вход счетчика 35, На выходах дешифратора 36 в зависимости от состояния счетчика 35 Формируются единичные сигналы, управляющие работой устройства в режиме вычисления значения результирующей матрицы преобразования $р.

При поступлении первого тактово- 40

ro импульса в счетчик 35 на первом выходе дешифратора 36 формируется единичный сигнал. По этому сигналу через элементы ИЛИ 24 и 25 произво дится считывание информации из блока 8 и прохождение считанной информации через блок 17 элементов И, а также блок 23 элементов ИЛИ на выход ,умножителя 34 в качестве первого операнда, Этим же сигналом дешифрато- 50 ра производится считывание содержимого блока 4, которое через блок 13 элементов И, блок 22 элементов ИЛИ поступает на вход умножителя 34 в качестве второго операнда.

Умножитель 34 осуществляет умножение поступивших на его входы операндов (матриц Я р и А ) по сигналу управления, в качестве которого выс75

4 тупяет единичный сигнал с первого выхода дешифратора 36. Сигнал управления поступает через элемента ИЛИ

24 и 26 на управляющий вход умножителя 34. Этим же сигналом через элемент 27 задержки разрешается прохождение результата перемножения (Л А ) с выхода умножителя 34 через блок 20 элементов И в блок 8 °

При поступлении второго импульса генератора 29 в счетчик записывается двойка и управляющий единичный сигнал формируется на втором выходе дешифратора 36. По этому сигналу через элемент И 27 разрешается считывание информации из блока 8 памяти и прохождение считанной информации через блок 17 элементов И, блок 23 элементов ИЛИ на вход умножителя 34 в качестве первого операнда. Этим же сигналом дешифратора производится считывание содержимого блока 5 памя" ти, которое через блок 14 элементов

И, блок 22 элементов ИЛИ поступает на вход умножителя 34 в качестве второго операнда. Умножитель 34 осуществляет перемножение матриц

1 (Я А z) и результат перемножения (Б ") поступает в блок 8 памяти.

Аналогично устройство работает и при поступлении третьего и четвертого импульсов с генератора 29. В результате выполнения заданной последовательности операций в блоке 8 памяти Формируется результирующая матрица (Яр), полученная последовательным перемножением матриц (((((H х х А11) А2) - А х)

При поступлении пятого импульса генератора 29 единичный управляющий сигнал формируется на пятом выходе дешифратора 36, По этому сигналу производится стирание информации и Формирование единичных матриц в блоках

4 — 7 памяти, обнуление триггера 31 (тем самым запрещается прохождение импульсов с генератора 29 и входной информации через блок 12 элементов И), считывание содержимого блока

8 памяти и прохождение считанной информации через блок 18 элементов И в регистр 32 и далее через блок 22 элементов ИЛИ на вход умножителя 34 в качестве второго операнда.

Сигнал с инверсного выхода тригге-, ра 31 разрешает прохождение входной

Финформации (Х) о текущих координатах отображаемых объектов через блок 19 лизации устройства в виде спецвычислителя на быстродействующих элементах время .вычисления новой результирующей матрицы невелико и не приводит к существенным искажениям информации отображения.

Предлагаемое устройство обладает более широкими возможностями, так как позволяет осуществлять преобразования сдвигов и поворотов отображаемых объектов в трехмерном пространстве. При этом за счет накопления преобразований обеспечивается рекуррентное формирование ракурса наблюдейия при его изменениях, что позволяет добиться ощущения динамичного изменения точки наблюдения и сканирования линии визирования, Применение изобретения позволяет облегчить ориентировку оператора за счет того, что отпадает необходимость запоминания положения объектов в исходной системе координат.

Быстрота и качество анализа отображаемой информации существенно зависят от ракурса, под которым рассматривается объект (процесс). При этом в каждом конкретном случае можно подобрать свой наилучший ракурс наблюдения, который у разных операторов может быть разным. Устрой30

5 14448 элементов И, блок 23 элементов ИЛИ на вход умножителя 34 в качестве первого операнда, Одновременно этим же сигналом триггера разрешается прохож5 дение тактовой частоты с генератора

30 через элементы И 28, ИЛИ 26 на управляющий вход умножителя 34, Кроме того, разрешается выдача результата перемножения вектора текущих координат (2) на результирующую матрицу преобразования (Я ) через блок 21 элементов И на выходной регистр 33, выход которого является выходом устройства. 16

Таким образом, устройство s режиме преобразования текущих координат (Х) осуществляет их преобразование в соответствии с параметрами, задаваемыми результирующей матрицей пре- 2п образования S . При переводе устройства в режим йзменения параметров преобразования (йрием новых значений ,3, e(и формирование новой S p) текущие координаты отображаемых объектов 25 игнорируются на время вычисления новой результирующей матрицы преобразования . Следует отметить, что при реа»

75 6 ство позволяет обеспечить наиболее реальный процесс взаимного движения наблюдателя и отображаемых объектов за счет того, что параметры новаго ракурса наблюдения (коордннаты точки наблюдения и направление линии визирования) задаются относительно предшествующего.

Формула изобретения

Устройство для вычисления координат отображаемых объектов, содержащее первый блок памяти, синусно-косинусные преобразователи и умножитель, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства путем вычисления координат отображаемых объектов с учетом рекуррентного изменения ракурса наблюдения в трехмерном пространстве, оно содержит первый и второй генераторы тактовой частоты, с второго по пятый блоки памяти, десять блоков элементов И, дешифратор, счетчик, триггер, два элемента И, три элемента ИЛИ, элемент задержки, два блока элементов ИЛИ и первый и второй регистры, первый вход первого блока элементов И и установочный вход триггера являются управляющим входом устройства, выход первого блока элементов И соединен с информационным входом второго блока памя» ти и входами сииусно-косинусных преобразователей, выходы которых подключены к информационным входам со1 ответственно третьего, четвертого и пятого блоков памяти, выход первого генератора тактовой частоты соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого и второй вход первого блока элементов И подключены к прямому выходу триггера, соеди-, ненному с входом сброса первого регистра, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход которого подключен к входу дешиф" ратора, первый, жарой, третий и четвертый выходы которого соединены с -адресными входами соответственно второго, третьего, четвертого и пята" го блоков памяти, первыми входами соответственно второго, третьего,четвертого и пятого блоков элементов И и входами первого элемента ИЛИ, выходы с второго по пятый блоков .элемен» тов И ы выход первого регистра под1444875

Составитель И.Загинайко

Техред М.Ходанич

Корректор В,Бутяга

Редактор И.Рыбченко

Заказ 6510/53

Подписное

Тираж 459

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ключены к входам первого блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с первым информационным входом умножителя, второй информационный вход

5 которого соединен с выходом второго блока элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с первыми входами шестого блока элементов И, второго и третьего элементов ИЛИ, вто- 10 рой вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, а выход — с управляющим входом умножителя, пятый выход дешифратора соединен с управляющими входами с второ- 15 го по пятый блоков памяти, входами сброса счетчика и триггера, вторым входом второго элемента ИПИ и первым входом седьмого блока элементов И, второй вход которого подключен к вы- 20 ходу первого блока памяти, соединенному с вторым входом шестого блока элементов И, выход которого соединен с первым входом второго блока элементов ИЛИ, второй вход которого под- 26 ключен к выходу восьмого блока элементов И, первый вход которого является информационным входом устройства, выход умножителя подключен к первым входам девятого и десятого блоков элементов И, вторые входы которых соединены соответственно через элемент задержки с выходом первого элемента ИЛИ и инверсным выходом триггера, подключенным к второму входу восьмого блока элементов И, выход второго элемента ИЛИ соединен с управляющим входом первого блока памяти, информационный вход которого соединен с выходом девятого блока элементов И, выход десятогЬ блока элементов И подключен к входу второго регистра, выход которого является выходом устройства, первый вход второго элемента И соединен с Выходом второго генератора тактовой частоты, а второй вход — с инверсным выходом триггера.