Устройство для вычисления координат отображаемых объектов

 

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 пересчета координат точек отображаемых объектов относительно выбранной точки слежения - достигается введением блока 42 элементов И, элементов И 30 и 31, элементов 22 и 23 задержки, вычислителя 1, умножителя 3, блоков 13 и 14 сравнения, триггера 20 и соответствующих функциональных связей. Устройство позволяет осуществлять пересчет текущих координат X<SB POS="POST">I</SB> отображаемых объектов в соответствии с параметрами, задаваемыми результирующей матрицы преобразования S<SB POS="POST">P</SB>. Изменение параметров преобразования может осуществляться рекуррентно как при ручном изменении ракурса наблюдения, так и при автоматическом, при переводе устройства в режим слежения за произвольной заданной точкой отображаемого процесса. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР (2!) 4396074/24-24 (22) 08.02,88 (46) 30.01.90. Бюл. Ф 4 (72) С.N. Терешко и А.А. Решетников (53) 681 ° 327.11 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 664184, кл. С 09 G 1/OS, 1978.

Авторское свидетельство СССР

11 - 1444875, кл. G 09 С 1/08, 1987. (54) УСТРОЙСТВО 1Ц1Я ВЫЧИСЛЕНИЯ КООР-!

1ИНАТ 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 пересчета коор(51)5 G 09 F 1/08, С 06 F 3/153 динат точек отображаемых объектов относительно выбранной точки слежения - достигается введением блока

42 элементов И, элементов И 30 и 31, элементов 22 и 23 задержки, вычислителя f, умножителя 3, блоков 13 и

14 сравнения, триггера 20 и соответствующих функциональных связей.

Устройство позволяет осуществлять пересчет текущих координат Х . отоб-! ражаемых объектов в соответствии с параметрами, задаваемыми результирующей матрицей преобразования S .

Изменение параметров преобразовайия может осуществляться рекуррентно как при ручном изменении ракурса наблюдения, так и при автоматическом, при переводе устройства в режим слежения за произвольной заданной точкой отображаемого процесса. 1 ил.

1539823 ства.

Устройство содержит вычислитель 1, первый 2 и второй 3 умножители, синусно-косинусные преобразователи 4, 5 и 6, с первого по пятый блоки 7.- 11 памяти, регистр 12, первый 13 и второй 14 блоки сравнения, первый

15 и второй 16 генераторы тактовых импульсов, дешифратор 17, счетчик

18, первый 19 и второй 20 триггеры, первый 21, второй 22 и третий 23 элементы задержки, первый 24 и второй 25 элементы ИЛИ, первый 26 и второй 27 блоки элементов И11И, с первого по четвертый элементы И 2831, с первого по одиннадцатый блоI ки 32-42 элементов И, информационный 43 и управляющие 44 и 45 выходы устройства, первый информационный вход 46, первый, второи и третий управляющие входы 47-49 устройства, с второго по шестой информационные входы 50-54 устройства.

Вычислительный блок 1 предназначен для вычисления значений згп и

cos углов поворота изображений вокруг осей Х и Х в режиме слежения по следующим формулам:

30

40

I г1 2 №5 с

sin (p х ((Х -d )+(X -d ) +(I .,.-d,) t(Xc d x) + (Ycñ-dy) cos (( (Х -Д ) +(У -(1 ) г.).(У (3 ) г

1 с Х, — dx

sin (7

4(Х 1„) + (У dy) 2

55 о Y — (1 „ (os (.1

/(Х -с3 ) + (Ъ -с1у)

Изобретение относится к автоматике и вичислительной технике и может бьгть использовано при разработке устройств отображения координатной инд)ормации для автоматизированных систем управления и систем автоматического проектирования.

1(ель изобретения — расширение области применения устройства путем . пересчета координат точек отображае" мых объектов относительно выбранной ,точки слежения.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устрой- 15 где X,= (Х,, Y,i., ) вектог) координат точки (объекта) слежения, полученный в ре" зультате пере" множения входящего вектора координат тсчки слежения

Хс на результируюп(ую матрицу преобразования (7 С P) х

1) = (d >, d y, d„) — вектор величины смещения точки наблюдения по осям

X YxZ, Вычислитель 1 может быть реализонан в виде микропроцессора, про" граммно выполняюшего данные поеобразования информации, или спецвычислителя для аппаратной. реализации указанных математических соотношений. Значения sin, cos (g „ постус с х пают одновременно на первый выход с вычислителя, а значения в п (Р и

cos (Р— на второй; Умножитель 2

z предназначен для выполнения операции умножения вектора значений на матрицу. Умножитель 3 предназначен для вы" числения произведения цепочки из пяти матриц размерностью 4)4. Синусно-косинусные преобразователи 4-6 информации предназначены для вычисления по входящему значению угла а значений sin d и сов(х. Блоки памяти 7-11 предназначены для упорядо" ченного хранения элементов матриц размером 4х4.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в блоках 710 памяти хранятся элементы единичных матриц, а в блоке 11 памяти хранятся элементы результирующей матрицы преобразования, полученные в предшествующем цикле изменения ракурса наблюдения (перед первым изменением ракурса в блоке 11 памяти также хранится значение единичной матрицы, а регистр 12 обнулен, цепи установки единичной матрицы в блоке 11 и обнуления регистра 12 не показаны). Триггеры 19 и 20 находятся в нулевом состоянии, и единичный

5 1539823 6 сигнал с инверсного выхода тригге- ры) блока 7 таким образом, что в нем ра 19 разрешает прохождение информа- формируется матрица вида:

Ф ции о текущих координатах (X ) отоб" ражаемых объектов через блок 32 элементов И с первого информационного входа умножителя 2. Этот же сигнал с инверсного выхода триггера :9 разО О

О 0

О

-d 1

1 О

О 1

0 О

-d -d

На выходах синусно-косинусных преобразователей 4-6 формируются значения sin 11 cos соответствующих аргументов. Полученные значения поступают на информационные входы бло" ков 8 и 9 памяти через соответст15 вующие блоки 26 и 27 элементов ИЛИ,а на информационный вход блока 10 памяти непосредственно. В результате в блоках 8, 9 и 10 >ормируются сле20 дующие матрицы соответственно.

sinz1 0 соз 1 О

О 1

0 0

О

1 сов >

-S lT1 $

0 координатах.

Результат перемножения Х1 Б поступает в регистр 12, соединеннйй через блок 41 элементов И с выходной информационной магистралью 43

2 устроис гва, разрешением на выдачу результата перемножения на которую является сигнал генератора 16, за" держанный на элементе 23 задержки на время перемножения операндов в умно-, жителе 2.

О

О 0 0

cos ц„sin q „0

-sin g„cos ц>„0

О 0 1

30 А,=

При изменении параметров ракурса наблюдения на второй, третий, четвертый и пятый информационные входы 50-53 поступают соответствено> 3HB IeH+zz V у х g2 >-> (d d y d z) определяющие параметры нового ракурса наблюдения. Указанные данные могут поступать, например, от пульта ввода информации рабочего места оператора АСУ. Процесс установки нового ракурса начинается после поступления управляющего сигнал на вход 47 устройства. По этому сигналу триггер 19 устанавливается в единичное состояние. Тем самым запрещается прохождение информации через блок

32 элементов И и разрешается выдача 50 информации о значениях q „ >1>„, ц>у через блоки -39, 38 и 37 элементов И соответственно на входы синусно-косинусных преобразователей 4, 5 и 6, а информации о значении величин сдвигов 0 (с1„," w " 2) -через блок

40 элементов И на вход блока 7 памяти, Значения Й х d у, d 2 записывают» ся в соответствующи» ячейки (регистsing О

О 0 сов Ц>у 0

О игге а 19

О

0

cos ц>.>

-sin g

О решает прохождение информации с выхода генератора тактовых импульсов 16 через элемент И 29 на управляющий вход умножителя 2. Импульсы генератора 16 определяют периодичность выпол>1 ения операции умножения входящего вектора Х на результирующую матрицу Sp, хранящуюся в блоке 11 памяти, непосредственно связанном с вторым информационным входом умножителя 2. При этом частота следования сигналов с выхода генератора 16 должна быть согласована с частотой поступления информации о текущих

Единичный сигнал тр р через элемент И 30 (открытый единичным сигналом с инверсного выхода триггера 20), элемент ИЛИ 25 .разрешает прохождение тактовых импульсов с генератора 15 через элемент И 28 на счетный вход счетчика 18. На выходах дешифратора в зависимости от состояния счетчика 18 формируются единичные сигналы, управляющие работой устройства в режиме вычисления значений результирующей матрицы преобразований Sp.

По первому сигналу дешифратора

17 разрешается прохождение информации из блоков 7-11 на информационные входы умножителя 3 (через блоки 33-36, 42 элементов И соответственно). Умножитель 3 по сигналу управления, снимаемому с первого выхода цешифратора 17, производит одновременное перемножение пяти

1539823 матриц, поступающих на его входы в н качестве операндов, Результат перемножения записывается в упорядоченном виде в соответствующие ячейки (регистры) памяти блока 11. Содержимое блока 11 и представляет собой новое значение результирующей матрицы преобразования информации Б

Сигналом, снимаемйм с последнего выхода дешифратора 17, производится

10 стирание информации и формирование единичных матриц в блоках 7-10 памяти, обнуление счетчика 18 и сброс триггера 19. Тем самым запрещается прохождение тактовых импуль15 сов с генератора 15 и разрешается прием информации о текущих координагах ., объектов изображения через

I бЛОк 32 элементов И. Кроме того,разрГшается прохождение тактовых им20 пУльсов генератора 16 через элемент И 29 в качестве сигналов управ ления умножителем 2. Таким образом, ус ГРОАстВО ВнОВь переВеденО В Режим 25 преобразования текущих координат Х в соответствии с параметрам г, задаваемыми Вновь рассчитанной результирующей матрицей преобразования Б

При поступлении на управляющий

Вход 48 единичного. сигнала (сигнала о переводе устройства в режим сггеже" ния) триггер 20 устанавливается в единичное состояние. Единичный сигНал с прямого Выхода триггера 20 разрешает выполнение блоком 13 срав- 35

Нения эталонных атрибутов R „ объ"

Екта (точки) слежения с атрибутами

Объектов К;, поступающих на информационный вход 46 устройства. Такими атрибутами могут быть либо номере объектов, либо их координаты, либо и то и другое. При R, Ф К; устройство продолжает осуществлять преобразование текущих координат Х;, в соответствии с параметрами, задавае45 мыми результирующей матрицей преобразования S . В то же время нулевым сигналом с йггверсного выхода триг- гера 20 осуществляется блокировка изменения информации с 1р„ и поступающих на информационные входы

51 и 52. Тем самым после выбора точки слежения оператор лишается возможности сканировать линией Визирования по углам g и у что исключает воз- 55 х 7 можность визуальной потери им выбранной точки слежения до окончательного перевода устройства в режим слежения.

При поступлении на вход 46 информации об объекте (точке) с 1. = f с выхода блока 13 сравнения снимается единичный сигнал, который выдает" ся на выход 44 устройства. Этот же сигнал через элемент 22 задержки разрешает выполнение операций вычислителем 1, На информационные входы вычислителя 1 поступают значения неличин слежения D (поступающие на информационный вход 53) и значения нового вектора координат объекта слежения Х,, полученного в результате пеI ремножения входящих координат объекта слежения Х; на .результирующую

I матрицу преобразования S . Время задержки распространения сигнала на элементе 22 задержки определяется временем перемнЬжения в умножителе 2 и записи результата перемножения в регистр 12.

Вычислитель 1 осуществляет рас" чет значений sin gс и cos q>с поступающих для запоминания в блок 8 пас с мяти и значений 31п Lf и сов ч 7 поступающих для запоминания в блок

9 памяти (по второй цепи записи информации в блоки памяти 8 и 9 в это время информация поступать не может, так как блоки элементов И 38 и 39 закрыТы для прохождения информации). с

Информация о значениях sin ч „и

sing" поступающих на входы блока

14 сравнения, используется для определения необходимости корректировки результирующей матрицы преобразования координат в режиме слежения. с

Так, если sin Ð = sin г = О,то точка слежения не изменила свое местоположение и необходимость корректировки отсутствует. В противном случае, с выхода блока 14 сравнения снимается единичный сигнал, который поступает через элемент ИЛИ 24 на установочный вход триггера 19 и перево" дит его в единичное состояние. Устройство переводится в режим корректировки результирующей матрицы преОбразования координат Sp. Одновременно запрещается прием входящей ин" формации через блок 32 элементов И, О чем сообщается единичным сигналом

;на выход 45 устройства.

Сброс режима слежения осуществляется подачей единичного сигнала на управляющий вход 49 устройства.

Таким образом, устройство в режиме преобразования теку цих координат

39823

9 15

Формула изобретения

Х„ осуществляет их пересчет в соответствии с параметрами, задаваемыми результирующей матрицей преобразования Sð. Изменение параметров преобразования может осуществляться рекуррентно как при ручном изменении параметров ракурса наблюдения (задаваемых значениями сдвигов точки наблюдения вдоль соответствующих осей координат 13 (с1»., dy,d ) и поворотов изображения вокруг осей

Х, У, (Ч„,

В устройстве реализуется режим автоматического слежения за произвольной точкой отображаемого процесса, позволяет снизить загруженность оператора при анализе быстро меняющейся отображаемой информации. Реализация автоматического режима слежения позволит оператору быетро концентрировать свое внимание на интересующих его фрагментах анализируемого процесса, что в конечном итоге приводит к принятию им более качественных и обоснованных решений на применение того или иного управляющего воздействия.

Устройство для вычисления коор-, динат отображаемых объектов, содержащее с первого по пятый блоки памяти, с первого по третий синусно-косинусные преобразователи, с первого по десятый блоки элементов И, первый и второй блоки элементов ИЛИ, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй генераторы тактовых импульсов, первый триггер, регистр, первый умножитель, счетчик, дешифратор и первый элемент задержки, первый вход первого блока элементов И является первым информационным входом устройства, второй вход соединен с инверсным вьг ходом первого триггера, выход первого генератора тактовых импульсов соединен с первым входом, первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу счетчика, выход кото-, рого соединен с входом дешифратора, последний выход которого соединен с управляющими входами с первого по четвертый блоков памяти и входами сброса счетчика и первого триггера, выходы с первого по четвертый блоков памяти соединены с первыми входами с второго по пятый блоков элементов

И, выход второго генератор- тактовых импульсов подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триг;ера, выход третьего синусно-косинусного преобразователя соединен с информационным входом чет" вертого блока памяти„ о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства путем пересчета координат точек отображаемых объектов относительно выбранной точки слежения, оно содержит

20 одиннадцатый блок элементов И, третий и четвертьп» элементы И, второй t» третий элементы задержки, вычислитель, второй умнохс»тель, первый и второй блоки сравнения, второй триггер, пер25 вый вход первого элемента ИЛИ является первым управпяющим входом устрой. ства, а выход соединен с установочным входом первого триггера, вторым и третьим управляющими входами уст30 ройства являются соответственно установочный вход и вход сброса второго триггера, прямой выход первого триг.гера соединен с первыми входами тгетьего и четвертого элементов И и с шестого по девятый блоков элементов И, 35 вторые входы с шестого по девятый блоков элементов И и первьп» вход первого блока сравнения являются соответственно с второго по шестой информационными входами устройства, прямой выход второго триггера соединен с вторыми входами четвертого элемента И и первого блока сравнения, третий вход которого подключен к выходу первого

45 блока элементов И, соединенному,с первым информационным входом первого умножителя, второй информационный вход подключен к выходу пятого блока памяти, соединенному с первым входом одиннадцатого блока элементов И, второй вход которого и вторые входы с второго по пятый блоки элементов И соединены с первым выходом дешифратора, выходы с второго по пятьп» и одиннадцатого блоков элементов И под55 ключены к соответствующим информационным входам второго умножителя, управляющий вход которого подключен к последнему выходу д шпфратора, а

Составитель И, Загинайко

Редактор И. Рыбченко Техред М.Морге»тяп Корректор М.Пожо

Нодписное

Тираж 382

Заказ 222

ВНИИ11И Гогу 1ар т»еи»огo комитет» ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Мо< к»», Ж-35, Рауюская наб., д. 4/5 (1роиэ»оист»е»ио-.и111ател1сf

153982

1 ь1ход — к входу пятого блока памяти, ин»ерсиый выход первого триггера является первым управляющим выходом устройст»;1 р вторым уира»ляющим »1 1ходом

5 которого является выход первого бло ка сравнения, соединенный через второй элемент задержки с управляющим входом вычислителя, первый и»форма" ционный вход которого соединен с выходом девятого блока элементов И, подключенным к информационному входу

11ервого блока памяти, второй информационный вход вычислителя подключен выходу регистра, соединенному с первым входом десятого блока элементов И, выход которого является информационным выходом устройства, выход второго элемента И соединен с управ" ! ляющим входом первого умножителя и 20

11ерез третий элемент задержки - с вторым входом десятого блока элементов И, выход первого умножителя под" ключе» к входу регистра, инверсный выход второго триггера подключен к 25

1 третьим входам седьмого и восьмого

3 l2 блоков элементов И и»тор< му»хо11у третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен через первый элемент задержки с выходом четвертого элемента И, выход второго элемента ИЛИ подключен к второму входу первого элемента И, выходы вычислителя соединены с входами второго блока сравнения и пер»ымн входами соответственно первого и второго блоков элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам первого и второго синусно-косинусных преобразователей, выходы первого и второго блоков элементов ИЛИ соединены с информационными входами соответственно второго и третьего блоков памяти, выходы шестого, седьмого и восьмого блоков элементов И подключены к входам соответственно третьего, второго и первого синусно-косииусных преобразователей, выход второго блока сравнения соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ.