Устройство для управления графопостроителем

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.08.75 (21) 2162704/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет(43) Опубликовано 05.06.78.Бюллетень № 2 (45) Дата опубликования описания 85.oS, Ж (51) М. Кл.

G 06 F 9/00

Государственный комитет

Совета Иинистров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 681.326 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. А. Гладких, В. В. Золотенков и Ю. Л. Костюк

Сибирский физико-технический институт им. В. Д. Кузнецова при Томском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГРАФОПОСТРОИТЕЛЕМ

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к периферийным устройствам ЭВМ и предназначено для управления щаговыми графопостроителями.

Известны устройства для управления графо построителем (1), содержащие двухкоординатный шаговый привод, интерполятор, синхрогенератор, логические элементы и сдвиговые регистры.

Такие устройства обладают ограниченными функциональными возможностями, так как обеспечивают перемещение пишущего элемента в заданном направлении только по линейной траектории с поднятым или опущенным пишущим элементом.

Из известных устройств наиболее близким к изобретению является устройство для управления графопостроителем (2), содержащее двухкоординатный цифровой интерполятор, координатные выходы которого подключены через блок задания типа линии ко входу управления пишущим элементом блока черчения, и блок обмена и распределения информации, одни из выходов которого соединены соответственно с управляющими входами двухкоординатного цифрового интерполятора, блока задания типа линии и блока черчения.

Такое устройство позволяет производить линейную и круговую интерполяции линий, а также вычеркивать сплошные, штриховые и штрихпунктирные линии.

Перед изображением отрезка линии из ЭВМ через блок обмена и распределения информации в блок черчения передается код, задающий номер выбранного пишущего элемента, в блок задания типа линии — условный код типа линии (сплошная, штриховая, штрих-пунктирнал), а в интерполятор — код и коэффициенты изображаемого отрезка линии (код определяет характер отрезка — прямая или дуга окружности, а коэффициенты — его местоположение) .

Затем интерполятор вычисляет приращения координат до очередной промежуточной точки и

1а передает их в блок черчения и блок задания типа линии. Блок задания типа линии в необходимые моменты времени вырабатывает сигналы поднятия пишущего элемента для формирования штриховых или штрих-пунктирных линий и передает их на вход управления пишущим элементом блока черчения.

Однако при изображении нескольких рисунков на одном листе требуется осуществлять защиту формата, т.е. блокировать выход пишущего элемента за пределы выделенного

25 участка листа прямоугольнсй формы, чтобы

{)! 0108

S5

60 не испортить соседние рисунки. Промежуточные точки отрезка кривой (окружности или степенного полинома) могут при интерполяции выйти за пределы формата, даже если начальная и конечная точки этого отрезка кривой находятся внутри формата. При изображении сложных рисунков требуется также блокировать проведение линий внутри прямоугольных зон, расположенных внутри формата, что требуется для последующего изображения в этих зонах пояснительных надписей. Кроме того, при изображении графиков требуется проводить ли нии с разрывами в узловых точках для последующего изображения в них специальных маркеров, что позволяет оценить качество графиков. Наконец, вычерчивание по коду только трех типов линий — сплошной, штриховой, штрих-пунктирной — недостаточно, необходимо иметь возможность задавать длину штрихов и пробелов при задании типа линии.

В известных устройствах для управления графопостроителями такие возможности отсутствуют, поэтому приходится производить интерполяцию линий внутри ЭВМ, чтобы в ЭВМ проверять многочисленные ограничения на каждый элементарный шаг исполнительного механизма графопостроителя. Несмотря иа наличие в устройстве интерполятора интерполяция линий производится также в ЭВМ, что приводит к ее неэффективному использовашпо из за большого объема вычислений при интерполяции. Например, чтобы провести линию в 5 см с шагом графопостроителя 01 мм требуется рассчитать значения до 500 точек. Это значительно загружает даже ЭВМ с высокой производительностью, что увеличивает стоимость по- лучеиия графических иэображений.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для управления графопостроителем, что приводит к разгрузке ЭВМ от вычислений, связанных с интерполяцией линий, и, как следствие этого, уменьшает стоимость получения графических изображений.

Указанная цель достигается тем, что в предложенное устройство введены блок формирования разрывов линии, блоки защиты прямоугольных зон чертежа и блок защиты формата, подключенные параллельно блоку задания типа линии. Координатные выходы блока защиты. формата соединены с соответствующими входами блока черчения, а управляющие входы блока формирования разрывов линии, блоков защиты прямоугольных зон чертежа и блока защиты формата подключены к другим выходам блока обмена и распределения информации.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для управления графопостроителем; на фиг. 2 — схема блока защиты формата; на фиг. 3 — схема блока защиты прямо. угольных зон чертежа; на фиг. 4 — схема . блока формирования разрывов линии и на фиг. 5 — схема блока задания джипа линии.

Устройство для управления графопостроителем содержит блок l обмена и распределения информации, двухкоординатный цифровой

Д

H lITE ptlOJl OT > ) 2 (параметри (CCKH X It(MHHOM0B третьей степени), блок 3 зашиты формата, блок 4 черчении, координатные входы Х и Y которого соединены с выходами интерполятора 2 через блок 3 защиты формата, и нодклю> . ченные между выходами интерполятора 2 и входом управления пишущим элементом блока 4 черчения параллельно соединенные блоки 5 и 6 защиты прямоугольных зон чертежа, блок 7 формирования разрывов линии и блок 8 задания типа линии. Выход управления пишущим элементом блока 3 защиты формата соединен со входом управления пишущим элементом блока 4 черчения, а выходы блок- l обмена и распределения информации подключены к управляющим входам всех остальных блоков.

Число выходов блока l обмена и распределения информации совпадает с числом остальных блоков и при необходимости может быть увеличено путем увеличения числа типовых схем управления отдельными блоками.

Использование в качестве интерполятора 2 двухкоординатного цифрового интерполятора параметрических полиномов третьей степени позволяет изображать практически любые кривые лини и из отрезков таки х поли номов.

Блок защиты формата (см. фиг. 2) содержит четыре счетчика 9 — !2, две схемы 13, 14 сравнения, две схемы 15, 16 задержки, два ключа 17, 18 и блок 19 местного управления.

Входы счетчиков 9, 10 и схемы 15 задержки, соединенные между собой, являются входом Х, соединс.шые входы счетчиков 11, 12 и схемы

ЗО 16 задержки — входом У, а вход блока 19 местного управления — управляющим входом блока, Выход схемы 15 задержки соединен с первым, а выходы счетчиков 9, 10 через схему

13 сравнения — со вторым входом ключа 17.

Аналогично соединены схема 16 задержки, счетчики 11, 12, схема 14 сравнения и ключ !8.

Выходы блока 19 местного управления соедииены со счетчиками 9 — 12. Выходы ключей 1?, 18 и соединенные между собой выходы схем 13, 14 сравнения являются соответственно координатными выходами Х, Y и выходом 7. управления пишущим элементом блока

Каждый блок защиты прямоугольных зон чертежа (фиг. 3) содержит четыре счетчика

20 — 23, схему 24 срагчения и блок 25 местного управления. Соединенные между собой входы счетчиков 20, 21 являются входом Х, объединенные входы счетчиков 22, 23 — входом 1, а вход блока 25 местного управления — управляющим входом блока. Выходы счетчиков

20 — 23 подключены к входам схемы 24 срав50 пения. Выходы блока 25 местного управления соединены со счетчиками 20 — 23. Выход схемы 24 сравнения является выходом блока

Блок формирования р; зрывов линии (фиг. 4) содержит четыре счетчика 26 — 29, две схемы 30, 31 сравнения, регистр 32 и блок 33 местного управления. Объединенные входы счетчиков 26, 27 являются входом Х, входы счетчиков 28, 29 — входом У, а вход блока 33 местного управления — уп авляющим входом блока. Выходы счетчиков 26, 28 и выход регистра 32 соединены со входами схемы 30

6!О!08 блоков поступает сигнал поднятия пишущего элемента, то соответствующее приращение отрабатывается с поднятым пишущим элементом.

Блок 3 защиты формата работает следующим образом.

До построения чертежа иэ блока 1 обмена и распределения информации через блок 19 местного управления в счетчики 9 — 12 посту55

60 сравнения, а выходы счетчиков 27, 29 и выход регистра 32 -- со входами схемы 31 сравнения. Выходы блока 33 местного управления подклк>чены к счетчикам 26 — 29 и регистру 32.

Объединенные выходы схем 30, 31 сравнения являются выходом блока.

Блок задания типа линии (фиг, 5) содержит счетчик 34, вентильную схему 35, четыре регистра 36 — 39 и блок 40 местного управления. Входы Х, Y счетчика 34 являются соответствующими входами блока, первый вход блока 40 местного управления — управляющим входом. блока, а первый выход счетчи. ка 34.— выходом блока. Второй выход счетчика 34 соединен со вторым входом блока 40 местного управления, выходы которого соединены со входами вентильной схемы 35 непосредственно и через регистры 36 — 39. Выход вентильной схемы 35 соединен с третьим входом счетчика 34.

Устройство работает следующим образом.

Перед изображением линий из ЭВМ через 2о блок 1 обмена и распределения информации в блок 3 зашиты формата поступают че1 ре кода, определяюгцих размер и положение формата, вблоки 5,,6 загциты прямоугольных зон чертежа — по четыре кода, задающих положение границ зон, в блок 7 формирования

25 разрывов линии — код длины разрывов, в блок 8 задания типа линии — четыре кода, задающив тип линии (длины первого штриха, первого пробела, второго штриха, второго пробела), в блок 4 черчения — код номера пишуще го элемента и в интерполятор 2 — код и координаты изображж мого отрезка линии. Затем интерполятор 2 вычисляет приращение координат до очередного промежуточного значении отрезка линии в элементарных шагах, кото-. рые поступают в блок 3 защиты формата, бло- Э5 ки 5, 6 защиты прямоугольных зон чертежа,. блок 7 формирования разрывов линии и в блок

8 задания типа линии. Если после отработки приращения пишущий элемент хотя бы по одной из ".оординат должен оказаться за пределами формата, то блок 3 защиты формата блокирует передачу приращения по этой координате в блок 4 черчения и посылает в него сигнал поднятия пишущего элемента, Если после отработки приращения пишущий элемент окажется внутри одной иэ прямоугольных зон, то соответствующий блок 5 или 6 зашиты прямоугольных зон чертежа выработает сигнал поднятия пишущего элемента. Блок 7 формирования разрывов линии вырабатывает такой сигнал около начальной и конечной узловых точек

50 отрезка линии, а блок 8 задания типа линии— в определенные моменты для отработки заданного типа линии. Если хотя бы от одного из пают соответственно значения верхних и нижних гранин, формата по координатам Х и Y относительно положения пишущего элемента.

Во время построения линии приращения по координате Х, вырабатываемые интерполятором, вычитаются иэ содержимого счетчиков 9, lO. знаки содержимого поступают в схему 13 сравнения, которая вырабатывает сигнал, если содержимое счетчика 9 отрицательно или счвтчика 10 положительно, что происходит при выходе линии по координате Х за пределы формата. Этот сигнал поступает ня ключ 17 и блокирует передачу приращения по координате Х в блок 4 черчения. Схема 15 задержки задерживает сигнал приращения Х на время срабатывания счетчиков 9, 10 и схемы 13 сравнения.

Аналоги гно работает цепь, состоящая из счетчиков l l, 12, схемы 14 сравнения, ключа 18 и схемы 16 задержки, блокируя передачу приращения по координате Y в блок 4 черчения при выходе линии по координате Y эа пределы формата. Если хотя бы одна из схем 13, 14 сравнения выработала сигнал, на выходе управления пишущим элементом блока появляется сигнал подня!ия пишущего элемента.

Каждый из блоков 5, 6 защиты прямоугольных эон чертежа работает следующим образом.

До начала построения чертежа иэ блока 1 обмена и распределения информации через блок 25 местного управления в счетчики 20 — 23 эасылаются соответс гвенно значения верхних и нижних границ прямоугольной зоны по координатам Х и Y относительно положения пиц ущего элемента. При построении линии приращения по координате Х, поступающие иэ интерполятора 2, вычитаются из содержимого счетчиков

20, 21, а приращения по координате Y — иэ счетчиков 22, 23. Знаки содержимого счетчиков. 20 — 23 поступают в схему 24 сравнения, которая вырабатывает сигнал поднятия пишуtnего элемента, если содержимое счетчиков 20, 22 положительно, а счетчиков 21, 23 отрицательно, что происходит, если координаты линии находятся внутри зоны.

Работа блока 7 формирования разрывов линии состоит в следукнцем.

3о начала проведения линии нз блока l обмена и распределения информации через блок 33 местного управления в счетчики 26 — 29 засылаются соответственно значения координат узловых точек начала и конца отрезка линии относительно положения пишущего элемента, а в регистр 32 — код величины разрыва. При проведении линни приращения по координате Х, поступавшие иэ интерполятора 2, вычитаются из содержимого счетчиков 26, 27, а приращения по координате Y — иэ счетчиков 28, 29. Значения содержимого сЧетчиков

26, 28 и регистра 32 поступают на схему 30 сравнения, которая вырабатывает сигнал, если абсолютные значения обоих счетчиков 26, 28 меньше содержимого регистра 32, что происходит при изображении линии вблизи начальной узловой точки. Схема 31 сравнения работает аналогично, используя значения счетчиков 27, 29 и регистра 32, и вырабатывает сигнал при изображении линии вблизи конечной () I() I(i8 узловой точки. Если хотя бы одна из схем 30, 31 сравнения вырабатывает сигнал, на выходе блока появляется сигнал поднятия пишущего элемента.

Блок 8 задания типа линии работает следующим образом.

До начала проведения линии из блока 1 обмена и распределения информации через блок 40 местного управления в регистры 36 — 39 засылаются соответственно значения длин первого штриха, первого пробела, второго штриха и второго пробела, а затем значение регистра 36 через вентильную схему 35 пересылается в счетчик 34. При проведении линии приращения по координатам Х и У, поступаю(цие из интерполятора, вычитаются из содержимого счетчика следующим образом. Если прирагцения поступают по обеим координатам, то вычитается 1,5, в противном случае 1. Вначале на первом выходе счетчика 34 нет сигнала.

Как только его значение станет отрицательным, сигнал поступает в блок 40 местного управления, который после этого через вентильну10 ехему 35 засылает в счетчик 34 содержимое следующего регистра 37, и на первом выходе счетчика 34 появляется сигнал. Очередные прирашения по координатам X u Y снова вычитают ся из содержимого счетчика 34, и цикл повторяется. В счетчик 34 затем последователы(о засылаются значения содержимого регистров

38, 39, 36 и т.д. При этом на первом выходе счетчика 34 сигнал поднятия пишущего элемента то появляется, то исчезает, отрабатывая штрихи и пробелы изображаемой линии.

Использование новых блоков — блока защиты формата, блоков защиты прямоугольных зон чертежа, блока формирования разрывов линии, а также расширение возможностей блока задания типа линии выгодно отличает предлагаемое устройство для управления графопостроителем от известных аналогичных устройств. Применение устройства с расширенными функциональными возможностями позволяет строить любые сложные изображения под управлением ЭВМ без проверки внутри ЭВМ многочисленных ограничений, накладываемых на промежуточные точки линий и, следовательно, без интерполяции этих линий внутри

ЭВМ для получения этих точек. Это позволяет разгрузить ЭВМ от интерполяции линий и проверки ограничений на большое количество точек, оставив за ЭВМ только вычисление коэффициентов для задания отрезков линий и, следовательно, во много раз уменьн(ить время

ЭВМ для расчета линий и в соответствующее число раз умен(и!ить стоимость ItoJ(vчения графи (еских изображений.

Например, нри изображении линий отрезками длиной 5 см на графопостроителе с шагом 0,1 мм получается 360 — 500 точек на отрезок. Задание отрезка в 5 — 20 раз более трудоемко для ЭВМ, чем расчет одной промежуточной точки и проверка для нее ограничений.

Тогда соотношение трудоемкости задания отрезка к трудоемкости егО интерполяции и проверки ограничений будет равно 1:18 — 1:100, т.е. при использовании предлагаемого устройства экономится от 95 до 99% машинного времени. Для более коротких отрезков экономия меньше, но даже для отрезков длиной 3 мм она составляет более 50%.

Кроме того, при использовании устройства программное обеспечение ЭВМ для расчета изображений значительно упрощается и уменьшается по объему, что приводит к экономии оперативной памяти ЭВМ.

15

Формула изобретения

Устройство для управления графопостроителем, содержащее двухкоординатный цифрол вой интерполятор, координатные выходы которого подключены через блок задания типа линии ко входу управления пишущим элементом блока черчения, и блок обмена и распределения информации, одни из выходов которого созо единены соответственно с управляющими входами двухкоординатного цифрового интерполятора, блока задания типа линии и блока черчения, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены блок формирования разрывов линии, блоки защиты прямоугольных зон чертежа и блок защиты формата, подключенные параллельно блоку задания типа линии; причем координатные выходы блока защиты, формата соединены с соответствующими входами блока черчения, а управляющие входы блока формирования разрывов линии, блоков защиты прямоугольных зон чертежа и блока защиты формата подключены к другим выходам блока обмена и распределения информации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 363975, М.Кл. G 06 F 9/00, 1972.

2. Единая серия ЭВМ. Под ред. А. М. Ларионова. «Статистика», М., 1974., стр. 113.

6!О!08 т нг, I

Фиг.а

Составитель В. Киселев

Техред О. Луговая Корректор А. Лакнда

Тираж 825 Подписное

Редактор Л. Утехина

Закаэ 30! 2/38

0НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иэобретеннй N открытий

1 l 3035, Москва, Ж-35. Раушсквя наб. д. 4/5 Филиал ППП «Патента, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (