Линейный интерполятор Советский патент 1990 года по МПК G06F17/17 G05B19/4103 

1571551

Изобретение относится автоматике и вычислительной технике и может быть 1спользовано в построителях графической информации, устройствах отображения графической информации на матричных экранах и электронно-Лучевых трубках и в системах числового npoi- раммного управления.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На чертеже приведена структурная :хема интерполятора.

Интерполятор содержит счетчики 1, 2, накапливающий сумматор 3 генератор I импульсов, элементы И элементы ИЛИ 10, 11, мультиплексор 12, (элемент ИЛИ 13, триггеры 1, 15, вы

FC}), kt-1 сМ, fc

F , F cf,fc

10

4

ходы 16 и 17 узла 18 анализа знака оценочной функции, узел 18 анализа знака оценочной функции, содержащий генератор k и элементы И 5, 6, накапливающий сумматор-вычитатель 19, содержащий накапливающий сумматор 3 и мультиплексор 12. узел 20 формирования координатных приращений, содержащий элементы И 7, 8 и элементы ИЛИ 10, 11, узел 21 пуска-останова интерполятора содержащий элемент И 9, элемент ИЛИ 13 и триггер Н, информационные входы интерполятора, управляющие входы 25 и 26 интерполятора.

Вычисление оценочной функции в интерполяторе осуществляется согласно следующему выражению:

|| XI - , если Fejik О, min(| XI, 1Y I), если ,

f5

(1)

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в построителях графической информации, устройствах отображения графической информации на матричных экранах и электронно-лучевых трубках и в системах числового программного управления. Цель изобретения - повышение быстродействия интерполятора. Интерполятор содержит счетчики 1, 2, триггер 15, узел 18 анализа знака оценочной функции, накапливающий сумматор-вычитатель 19, узел 20 формирования координатных приращений и узел 21 пуска-останова интерполятора. 1 ил.

iffle

F00 0,5 max(IXljYl) - min(|X|, IYI).

(2)

Индексами d и k в выражении (1) фомечены текущие значения перемещений выполненные вдоль длинной и короткой проекций формируемого отрезка.

Содержимое первого и второго счетчиков в этом случае будет определятьFcJ,fc

(5)

(Fcf,k+ Frfik ,fc Fd,

индексами d и выполненные

В выражении Домечены приращения, Ьтрого вдоль длинной и короткой проекций отрезка без учета одновременных перемещений вдоль обеих осей

(d,k)

k +

d 4- 1,

d + 1, если

Определение принадлежности форми- оуемых приращений к осям координат

(XY) -f X d Y U Y; I X k, Y

Погрешность интерполяции рассматриваемого алгоритма определяется величиной Р 055cos(/, что для крайних значений угла наклона отрезка дает следующие максимальные значения погрешностей: J/et-o ®,5,f/t(fiSO

/ 845--°Принцип работы интерполятора осно ван на вычислении оценочной функции в соответствии с выражением (5).

ся соответственно следующими выражениями

С, I(X) - (Y)| - d, С, mindXl, IYI) - k

(3)

CO

С учетом выражений (1), (3) , С) алгоритм вычисления оценочной функции может быть описан следующим выражением:

С„

(5)

0

J,k

д 0.

если Fj О, С, если FJц 0.

координат. Комбинированные перемещения следует выполнять одновременно с выполнением перемещений вдоль короткой проекции, В этом случае процесс формирования приращений будет описываться следующим выражением:

если FJ ь 0.

(6)

осуществляется

в соответствии со следующим выражением

если 1X1 , если IX SIYI . W

Интерполятор работает следующим

образом,

В исходном состоянии счетчики 1, 2, триггеры , 15 и сумматор 3 обнулены, а ганератор находится во включенном состоянии.

Перед началом работы в счетчик 1 вводится значение константы ((XI - - IYI), в счетчик 2 - значение константы min( I X I, I Y I), в сумматор 3 значение константы 0,5max(IXI,IYI) - min( X/, IY/), а триггер 15 включается в единичное состояние, если Х| |YI. Затем по сигналу, поступающему с входа интерполятора (Начало кадра) на вход-элемента ИЛИ 13 в начале каждого кадра, из содержимого счетчика 2 вычитается единица, в результате чего на его инверсных выходах находится дополнительный код отрицательного числа min(| XI,/Y I). Одновременно с этим триггер 14 включается в единичное состояние и разрешающий потенциал с его выхода поступает на входьГэлементов И 5 и 6. В зависимости от состояния знакового разряда сумматора 3, определяемого содержимым сумматора, на одном из входов элемента И, соединенном с выходом знакового разряда присутствует разрешающий потенциал. Так, если содержимое сумматора положительно, разрешающий потенциал присутствует на выходе элемента И 5, если отрицательно - на входе элемента И 6 Импульсы генератора 4 проходят на выход того из элементов И 5 и 6, на остальных входах которого присутствуют разрешающие потенциалы. Если содержимое сумматора положительно, импульсы генератора импульсов проходят на выход логического элемента И 5 и поступают на управляющий вход мультиплексора 12, в результате чего в сумматор 3 переносится дополнительный код числа, находящегося в счетчике 2. При каждом таком переносе из содержимого сумматора вычитается содержимое счетчика 2. Этот процесс продолжается до тех пор, пока содержимое сумматбра не станет отрицательным и триггер знакового разряда сумматора не переключится в инверсное состояние. При этом разрешающие потенциалы присутствуют на всех входах элемента И 6, поэтому импульсы генератора 4 импульсов проходят через этот элемент и поступают на другой управляющий вход мультиплексора 12. С приходом каждого импульса на управляющий вход мультиплексора содержимое счетчика 1 переносится в сумматор и суммируется с его содержимым. Этот процесс продолжается до тех пор, пока содержимое сумматора не изменит свой знак на противоположный. При этом элемент И 6 закроется, а элемент И 5 откроется, и описанный процесс повтооится снова.

Для обеспечения комбинированного -. приращения, т.е. приращение по обеим осям одновременно, приращение переменной вдоль короткой проекции отрезка на элементах ИЛИ 10 и 11 добавляются к припащениям вдоль длинной проекции отрезка.

На элементах И 7 и 8 происходит

Q перераспределение поступающих на его входы ИМПУЛЬСОВ по координатным осям X и Y в зависимости от состояния триггера 15. Так, если (XI 1YI, разрешающий потенциал присутствует

5 на единичном выходе триггера, импульсы, соответствующие элементарным перемещениям вдоль длинной проекции отрезка коммутируются через элементы 7 и 10 на выход, обеспечивающий пе0 ремещение вдоль координатной оси X. И, соответственно, импульсы, соответствующие элементарным перемещениям вдоль короткой проекции, коммутируются через элемент 11 на выход,обес5 печивающий перемещение вдоль координатной оси Y. И, наоборот, если разрешающий потенциал присутствует, на инверсном выходе триггера, что соответствует отношению проекций отрезка,

0 определяемому соотношением |Х| TlYlf то импульсы с выхода 16 коммутируются на вход элемента ИЛИ 11, а импульсы с шины 17 - на вход элемента ИЛИ 10.

5 i

В процессе работы интерполятора

|,мпульсы, появившиеся на выходах логических элементов И 5 и 6, поступают соответственно на входы счетчи0 ка 1 и через логический элемент

ИЛИ 13 на вход счетчика 2, каждый раз вычитая из его содержимого значение единицы. Это продолжается до тех пор пока содержимое счетчика 1 не

5 обнулится, а в счетчике 2 не установится значение числа, равное минус единице. Такому состоянию счетчиков будет соответствовать отработка заданных элементарных приращений по осям

0 X и Y, установленных ранее в счетчики, и наличие единичных потенциалов на всех инверсных выходах счетчика 1 и прямых выходах счетчика 2 и, соответственно, наличие всех разрешающих потенциалов на входах элемента И 9. В результате этого элемент И 9 вырабатывает на своем выходе сигнал, переключающий триггер 1.4 в инверсное состояние. При этом разрешающий по11571

тенциял на-прямом выходе триггера ис-. чезает, элементы И 5 « 6 закрываются и интерполятор прекращает свою работу. Одновременно сигналом с выхода логического элемента И 9 счетчики 1 и 2. сумматор 3 и триггер 15 обнуляются и схема готова к приему и отработке очередного кадра информации о Пример вычисления траектории для

10

|IXI I717|Y| 3 приведен в таблице. Формула изобретения

Линейный интерполятор, содержа- щЬй триггер, накапливающий сумматор- вычитатель, выход злаковых разрядов которого соединен с первым входом узла анализа знака оценочной функции, а1 первый и второй выходы которого сое д инены с первым и вторым управляющими входами накапливающего сумматора-вы- ч итателя и первым и вторым входами ( узла формирования координатных прира- , первый и второй выходы которо- Но являются первым и вторым выходами координатных приращений интерполятора, отличающийся тем, что d целью повышения быстродействия интерполятора, в него введены первый И второй счетчики и узел пуска-оста- н|ова интерполятора, причем первый и второй информационные входы интерпоК

8

0

$ о 5 о

лятора подключены соответственно к информационным входам первого и второго счетчиков, входы установки в О которых Соединены с первым выходом узла пуска-останова и с входами установки в О триггера и накапливающего сумматора-вычитателя, первый и второй информационные входы которого подключены к прямому и инверсному выходам первого и второго счетчиков соответственно, вход узла анализа знака оценочной функции соединен с вторым выходом узла пуска-останова, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым выходом узла анализа знака оценочной функции и с входом Начало кадра интерполятора, вычитающие входы второго и первого счетчиков соединены соответственно с третьим выходом узла пуска-останова и с первым выходом узла анализа знака оценочной функции, третий и четвертый входы узла формирования координатных приращений соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, вход установки в 1 которого соединен с управляющим входом интерполятора, третий информационный вход интерполятора является входом начальной установки накапливающего сумматора-вычитателя.