Устройство для управления графопостроителем Советский патент 1978 года по МПК G06F9/00 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к периферийным устройствам ЭВМ и предназначено для управления шаговыми 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 перемепдение пишуш,его элемента в заданном направлении только по линейной траектории с поднятым или опушенным пишушим элементом.

Из известных устройств наиболее близким к изобретению является устройство для управления графопостроителем 2, содержаш,ее 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 5 через блок обмена и распределения информации в блок черчения передается код, задающий номер выбранного пишущеп) элемента, в блок задания типа линии - условный код типа линии (сплошная, штриховая, штрих-пунктирная) 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 5 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 щтриховых или щтрих-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 участка листа прямоугольной формы, чтобы

не испортить соседи.ие рисунки. Промежуточные точки отрезка кривой (окружности или степенного полином а) 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 линии 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 иметьвозможность 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 на наличие в устройстве интерполятора интерполяция линий производится также в ЭВМ, что приводит к ее неэффективному использованию из за большого объема вычислений при интерполяции. Например, чтобы провести линию в 5 см с шагом графопостроителя О I мм требуется рассчитать значения до 500 точек. Это значительно загружает даже ЭВМ с высокой производительностью, что увеличивает стоимость получення графических изображений.

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 к распределения информацни.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для управления графопостроителем; на фиг. 2 - схема блока защиты формата; на фиг. 3 - схема блока защиты прямоугольных зон чертежа; на фиг. 4 - схема блока формирования разрывов линии и на фиг. 5 - схема блока задания типа линии. Устройство для управления графопостроителем содержит блок 1 обмена и распределеяия информации, двухкоординатный цифровой

HHTCpnojIsrrop 2 (параметрических полиномов третьей степени), блок 3 заншты формата, блок 4 черчения, координатные входы X и Y которого соединены с выходами интерполяторя 2 через блок 3 защиты формата, и подключенные между выходами интерполятора 2 и входом управления нин1ун1им элементом блока 4 черчения паралле,;1ьно 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 блока 1 обмена и распределения информации подключены к управляющим входам всех остальных блоков.

Число выходов блока 1 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 линии из отрезков таких полиномов.

Блок защиты формата (см. фиг. 2) содержит четыре счетчика 9-12, 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 X, соединенные входы счетчиков 11, 12 и схемы 16 задержки - входом Y, а вход блока 19 местного управления - управляющим входом блока. Выход схемы 15 задержки соединен с первым, а выходы счетчиков 9, 10 через схему

13сравнения - со вторым входом ключа 17. Аналогично соединены схема 16 задержки, счетчики 11, 12, схема 14 сравнения и ключ 18. Выходы блока 19 местного управления соединены со счетчиками 9-12. Выходы ключей 17, 18 и соединенные между собой выходы схем 13,

14сравнения являются соответственно координатными выходами X, Y и выходом Z управления пишущим элементом блока.

Каждый блок защиты прямоугш)ьных зон чертежа (фиг. 3) содержит четыре счетчика 20-23, схему 24 срармения и блок 25 местного управления. Соединенные между собой входы счетчиков 20, 21 являются входом X, объединенные входы счетчиков 22, 23 - входом Y, а вход блока 25 местного управления - управляющим входом блока. Выходы счетчиков 20-23 подключены к входам схемы 24 сравнения. Выходы блока 25 местного управления соединены со счетчиками 20-23. Выход схемы 24 сравнения является выходом блока

Блок формирования разрывов 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 X, входы счетчиков 28, 29 - входом Y, а вход блока 33 MectHoro управления - управляющим входом блока. Выходы счетчиков 26, 28 и выход регистра 32 соединены со входами схемы 30

сравнения, а выходы счетчиков 27, 29 и выход регистра 32 - со входами схемы 31 срацнения. Выходы блока 33 местного управления подключены 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 унравления. Входы X, Y счетчика 34 являются соответствующими входами блока, первый вход блока 40 местного управления - управляющим входом блока, а первый выход счетчика 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 блок 1 обмена и распределения информации в блок 3 защиты формата поступают 4eijipe кода, определяющих размер и положение формата, в блоки 5, 6 защиты прямоугольных зон чертежа - по четыре кода, задающих положение границ зон, в блок 7 формирования разрывов линии - код длины разрывов, в блок 8 задания типа линии - четыре кода, задающие тип линии (длины первого щтриха, первого пробела, второго щтриха, второго пробела), в блок 4 черчения - код номера пишуще го элемента и в интерполятор 2 - код и координаты изображаемого отрезка линии. Затем интерполятор 2 вычисляет приращение координат до очередного промежуточного значения отрезка линни в элементарных щагах, кото-. рые поступают в блок 3 защиты формата, блоки 5, 6 защиты прямоугольных зон чертежа, . блок 7 формирования разрывов линии и в блок 8 задания типа линии. Если после отработки приращения пищущий 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 пищущего элемента. Если после отработки приращения пищуидий элемент окажется внутри одной из прямоугольных зон, то соответствующий блок 5 или 6 защиты прямоугольных зон чертежа выработает сигнал поднятия пишущего элемента. Блок 7 формирования разрывов линии вырабатывает такой сигнал около начальной и конечной узловых точек отрезка линии, а блок 8 задания типа линии - в определенные моменты для отработки заданного тина линии. Если хотя бы от одного из блоков поступает сигнал поднятия пишущего элемента, то соответствующее приращение отрабатывается с поднятым пищущим элементом.

Блок 3 защиты формата работает следующим образом.

До построения чертежа из блока 1 обмена и распределения ии jJOpмaции через блок 19 местного управления h счетчикн 9-12 поступают соответственна значения верхних и нижних границ формата по координатам X и Y относительно положения nHiiiyHiero элемента. Во время построения линии приращения по 5 координате X, вырабатываемые интерполятором, вычитаются из содержимого счетчиков 9, 10, знакн содержимого поступают в схему 13 сравнения, которая вырабатывает сигнал, если содержимое счетчика 9 отрицательно или счетчика 10 положительно, что происходит при

° выходе линии по координате X за пределы формата. Этот сигнал поступает на ключ 17 и блокирует передачу приращения по координате X в блок 4 черчения. Схема 15 задержки задерживает сигнал приращения X на время сраба,; тывания счетчиков 9, 10 и схемы 13 сравнения. Аналогично работает цепь, состоящая из счетчиков 11, 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 за пределы

0 формата. Если хотя бы одна из схем 13, 14 сравнения выработала сигнал, на выходе управления пишущим элементом блока появляется сигнал поднятия пишущего элемента.

Каждый из блоков 5, 6 защиты прямоугольных зон чертежа работает следующим образом. До начала построения чертежа из блока 1 обмена и распределения информации через блок 25 местного управления в счетчики 20-23 засылаются соответс гвепно значения верхних и нижних границ прямоугольной зоны по координатам X и Y относительно положения пишущего элемента. При построении линии приращения по координате X, поступающие из интерполятора 2, вычитаются из содержимого счетчиков 20, 21, а приращения по координате Y - из счетчиков 22, 23. Знаки содержимого счетчиков. 20-23 поступают в схему 24 сравнения, которая вырабатывает сигнал поднятия пишущего элемента, если содержимое счетчиков 20, 22 положительно, а счетчиков 21, 23 отрицательно, что происходит, если координаты лнд НИИ находятся внутри зоны.

Работа блока 7 формирования разрывов линии состоит в следующем.

До начала проведения линни из блока I обмек а и распределения информации через блок 33 местного управления в счетчики 26-29

5 засылаются соответственно значения координат узловых точек начала и конца отрезка линии относительно положения пишущего элемента, а в регистр 32 - код величины разрыва. При проведении линии приращения по координате X, поступающие из интерполято° ра 2, вычитаются из содержимого счетчиков 26, 27, а приращения по координате Y - из счетчиков 28, 29. Значения содержимого с« етчиков 26, 28 и регистра 32 поступают на схему 30 сравнения, которая вырабатывает сигнал, если 5 абсолютные значения обоих счетчиков 26, 28 меньше содержимого регистра 32, что происходит при изображении линии вблизи начальной узловой точки. Схема 31 сравнения работгнт аналогично, используя значения счетчиков 27, 29 и регистра 32, и вырабатывает сигнал при изображении линии вблизи конечной 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 X и Y, поступающие из интерполятора, вычитаются из содержимого счетчика следующим образом. Если приращения 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 вентильную ехему 35 засылает в счетчик 34 содержимое следующего регистра 37, и на первом выходе счетчика 34 появляется сигнал. Очередные приращения по координатам X и Y снова вычитают ся из содержимого счетчика 34, и цикл повторяется. В счетчик 34 затем последовательно засылаются значения содержимого регистров 38, 39, 36 и т.д. При этом на первом иыходе счетчика 34 сигнал поднятия пищущего элемента то появляется, то исчезает, отрабатывая щтрихи 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 расщиренныМИ функциональными возможностями 11ОЗВО.ЛЯет 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 больщое количество точек, оставив за ЭВМ только вычисление коэффициентов для задания отрезков линий и, следовательно, во много раз уменьшить время ЭВМ для расчета линий и в соответствующее число раз уменьшить стоимость получения графических изображений. . Например, при 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 меньHie, но даже для отрезков длиной 3 мм она составляет более 50/о. Кроме того, при использовании устройства программное обеспечение ЭВМ для расчета изображений значительно упрощается и уменьшается по объему, что приводит к экономии опе)ативной памяти ЭВМ. Формула изобретения Устройство для управления графопостроителем, содержащее двухкоординатный цифровой интерполятор, координатные выходы которого подключены через блок задания типа ко входу управления пищущим 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, 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 запдаты прямоугольных зон чертежа и блока защиты формата подключены к другим выходам блока обмена и распределения информации. Источники информации, принятые во внимакие 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.

Put.l

Vnt.i

I

с-зУТ

Jt

I

и