Устройство для управления графопостроителем

Союз Советских Социалистических Республиксударственннй комитеавета Иинистров СССРпо делам изобретенийн открытий 8,Бюллетень21 (53)писания 85.05, 78. ДК 681.326. А. Гладких,бирский физико-технический институт им. В. Д. К при Томском ордена Трудового Красного Знам государственном университете цова(54) УСТРОЙСТ 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 устроиство позволяет производить линейную и круговую интерполяции линий, а также вычеркивать сплошные, штриховые и штрих- пунктирные линии.Перед изображением отрезка линии из ЭВМчерез блок обмена и распределения информации в блок черчения передается код, задающий номер выбранного пишущего элемента, в блок задания типа линии - условный код типа линии 1 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 15 передает их в блок черчения и блок заданиятипа 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, чтобыце 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 зоц, 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, цеобходи. мо 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 ид наличие в устройстве ицтерполятора интерполяция линий производится также в ЭВМ, что приводит к ее неэффективному использованию из за большого объема вычислений при интерполяции. 1.апример, чтобы провести линию в 5 см с шагом графопостроителя Омм требуется рассчитать значения до 500 точек, Это значительно загружает даже ЗВМ с высокой производительностью, что увеличивает стоимость по- лучения 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 формировдния разрывов ливии, блоки защиты прямоугольных зои чертежа и блок защиты формата, подключенные параллельно блоку задания типаинни. 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 фор- мата; на фиг. 3 - схема блока защиты прямоугольных зон чертежа; на фиг. 4 - схема . блока формирования разрывов линии и ца фиг. 5 - схема блока задания Фипа линии.Устройство для управления графопостроителем содержит блок 1 обмена и распределеция информации, двухкоординатный цифровой ицтерполятор 2 (параметрических полицомов третьей степени), блок 3 загциты формата, блок 4 черчения, координатные входы Х и У которого соединены с выходами интерполяторд 2 через блок 3 защиты формата, и цодклю. чеццые между выходами ицтерполятора 2 и входом управления пишущим элементом блока 4черчения параллельно соединенные блоки 5 и 6защиты прямоугольных зон чертежа, блок 7 формирования разрывов линии и блок 8 зада.ция типа линии. Выход управления пишущим элементом блока 3 защиты формата соединен со входом управления пишущим элементом блока 4 черчения, д выходы блока 1 обмена и распределения информации подключены к управляющим входам всех остальных блоков.з 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.20Использование в качестве ицтерполятора 2двухкоордицатцого цифрового интерполяторд параметрических полиномов третьей степени позволяет изображать практически любые кривые лици 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, соединенные входы счетчиков 11, 12 и схемы 30 16 задержки - входом У, а вход блока 19местного 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 1, 12, схема 14 сравнения и ключ 8.Выходы блока 9 местного управлеция соедииены со счетчиками 9 - 12. Выходы ключей 1, 18 и соединенные между собой выходы схем 13, 14 сравнения являются соответственно коордицатными выходами Х, У и выходом 7. управления пишущим элементом блокаКаждый блок защиты прямоугольных зончертежа (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 сравнения, Выходы блока 25 местного управления соединены со счетчиками 20 - 23. Выход схемы 24 сравнения является выходом блокаБлок формирования разрывов линии(фиг, 4) содержит четыре счетчика 26 - 29, две схемы 30, 3 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 30блоков 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 ц счетчики 9 - 12 посту 55 60 сравнения, а выходы счетчиков 27, 29 и выход регистра 32со входами схемы 31 сравнения. Выходы блока 33 местного управленияполклк)чецы к счетчикам 26 - 29 и регистру 32.Обьедицецные выхолы схем 30, 31 сравненияявляются выходом блока,Блок задания типа линии (фиг, 5) содержит счетчик 34, вентильцую схему 35, четы.ре регистра 36 - 39 и блок 40 местного управления. Входы Х, У счетчика 34 являются со.ответствующими входами блока, первый вход 1 облока 40 местного управления - управляю.щим вхолом блока, а первый выход счетчика 34 . - выходом блока. Второй выхол счетчи.ка 34 соединен со вторым входом блока 40местного управления, выходы которого соединены со входами вентильной схемы 35 непосредственно и через регистры 36 - 39. Выходвентильной схемы 35 соединен с третьим вхолом счетчика 34.Устройство работает следующим образом,Перед изображением линий из ЭВМ через 2 облок 1 обмена и распределения информациив блок 3 защиты формата поступают че 1 рекода, опрелеляюгцих размер и положение формата, в блоки 5, 6 загциты прямоугольныхзон чертежа - по четыре кода, задающих положение границ зоц, в блок 7 формирования25разрывов линии - код длины разрывов, вблок 8 задания типа линии - четыре кода, задающив тип линии (длины первого штриха,первого пробела, второго штриха, второго пробела), в блок 4 черчения - код номера пишушего элемента и в интерполятор 2 - код н координаты изобража( мого отрезка линии. Затеминтерполятор 2 вычисляет приращение координат до очередного промежуточного значенииотрезка линии в элементарных шагах, кото-,рые поступают в блок 3 защиты формата, бло- З 5ки 5, 6 защиты прямоугольных зон чертежа,.блок 7 формирования разрывов линии и в блок8 задания типа линии. Если после отработкиприращения пишущий элемент хотя бы по одной из ",оординат должен оказаться за прелелами формата, то блок 3 защиты форматаблокирует передачу приращения по этой координате в блок 4 черчения и посылает в негосигнал поднятия пишущего элемента, Если после отработки приращения пишущий элементокажется внутри одной из прямоугольных зон, мто соответствующий блок 5 или 6 зашиты прямоугольных зон чертежа выработает сигналподнятия пишущего элемента. Блок 7 формирования разрывов линии вырабатывает такой сигнал около начальной и конечной узловых точек50отрезка линии, а блок 8 задания типа линии -в определенные моменты лля отработки заданного типа линии. Если хотя бы от одного из пают соответственно значения верхних н нижних границ формата по координатам Х и У относительно положения пишущего элемента, Во время построения лицин приращения по координате Х, вырабатываемые интерполятором, вычитаются иэ содержимого счетчиков 9, О, знаки содержимого поступают в схему 13 сравнения, которая вырабатывает сигнал, если содержимое счетчика 9 отрицательно или счетчика 10 положительно, что происходит цри выходе линии цо координате Х за прелель формата. Этот сигнал поступает ця ключ 17 и блокирует передачу приращения по коорлинате Х в блок 4 черчения. Схема 15 задержки задер.живает сигнал приращения Х на время срабатывания 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 У в блок 4 черчения при выходе линии по координате У за пределы формата. Если хотя бы олца из схем 13, 14 сравнения выработала сигнал, на выходе управления пишущим элементом блока появляется сигнал полняия пишущего элемента.Каждый из блоков 5, 6 защиты прямоугольных эоц чертежа работает следующим образом.До цачала построения чертежа нз блока 1 обмена и распределения информации через блок 25 местного управления в счетчики 20 - 23 засылаются соответс гвенно значения верхних и нижних границ прямоугольной зоны по координатам Х и У относительно положения пицущего элемента. При построении линии приращения по координате Х, поступающие из интерполятора 2, вычитаются из содержимого счетчиков 20, 21, а приращения по координате У - иэ счетчиков 22, 23, Знаки содержимого счетчи.кон. 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 лицин находятся внутри зоны.Работа блокаформированияразрывов линии состоит в следукнцем.До начала проведения линии нз блока 1 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 эле. мента, а в регистр 32 - код величины разрыва. При проведении линни приращения по координате Х, поступавшие иэ интерполято. ра 2, вычитаются из содержимого счетчиков 26, 27, а прирашечия по координате У - 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 проис- холит при изображении линии вблизи начальной узловой точки. Схема 3 сравнения работает аналогично, используя значения счетчиков 27, 29 и регистра 32, и вырабатывает сигнал при изображении линии вблизи конечнойузловой 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 прирашения поступают по обеим координатам, то вь)- читается 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 вентильцую ехему 35 засылает в счетчик 34 содержимое следующего регистра 37, и на первом выходе счетчика 34 появляется сигнал. Очередные прирашения по координатам Х и у снова вычитают ся из содержимого счетчика 34, и цикл повторяется. В счетчик 34 затем последователыго 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 ца 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 ум)ецьц)ить время ЭВМ для расчета линий и в соответствующеечцс.;10 раз умеьц ить сОиыость получения Графических изображений.Например, цри изображении линий отрезками длиной 5 см на графопостроителе с ша) ом 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, цри использовании предлагаемого устройства экономится от 95 до 99% машинного времени. Для более коротких отрезков экономия меньше, но даже для отрезков длиной 3 мм онасоставляет более 50 Оо,Кроме того, при использовании устройствапрограммное обеспечение ЭВМ для расчетаизображений значительно упрощается и уменьшается по объему, что приводит к экономииоперативной памяти ЭВМ. 10 Формула изобретения Устройство для управления графопостроителем, содержащее двухкоординатный цифро 2 вой интерполятор, координатные выходы которого подключены через блок задания типа линии ко входу управления пишущим элементомблока черчения, и блок обмена и распределения информации, одни из выходов которого соЗОединены 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 зончертежа и блок зашиты формата, подключенные параллельно блоку задания типа линии;причем координатные выходы блока защиты, формата соединены с соответствующими входами блока черчения, а управляющие входы40 блока формирования разрывов линии, блоковзащиты прямоугольных зон чертежа и блоказащиты формата подключены к другим выходам блока обмена и распределения информации.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР363975,М,Кл, б 06 Р 9/00, 192,2. Единая серия ЭВМ. Под ред, А. М. Ларионова. Статистика, М., 1974., стр. 113.63008 Составитель В. КиселевТехред О. Луговая Корректор А, Лакнда Тираж 828 Подписное Редактор Л. Утехина Заказ 30 2/38 ПИ Государственного комитета Совета Мнннстро по делам изобретений н открытий 1 3035, Л 1 осква, Ж.35. Рвуасквя наб. д. 4/5 илиал ППП Патента, г, Ужгород, ул, Проект