SU717720A1

SU717720A1 - Линейный интерпол тор

Info

Publication number: SU717720A1
Application number: SU772544789A
Authority: SU
Inventors: Владимир Борисович Матвеев; Владимир Михайлович Литвин; Евгений Сергеевич Телевной; Гарри Борисович Кан; Валерий Михайлович Трусфус
Original assignee: Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт; Научно-Исследовательский Институт Электрографии
Priority date: 1977-11-21
Filing date: 1977-11-21
Publication date: 1980-02-25

Description

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах с программным управлением для графического построе^! ния и визуального отображения информации.

Известен интерполятор, работающий по методу оценочной функции, предназначенный для построения линий в виде отдельных близлежащих точек (ступенча1 той линии), основным элементом которое t Го является сумматор оценочной функции Щ .

Наиболее' близким по технической сущности к предложенному является линейный интерполятор, содержащий первый сумматор, подключенный первым входом к выходу блока управления, первый реверсивный счетчик, первый вход которого подключен к первому выходу первого блока вентилей, первый вход которого подсоединен к соответствующему выходу блока управления, и два координатных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных первого регистра, второго блока вентилей и второго сумматора, второй вход которого через третий блок вентилей подключен ко второму регистру [2] .

Общим недостатком известных интерполяторов является недостаточная точность вследствие того, что они позволяют интерполировать только векторы с кратными шагу квантования величинами проекций. Ошибка интерполяции вектора, оцениваемая величиной наибольшего перпендикуляра от точки интерполирующей линии до вектора, & этих устройствах составляет £¢1,511 , в том числе ошибка округления 8_OK.*0₍5hVZ , гдеН -шаг квантования.

Целью изобретения является повышение точности интерполятора.

Поставленная цель достигается тем, / что линейный интерполятор содержит в каждом координатном канале коммутатор, второй реверсивный счетчик и четвертый блок вентилей, причем первый вход пер3 ) бЪго сумматора через коммутатор под· ключей к первому выходу второго сумматора^ второй выкой^'kofo^ rd'поДСоедкнён к первому входу первого блока вентилей, первый вход второго реверсивного счетчика подключен через четвертый блок вентилей ко второму выходу второго ре-* гистра, соответствующие входы блока управления подсоединены в каждом канале к выходам первого и второго ре- . версивного счетчиков, ко второму и “'‘трёт'ёёйу выходам второго сумматора, третьему выходу второго регистра, а соответствующие выходы блока управле— ния подключены ко вторым входам пер— is вого сумматора,, первого, второго и четвертого блоков вентилей, к третьему входу второго сумматора, подсоединенному ко второму входу третьего блока вентилей и ко второму и третьему входам первого и второго реверсивных счетчи- ков.

Блок-схема интерполятора представлена на чертеже.

Интерполятор содержит первый сумматор 1, вторые сумматоры 2 и 3, коммутаторы 4 и 5, перйыё и вторые регистры 6, 7 и 8, 9, первые и вторые блоки. 10, 1.1 и 12, 13 вентилей, Третьи и четвертые блоки 14, 15 и 16, 17 вентилей, первые и вторые реверсивные счетчики 18, 19 и 20, 21 и блок 22 управ— . ления, имеющий входы и выходы 23-36.

Интерполятор работает следующим образом.

Интерполятор построен на принципе вычисления и использования нулевого, в общем случае исходного значения оценочной функции, зависящего от длин проекций вектора И смещения его начала.

При интерполяции векторов с неквантованными длинами проекций исходное значение оценочной функции для ι -го вектора ломанной равна:

^иоГ⁰'⁵ 0'^2Δ'^νι)~^ΔΥΐ i)].'

Здесь ΔΧ·₍ иду₍ - длины проекций ί -го вектора.л'х· и δ'υ·, координаты начала Ί -го вектора относительно ближайшей узловой точки координатной сетки, т. е.

ΔΧ-Χ,-Χ·^ ^ΔΥΐ = ή-^γΐ-1

Δ X;-£Χ·₍влиж. Целое ^{Δ γ}ί “ il влиж. иелое Ά-ι,

717720 4 где(Х_; , V,) и ζΧ'*-ι ,^νί-ιλ координаты i -ой и ( i - 1)-ой точек излома. Данное выражение с учетом изменения знаков входящих переменных в зависимости от угла наклона вектора служит основой ¹для построения интерполятора.

В первом такте происходит установка в исходное состояние блоков устройства, в том числе регистров 6-9, куда 10 заносятся координаты начала и конца вектора. В следующем такте во вторые реверсивные счетчики 20 и 21 заносятся значения дробных частей координат начала вектора и вычисляются величины проекций вектора в сумматорах 2 и 3. За следующие два такта в сумматоре 1 вычисляется значение 0,5 АХ; - 0,5<У(. (величины проекций сдвигаются в коммутаторах 4 и 5 на один разряд в сторону младших). В счетчики 18 и 19 заносятся значения целых частей соответствующих проекций. Если в знаковом разряде соответствующего координатного сумматора *0, а в старшем разряде остатка — l*, к содержимому, соответствующего счетчика прибавляется '1*, и в дальнейшем он работает кагГ вычитающий, если наоборот - вычитается 1и он работает как прибавляющий.

В следующем такте происходит вычитание содержимого сумматора 2, сдвинутого на ст -1 разрядов в сторону млад. ших (п - число разрядов дробной части координат) из сумматора 1, и вычитание '1' в' счетчике 19, если в старшем разряде дробной части регистра 9 (выход 36) находится О', или прибавление - если *1*. Процесс повторяется до обнуления счетчика 21. :

. , В следующие такты, до обнуления счетчика 20, аналогично происходит прибавление сдвинутого содержимого сумматора 2.

Далее (до обнуления счетчиков 18 и 19) работа интерполятора состоит в прибавлении в каждом такте или вычитании в зависимости от состояния знако' вого разряда сумматора 1 одной или другой проекции в соответствующем сумматоре, изменении состояния счетчика ,18 или 19 и выдачи соответствующего единичного приращения по одной из координат.

Связь выходов 25 и 33 знаковых разрядов сумматоров 2 и 3 с блоком управления, наличие реверсивного режима 'работы счетчиков 18 и 19 и шести , режимов работы коммутаторов 4 и 5 • 40 без сдвига информации на входе при сдвиге на один и η-1 разряд в сторону младших в прямом и обратном кодах позволяет интерполировать векторы с любым наклоном.

Технико-иэкономический эффект от использования данного изобретения заклю— чается в повышении точности интерполирования за счет вычисления и занесения в сумматор некоторого исходного состояния^ зависящего от величин X; И требуемого смещения вектора ( д'х , и д' У; ) внутри дискретных градаций.

Claims

;: - -1 Изобретение относитс к o6niacTH вычислительной техники и может бьггь испопьзоваНо в системах с програмкШым управлением дл графического построени и визуального отображени информа .НИИ. , .;- .: Известе.н интерпол тор, работающий по методу оценочной функции, предназна ченный ДЛЯ построени линий в виде тдельных близлежащих точек (ступенчатой линии), основным элементом которо го вл етс сумматор оценочной функции И . Наиболее близким по технической суй ности к предложенному вл етс линейный интерпол тор, содержащий первый сумматор, подключенный первым входом к выходу блока управлени , первы реве сивный cчeтчиk, первый вход кото|юго подкйючен к первому выходу первого бл ка вентилей, первый вход которого подсоединен к соответствующему выходу блока управлени , и два координатных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных первого регистра, втсфого блока вентилей в второго сумматора, второй вход которого через третий блок вентилей подключен ко второму регистру 5 Общим недостатком известных интер . 1- - - . пол5ггоров вд етс недостаточна точность вследствие того, что они нозвол ют интерполировать только векторы с кратными шагу квантовани величинами проекций. Ошибка интерпол ции вектора, оцениваема величиной наибольшего пер пендшкул ра от точки интерполирующей ЛИНИИ до вектора, в этих устройствах составл ет .4,5h , в том числе ошибка округлени ,5hl гдеУу нлаг квантовани . - . ... Целью изобретени вл ётсй повьпые- ние точности интерпол тора. Поставленна цель достигаетс тем, что линейный интерпол тор содержит в каждом Координатном канале коммутатор, второй реверсивный счетчик и четвеуэтый блок вентилей, причем первый вход пер- ЕГОгЪ cyiawarbpa через коммугатор подключён к первому выходу второго сумма :тора71вй:.ро ШШ ЖШ р&| к первому входу первого блока вентилей вход второго реверсивного счет- HHka подключен через четвертый блок вентилей ко второму выходу второго регистра , соответствующие входы блока управлений подсоединены в каждом канале к выхддам пёрво го и второго ревёртсивного счетчиков, ко второму и т рёГвёйу выходам вт&рого сумматора, третьему выходу второго регист ра, а соответствующие выходы блока управле НИИ подключены Ко вторым входам первого сукШатора, первого, второго и четвертого блоков вентилей, к третьему входу второго сумматора, подсоединенному ко второму входу третьего .блока вентилей и ко второму и третьему входа первого И второго ре е рсивных счетчиКбв . БлОК схема интерпол тора представ- лена на чертеже.. Интерпол тор содержит первый сумма тор 1, вторые сумматоры 2 и 3, комму таторы 4 и 5, первые и вторые регистры 6, 7 и 8 9, первые и вторые блоки 10, 1.1 и 12, 13 вентилей, третьи и четвертые блоки 14, 15 и 16, 17 вен- тилей, первые и вторые рёверсивн)Ь1е сче чики 18, 19 и 20, 21 и блок 22 управ лени , имеющий вхОды и В1Йх6ды 23-36. Интерпол тор работает следующим об разом. Интерпол тор построен на принципе вычислени и использовани нулевого, в o6uiieM случае исходного значени оценочной 4огнкции, завис щего от длин проекций вектора и смещени его начала. При интерпол ции векторов с неквантованными длинами проекций исходное значение оценочной функции дл i -гО вектора ломанной равна: ,.(н-2д)-ДУ;(-2лх.): ЗдесьДХ-| И дv - длины проекций V-rO вектора, ду; координаты начала i -го вектора относительно ближайшей узловой точки координатной сетки, т а. АХ. Х.-Х., влиж. целое AViHViT - у, вли. .ивАОе где(,Х; ,V,) и (Х;,, ,v,-« координаты i -ой и ( i - 1)-ой точек излома. Даннбе вьфажение с учетом изменени знаков вход щих переменных в зависимости от угла наклона вектора служит основой дл построени интерпол тора. В первом такте происходит установка в исходное состо ние блоков устройства , в том числе регистров 6-9, куда занос тс координаты начала и конца вектора. В следующем такте во вторые реверсивные счетчики 20 и 21 занос тс значени дробных частей координат начала вектора и вычисл ютс величины проекций вектора в сумматорах 2 и 3. За следующие два такта в сумматоре 1 вычисл етс значение 0, - 0,54iLV{. (величины проекций сдвигаютс в коммутаторах 4 и 5 на один разр д в сторону младших). В счетчики 18 и 19 зано«с тс значени целых частей соответствующих проекций. Если в знаковом разр де соответствующего координатного сумматора О, а в старшем разр де остатка - , к содержимому соответствующего счетчика прибавл етс It ИВ дальнейшем он работает как вычй тающий , если наоборрт - вычитаетс 1, и он работает как прибавл ющий. В следующем такте происходит вычитание содержимого сумматора 2, сдвинутого на ст -1 разр дов в сторону младших (п - число разр дов дробной части координат) из сумматора 1, и вычита- ние в счетчике 19, если в старшем разр де дробной части регистра 9 (выход 36) находитс О, или прибавление - если Процесс повтор етс до обнулени счетчика 21. : В следующие такты, до обнулени счетчика 20, аналогично происходит прибавление сдвинутого содержимого сумматора 2.. Далее (до обнулени счетчиков 18 и 19) работа интерпол тора состоит в прибавлении в каждом такте или вычитании э зависимости от состо ни знаковрго разр да сумматора 1 одной или другой проекции в соответствующем сумматоре , изменении состо ни счетчика 18 или 19 и выдачи соответствующего единичного приращени по одной из координат . Св зь выходов 25 и 33 знаковых разр дов сумматоров 2 и 3 с блоком управлени , наличие реверсивного режима работы счетчиков 18 и 19 и шести режимов работы коммутаторов 4 и 5 5 без сдвига информации на входе при сдвиге на один и разр д в сторону младших в пр мом и обратном кодах позвол ет интерполировать векторм с любым наклоном. Технико-экономический эффект от использовани данного изобретени заключаетс в повышении точности инторполировани за счет вычислени и занесени в сумматор некоторого исгсодногс) состо ни завис щего от Величин X; ,ДУ( и требуемого смещени вектора ( дх , и д У; ) внутри дискретных градаций. Формула изобретени Линейный интерпол тор, содержащий первый сумматор, подключенный перйым входом к выходу блока управлени , первый реверсивный счетчик, первый вход которого подключен к первому выходу первого блока вентилей, первый вход которого подсоединен к соответствующему выходу блока управлени , и два координатных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных первого регистра, второго блока вентилей и второго сумматора, второй.вход которого через третий блок вентилей подключён ко второму регистру, от л ч а ю щи и с тем, что, с целью повышени точности интерпол тора, он со- 206 держит в каждом координатном канале коммутатор, второй реверсивный счегник и четвертый блок вентилей, причем первый вход первого сумматора через коммутатор подключен к первому выходу второго сумматора, второй выход которого подсоединен к первому входу первого блока вентилей, первый вход второго реверсивного счетчика подключен через четвертый блок вентилей ко второму выходу второго регистра, соответствующие . входы блока управлени подсоединены в каждом канале к вькодам первого и второго реверсивного счетчиков, ко второму и третьему выходам второго cykiMaTopa, третьему выходу Bt oporo регистр)а, а соответствующие выходы блока управлени подключены ко Вторым входам первого сумматора, пербо о, второго и четвёрToi b блоков вентилей, к третьему йходу второго сумматора, подсоединенному ко второму Входу третьего блока вентилей fi Кб BTopofvfy и третьему входам первого и Второго реверсивных счетчиков. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Агурский М. С. ;и др. Числовоепрограммное управление станками. М., Машиностроение, 1966, с. 174-176.
2.Авторское свидетельство СССР № 401964, кл. QOS В 19/20, 1973 (прототип).

23

leewt -e,,

;; S Ri«tis 5