ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Световое перо и другие устройства ввода из "Машинная графика и автоматизация проектирования " В предыдущих разделах речь шла о дисплее, управляемом ЭВМ, как средстве вывода на графический пульт. Соответствующие возможности должны быть и для ввода, т. е. обратной связи от оператора к ЭВМ. Ниже рассматривается работа светового пера — самого распространенного инструмента, реализующего обратную связь такого рода от оператора. [c.43] Если точка или линия на экране попадает в поле зрения светового пера, в фотоумножителе генерируется импульс всякий раз, как только данный элемент изображения регенерируется, что происходит много раз в секунду. Выходной импульс фотоумножителя формируется и передается в устройство управления, после чего этот сигнал может быть воспринят программой ЭВМ. С точностью до пренебрежимо малых задержек выходной импульс появляется одновременно с изображением элемента, на который указывает перо. Именно такое временное совпадение позволяет ЭВМ определить конкретный указываемый элемент. [c.44] Перо включает фотоэлемент (или фотоумножи тель) который передает в ЭВМ импульс как только перо увидит точку на экране. Следящее перекрестье — это специальный, сформированный ЭВМ, маркер точки. С помощью системы обратной связи перекрестье постоянно перемещается по экрану так, что оно все время находится в центре поля зрения пера. Пользуясь этими средствами, оператор указывает ЭВМ концы линий и другие точки. [c.44] Следящее перекрестье, -как было показано на рис. 30, представляет собой небольшой знак + или подобный символ, используемый в качестве визуальной опорной точки на экране. Координаты центра этого значка всегда известны ЭВМ. Оператор, пользуясь световым пером, может перемещать перекрестье в любую желаемую точку экрана. Таким способом, например, можно обозначать концы отрезков прямой, центры окружностей, изолированные точки и другие элементы геометрической конструкции. [c.45] Как правило, следящее перекрестье состоит из серии точек, составляющих пересекающиеся горизонтальный и вертикальный отрезки. Размер его (порядка 6 мм) сравним с входным полем зрения пера. Перемещение перекрестья с помощью пера представляет собой по существу процесс применения обратной свя-,, зи. Специальные цепи в ЭВМ определяют, пш ярет сдетоМг какие точки лежат в поле зрения светового пера при данном положении перекрестья на экране. Затем вычисляется положение центра тяжести этой части точек перекрестья, и данная точка используется в качестве центра для следующего положения перекрестья. Так, в шаговом режиме перекрестье следует за полем зрения светового пера. [c.45] Если перо не видит ни одной точки, оно может быть просто не включено и следящее перекрестье постоянно остается в своем последнем положении. [c.45] Для иллюстрации этого процесса положим, что точки, составляющие следящее перекрестье, начинают светиться на экране в порядке, обозначенном на рис. 32 снизу вверх по вертикали и слева направо по горизонтали. В ЭВМ каждой точке приписано весовое значение, соответствующее ее расстоянию от центра перекрестья. Так, точка 1 имеет вес —3, точка 2 — вес —2, точка 6 — вес +2 и т. п. Как только световое перо увидит точку, ЭВМ добавляет в счетчик ее весовое значение..Для линии на экране ЭВМ делит суммарный вес на число точек, тем самым вычисляя среднюю позицию или центр тяжести линии. Пусть, например, по вертикали световое перо видит точки о, 4, 5. 6, и 7. Далее ЭВМ вычисляет (—1 +0 +1 Н-2 +3)/5=1. Тогда при следующем сканировании пучка электронов новое положение следящего перекрестья по вертикали сместится на одну точку вверх. Точно так же, пусть по горизонтали перо видит точки 8, 9, 10, 11. Тогда горизонтальная координата следящего перекрестья изменится на (—3 —2 —1 +0)/4 =—1,5, т. е. центр следящего перекрестья при последующем сканировании сместится, кроме того, влево на полтора шага между точками. [c.45] Показаны порядок генерирования точек и область, попадающая в поле зрения пера. [c.45] Если следящее перекрестье оказывается в нужном положении, оператор может нажать специальную кнопку, в результате чего координаты центра лерекрестья будут считаны ЭВМ. Так, следящее перекрестье можно использовать для ввода значений координат в ЭВМ и использования их подпрограммами. [c.46] Поскольку ЭВМ регенерирует следящее перекрестье не непрерывно, а через фиксированные промежутки, процесс слежения за световым пером является, по существу, контуром дискретного регулирования с обратной связью. Поэтому здесь можно применять известные в системах регулирования методы предсказания, которые обеспечивают получение удовлетворительных характеристик слежения при снижении необходимой частоты работы, что, в свою очередь, уменьшает временные затраты ЭВМ на слежение. В данном случае речь идет о частоте регенерации перекрестья, с которой ведется слежение за световым пером. При этом, если применять методы предсказания, частота регенерации обязательно должна быть фиксированной. [c.46] Буквы А, В, С,. . . относятся к последовательным позициям пера, а буквы А, В, С,. .. к соответствующим позициям перекрестья. [c.47] Положение поля зрения светового пера и следящего перекрестья при слежении с предсказанием первого порядка. [c.47] Предсказание основывается на предположении, что скорость перемещения пера иостоянка. Отсюда экстраполяция является линейной. [c.47] Следующий шаг на пути улучшения параметров слежения достигается, если предположить, что ускорение светового пера остается постоянным. Такое слежение называется слежением с предсказанием второго порядка и показано на рис. 35. В этом случае ЭВМ запоминает два предыдущих положения пера и использует их вместе с положением в данный момент для предсказания положения пера в следующем такте. Например, предположим, что перо находится сейчас в точке С, а перекрестье только что было изображено в точке С. Тогда ЭВМ через три точки А, В, С проводит параболу и на ней получает предсказываемую позицию О, в которой и размещает перекрестье в следующем такте. Такая позиция вычисляется по формуле У о=ЗУ1—ЗУг-ЬУз, где Уз —самая первая из трех предшествующих позиций. [c.48] В этом случае скорость слежения ограничивается уже изменением ускорения, как в точке перегиба на кривой рис. 35. Вот почему точка В выпадает за пределы допустимой области, в то время как точка В была предсказана с малой ошибкой. Если для слежения с предсказанием нулевого порядка требуется 15—20% времени работы ЭВМ, то при слежении с предсказанием второго порядка и уменьшенной частоте коррекции — всего 1—2%. [c.48] Предсказание основывается на предположении, что ускорение при перемещении пера постоянно. Отсюда экстраполяция является параболической. [c.48] В некоторых дисплеях такая светящаяся точка специально смещается (рис. 37) так, чтобы ее не заслоняло при работе световое перо. В ЭВМ это смещение принимается во внимание, когда для рисования либо для анализа вычисляются координаты. [c.49] Существует несколько методов для быстрого захвата следящего перекрестья и перемещения его а большие расстояния по экрану. На рис. 38 показана спиральная развертка для такого поиска. Как только включается световое перо, па экране возникает пунктирная расходящаяся спиральная линия либо круглой, либо квадратной формы с центром в перекрестье. Когда спираль попадает в поле зрения светового пера, ЭВМ вычисляет его координаты и перекрестье тотчас перемещается в эту точку. Затем перекрестье функционирует в режиме точного слежения до тех пор, пока через некоторый интервал времени оно не будет вновь потеряно. [c.49] Вернуться к основной статье