DE2013218C3 - Einrichtung zum Erzeugen einer Vektordarstellung auf den Bildschirm eines Anzeigegerätes - Google Patents

Description

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- sen Impulse vorzeichenrichtig gezählt werden, SoIldurch gekennzeichnet, daß die beiden Integrier- Positionen der Werkzeugmaschine errechnet werden, schaltungen (8, 16) von einem Zähler (66) ab- und zwar in gleichmäßigen Zeitabständen. Dieses schaltbar sind, dem an einem Rückwärtszählein- 40 Verfahren ist aufwendig, da vor allem bei längeren gang (70) Taktimpulse zugeführt sind, die er von Vektoren eine erhebliche Datenmenge verarbeitet einem die Länge des Vektors angebenden Daten- werden muß, und ist im übrigen nicht ohne weiteres wort, ausgehend bis zum Zählwert Null, rückwärts zur Steuerung einer Elektronenstrahlröhre geeignet, zählt. Aus der US-PS 3 434 135 ist ferner eine Einrichtung

45 zur Vektordarstellung bekannt, deren Ablenkschaltungen von als Digital-Analog-Wandler arbeitenden Integrierschaltungen gesteuert werden. Die dem jeweiligen Vektorwiiikel proportionalen sägezahnförmigen Steuerspannungen werden von in einem sogenannten Tan-

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Er- 50 gens-Register gespeicherten digitalen Werten abgeleitet, fceugen einer Vektordarstellung auf dem Bildschirm die bei unterschiedlichen Winkeln eine konstante tines Anzeigegerätes mit zwei in zueinander senkrech- Schreibgeschwindigkeit bewirken, wobei die dem ten Ablenkrichtungen wirkenden Ablenkvorrichtungen Tangens-Register entnommenen Bits gleichzeitig beide tum Steuern der Bewegung einer Markierung längs Ablenkbewegungen steuern.

finer Bahn, die mit einer dieser Ablenkrichtungen einen 55 Aufgabe der Erfindung ist, eine einfache Einrichtung Winkel Θ bildet, und mit zwei in Abhängigkeit vom anzugeben, mit der Vektoren auf dem Bildschirm einer gewünschten Winkel Θ gesteuerten Integrierschaltun- Anzeigeröhre unabhängig von ihrer jeweiligen Winkelfeen, die den Ablenkvorrichtungen jeweils ein Säge- lage stets mit der gleichen Geschwindigkeit gezogen zahnsignal zuführen, und mit einer Anordnung, die werden.

die Sägezahnsignale nach einer von der Länge des 60 Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß bei Vektors abhängigen Zeit abschaltet. einer Einrichtung der eingangs genannten Art die eine

Bei bekannten Einrichtungen zum Erzeugen einer Integrierschaltung mit einer zu cos Θ proportionalen Vektordarstellung gleichförmiger Dichte und Intensi- Spannung und die andere Integrierschaltung mit einer tat auf dem Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre zu sin Θ proportionalen Spannung gesteuert ist und die wird der Elektronenstrahl mit mehr oder weniger 65 Markierung in den beiden Ablenkrichtungen mit zu konstanter Geschwindigkeit über den Leuchtschirm diesen Spannungen proportionalen Geschwindigkeiten abgelenkt. Der Leuchtfleck, den der Elektronenstrahl bewegt wird,
auf den Leuchtschirm schreibt, stellt die die Vektor- Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wandert die

den Vektor darstellende Markierung unabhängig vom Wert des Winkel© mit konstanter Geschwindigkeit, da (sin^s + cos²)¹/⁸ = 1» als° eine Konstante ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung π ;t der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung,

F i g. 2 eine graphische Darstellung von Schwingungen, die in der Einrichtung gemäß F i g. 1 auftreten, F j g 3 ein Vektordiagramm, auf das bei der Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung gemäß der Erfindung Bezug genommen wird, und

F i g. 4 ein Blockschaltbild eines Teiles eines weiteren Ausführungsbeispieles der Erfindung.

Der in F i g. 1 dargestellte Vektorgenerator dient zum Erzeugen einer Vektordarstellung mit konstanter Geschwindigkeit, wobei die Zeit für die Darstellung von Länge (dem Betrag) des Vektors abhängt. Der Vektorgenerator enthält einen Teil zum Erzeugen der korizontalen Komponente des Vektors, einen Teil zum Erzeugen der vertikalen Komponente des Vektors und eine Steuereinheit, die die Zeit, während der der Vektor erzeugt, und die Zeitspanne, während der das Anzeigegerät eingeschaltet ist, bestimmt.

Die für die Vektordarstellung erforderliche Information wird von einer digitalen Datenquelle 2 geliefert, bei der es sich um einen Computer (EDV) handeln kann. Die Datenquelle 2 liefert binäre Daten, dL den darzustellenden Vektor beschreiben, und außerdem Signale zum Steuern der Vektorerzeugungsoperation. Der Horizontalteil des VektorgeneraU>r:> enthält einen Digital-Analog-Umsetzer 4, dem von der Datenquelle 2 ein Binärsignal zugeführt wird, welches den Anfangswert X₀ der Horizontalkomponente des Vektors angibt, und einen weiteren Digital-Analog-Umsetzer 6, dem von der Quelle 2 ein Binärsignal zugeführt wird, das den Cosinus des Vektorwinkels θ angibt. Mit dem D/A-Umsetzer 6 ist ein Integrator 8 verbunden, dessen Ausgangssignal mit dem Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 4 einer Summieranordnung 10 zugeführt ist.

Der Vertikalteil des Vektorgenerators enthält einen Digital-Analog-Umsetzer 12, dem von der Datenquelle 2 ein Binärsignal zugeführt wird, das den Anfangswert Y₀ der Vertikalkomponente des Vektors angibt, und einen zweiten Digital-Analog-Umsetzer 14, dem von der Datenquelle 2 ein Binärsignal zugeführt wird, das den Sinus des Vektorwinkels Θ angibt. Mit dem D/A-Umsetzer 14 ist ein Integrator 16 gekoppelt. Die Ausgangssignale des D/A-Umsetzers 12 und des Integrators 16 werden einer Summieranordnung zugeführt.

Der Steuerteil des Vektorgenerators enthalt eine Steuereinheit 20, der von der Datenquelle 2 ein Signal zugeführt ist, das den Vektorerzeugungsvorgang beginnen läßt. Außerdem enthält der Steuerteil eine Vergleichseinrichtung 22 und einen Digital-Analog-Umsetzer 24, der ein Binärsignal erhält, das den Endwert Xf der Horizontalkomponente des Vektors darstellt.

Nachdem die verschiedenen D/A-Umsetzer die entsprechenden Daten von der digitalen Datenquelle 2 erhalten haben, wird der Steuereinheit 20 von der Datenquelle 2 über eine Leitung 21 ein Startsignal zugeführt. Als Antwort auf das Startsignal schaltet die Steuereinheit 20 eine Vorspannung vom Anzeigegerät ab. das eine Kathodenstraldröhre sein kann, so daß der Kathodenstrahl freigegeben wird und die Vektordarstellung auf den Leuchtschirm schreiben kann.

Gleichzeitig mit dem Abschalten der Vorspannung von der Kathodenstrahlröhre 26 liefert die Steuereinheit 20 ein Tastsignal 28, wie es durch die Kurve A in F i g. 2 dargestellt ist, über Leitungen 30 und 32 au die Integratoren 8 bzw. 16. Das Tastsignal tastet nicht dargestellte Torschaltungen auf, die in den nur in Blockform dargestellten Integratoren enthalten sind und aus

ίο üblichen Verknüpfungsgliedern bestehen können. Durch das Auftasten werden die Integratoren in die Lage versetzt, mit der Integration zu beginnen.

Im Horizontaiteil des Vektorgenerators liefert der D/A-Umsetzer 6 über eine Leitung 34 an den Inte-

grator8 eine Gleichspannung, deren Größe ein Maß für cos Θ ist. Diese Gleichspannung bestimmt die Polarität (plus oder minus) und die Neigung der durch den Integrator 8 erzeugten Sägezahnspannung. Das Ausgangssignal des Integrators 8 wird durch die

ao folgende Gleichung bestimmt:

/ä:(cos Θ) dt = K(COS Θ) T. 0

K (cos θ) T ist die Amplitude der vom Integrator 8 erzeugten Sägezahnspannung 35 (Kurve B in F i g. 2) im Zeitpunkt T. K ist eine Apparatekonstante des Integrators, selbstverständlich wird der lineare Teil des lntegraiorausgangssignals für die Ablenkung verwendet.

Die Neigung d der Sägezahnspannung ist durch die Ableitung des obigen Ausdrucks bezüglich der Zeit gegeben, die der Geschwindigkeit der A'-Komponente des Vektors entspricht. Die Ä'-Komponente der Geschwindigkeit ist
X=dx\dt = Kcos6>.

Die Sägezahnspannung vom Integrator 8 wird der Summiereinrichtung 10 zugeführt. Das zweite Eingangssignal der Summiereinrichtung 10 ist eine Gleichspannung, die dem Anfangswert X₀ der Horizontalkomponente des Vektors entspricht und vom D/AUmsetzer 4 erzeugt wird. Das Ausgangssignal der Summiereinrichtung 10 ist dementprechend eine Sägezahnspannung, deren Amplitude mit der Geschwindigkeit K(cos(9) von einer Grundlinie aus, die gleich der Gleichspannung entsprechend X₀ ist, linear zunimmt. Diese Spannung wird einem Horizontalablenkverstärker 36 über eine Leitung 38 zugeführt und lenkt den Kathodenstrahl beginnend bei AO in der Horizontdrichtung mit der Geschwindigkeit Ä.'(cos0) linear ab. Dies ist bei 40 in dem Vektordiagramm gemäß F i g. 3 dargestellt. Das Ausgangssignal der Summiereinrichtung 10 wird außerdem aus noch zu erläuternden Gründen über eine Leitung 42 der Vergleichseinrichtung 22 zugeführt.

Im Vertikalteil des Vtktorgenerators liefert der D/A-Umsetzer 14 über eine Leitung 44 an den Integrator 16 eine Gleichspannung die sin© entspricht. Diese Gleichspannung bestimmt die Polarität (plus oder minus) und die Neigung der vom Integrator erzeugten Sägezahnspannung.

Der Integrator 16 liefert ein Ausgangssignal entsprechend der folgenden Gleichung:

τ
6s JK(sm9) df = K(SiTiG) T.

AT(sin0) Γ ist also die Amplitude 46 der in F i g. durch die Kurve C dargestellten Sägezahnspannung im

Zeitpunkt T. K ist wie beim Horizontalteil der Einrich- End wert Xf der Horizontalkomponente des Vektors

tung eine Apparatekonstante des Integrators 16, und entspricht, erreicht, erzeugt die Vergleichseinrichtung

nur der lineare Teil des Ausgangssignals des Integra- 22 ein Ausgangssignal auf einer Leitung 60. Die

tors wird für die Ablenkung verwendet. Steuereinheit 20 schaltet als Antwort auf dieses Signal

Die Neigung β der Sägezahnspannung ist die Ab- 5 das Tastsignal 28 (Kurve A in F i g. 2) ab, wodurch die

leitung der obigen Gleichung und damit die vertikale Integratoren 8 und 16 wieder in den Anfangszustand

Geschwindigkeitskomponente Y des Vektors ent- gebracht werden, wie die Kurven B und C in F i g. 2

sprechend der Gleichung zeigen, und außerdem der Kathodenstrahlröhre übet

γ — ή IAt-KC &Λ ^eme Le'^tun8*»2 ein Austastsignal zugeführt wird.

ι - ay/ai - λ isinw;. _{io Die} s_{teuereinheit 2}n liefert außerdem über eine Leitung

Die Sägezahnspannung vom Integrator 16 wird der 64 ein Rückmeldesignal an die digitale Datenquelle, Summiereinrichtung 18 zugeführt. Das zweite Ein- das anzeigt, daß die Einrichtung bereit ist, die nächste gangssignal der Summiereinrichtung 18 ist eine vom Vektordarstellung zu erzeugen.
D/A-Umsetzer 12 gelieferte Gleichspannung, die Der Vergleich kann auch auf andere Weise durchge· dem Anfangswert Y₀ der Vertikalkomponente des 15 führt werden. Beispielsweise kann der D/A-Umsetzei Vektors entspricht. Das Ausgangssignal der Summier- ein Binärsignal erhalten, das dem Endwert Yf dei einrichtung 18 ist dementsprechend eine Sägezahn- Vertikalkomponente des Vektors entspricht und nichl spannung, deren Amplitude von einem durch die Xf, und das andere Eingangssignal der Vergleichs-Gleichspannung vom Umsetzer 12 bestimmten An- einrichtung 22 würde dann nicht von der Summiereinfangswert entsprechend Y₀ mit der Geschwindigkeit »o richtung 10, sondern von der Summiereinrichtung 18 K(sinΘ) linear ansteigt. Diese Spannung wird einem zugeführt werden.

Vertikaiablenkverstärker 48 über eine Leitung 50 zu- Eine andere Möglichkeit, die Dauer der Vektorer-

geführt und lenkt den Kathodenstrahl in der Vertikal- zeugung in Abhängigkeit von der Länge (dem Betrag)

richtung, beginnend bei Y₀, mit der Geschwindigkeit des Vektors zu erzeugen, besteht darin, an Stelle des

K (sine) linear ab. Dies ist bei 52 in F i g. 3vektoriell 25 D/A-Umsetzers 24 und der Vergleichseinrichtung 22

dargestellt einen Vektorlängenzähler 66 zu verwenden, wie es ic

Die von den Ablenkverstärkern erzeugten linearen F i g. 4 dargestellt ist. Dem Zähler 66 werden von dei Ablenkspannungen werden einer Horizontalablenk- Datenquelle 2 über eine Leitung 68 als erstes Eingangsanordnung 54 bzw. einer Vertikalablenkanordnung 56 signal ein Binärsignal, das die Länge des gewünschten zugeführt, um den in F i g. 3 dargestellten resultieren- 30 Vektors angibt, und über eine Leitung 70 als zweites den Geschwindigkeitsvektor 58 zu erzeugen. Wie oben Eingangssignal ein Taktimpulszug, dessen Periode probereits gezeigt worden war, sind die horizontale und portional zu K ist, zugeführt. Dieser Taktimpulszug vertikale Geschwindigkeitskomponente des Vektors läßt den Zähler von einem der gewünschten Länge des K cos θ bzw. KsmO, so daß der resultierende Ge- Vektors entsprechenden Zählwert rückwärts zählen, schwindigkeitsvektor durch den Ausdruck 35 Wenn der Zähler den Wert Null erreicht, liefert ein im

Zähler enthaltender Null-Wertdetektor über eine Lei-

cos*© + K* sin*© = K tung 72 ein Signal zur Steuereinheit 20, die dann die

Integratoren abschaltet, die Kathodenstrahlröhre ausgegeben ist. Da cos*© + sin*© = 1 ist, erfolgt die tastet und eine Anzeige erzeugt, daß die Einrichtung füi vektorielle Ablenkung für alle Werte von θ mit der 40 die Erzeugung des nächsten Vektors bereit ist, wie konstanten Geschwindigkeit K. oben bereits erläutert worden ist.

Da alle Vektoren mit der gleichen Geschwindigkeit K Die Einrichtung gemäß F i g. 1 enthält ferner einen

erzeugt werden, werden zum Erzeugen von Vektoren photoempfindlichen Aufzeichnungsträger 74 und ein unterschiedlicher Länge auch verschiedene Zeitinter- durch eine Einzellinse 76 schematisch angedeutetes valle benötigt. Hierfür ist die Vergleichseinrichtung 22 45 Objektiv zur Projektion der Zeichen, Zahlen, Darstelvorgesehen. Ihren beiden Eingängen sind das Ausgangs- lungen u. dgl., die durch die Vektorablenkungen aui signal der Summiereinrichtung 10 und eine vom D/A- den Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre geschrie-Umsetzer 24 erzeugte Gleichspannung zugeführt, deren ben werden, auf den photoempfindlichen Auf zeich-Größe den Endwert Xj der Horizontalkomponente nungsträger 74, der dann später entwickelt wird und des Vektors angibt 5» z.B. die Basis für eine Druckmater für eine Druckseite

Wenn das Ausgangssignal der Summiereinrichtung bildet. Die Zeichen oder andere graphische Infonna-10, das anfänglich dem Anfangswert JT₀ der Horizon- tion, die auf diese Weise erzeugt wird, hat den wichtitalkomponente des Vektors entspricht, den Wert des gen Vorzug, daß sie eine gleichförmige Breite unc vom D/A-Umsetzer 24 erzeugten Signals, das dem Dichte aufweist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

w darstellung »schreibende« Markierung dar. Wenn eine Patentansprüche: solche Darstellung nur für eine gelegentliche Betrach- tung erzeugt wird, genügt es, wenn die Schreibge-

1. Einrichtung zum Erzeugen einer Vektordar- schwindigkeit nur annähernd konstant ist, da das stellung auf dem Bildschirm eines Anzeigegerätes 5 menschliche Auge Leuchtdichteunterschiede um den mit zwei in zueinander senkrechten Ablenkrichtun- Faktor 2 kaum wahrnimmt. Wenn die Darstellung gen wirkenden Ablenkvorrichtungen zum Steuern jedoch zur Belichtung eines photoempnndhchen der Bewegung einer Markierung längs einer Bahn, Mediums und ähnlichen Zwecken verwendet werden die mit einer dieser Ablenkrichtungen einen soll und die Geschwindigkeit, mit der der Leuchtfleck Winkel© bildet, mit zwei in Abhängigkeit vom io über den Leuchtschirm der Kathodenstrahlrohre gewünschten Winkel Θ gesteuerten Integrierschal- wandert, nicht wirklich konstant ist, ergeben sich unertungen, die den Ablenkvorrichtungen jeweils ein wünschte Schwankungen in der Breite und Intensität Sägezahnsignal zuführen, und mit einer Anordnung, des auf dem photoempfindlichen Medium erzeugten die die Sägezahnsignale nach einer von der Länge Bildes des Vektors.

des Vektors abhängigen Zeit abschaltet, d a- 15 Aus der DT-PS 1239127 ist beispielsweise ein durch gekennzeichnet, daß die eine Datenanzeigegeiät mit einer Elektronenstrahlröhre be-Integrierschaltung (8) mit einer zu cos Θ propor- kannt, bei dem verschiedene Linienzüge mit nur antionalen Spannung und die andere Integrierschal- nähernd gleichbleibender Geschwindigkeit und enttung (16) mit einer einer zu sin Θ proportionalen sprechend gleichmäßiger Helligkeit gezogen werden Spannung gesteuert ist und die Markierung in den 20 sollen. Zu diesem Zweck werden x- und > >-Ab!enkbeiden Ablenkrichtungen mit zu diesen Spannungen spulen von Sägezahngeneratoren gespeist, die ihrerproportionalen Geschwindigkeiten bewegt wird. seiU von Datenwörtern gesteuert werden, welche die

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- von einem Vektor zurückzulegenden Strecken in den kennzeichnet, daß die Spannungen zum Steuern der x- bzw. >'-Richtungen beinhalten. Ein Zähler, der die beiden Integrierschaltungen (8, 16) von je einem 25 diesen Strecken entsprechenden Schiebeschritte eines Digital-Analog-Umsetzer (6, 14) erzeugt werden. Registers zählt, schaltet die Sägezahngeneratoren und

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- die Röhre bei Erreichen der größeren der beiden durch gekennzeichnet, daß die beiden Integrier- Strecken ab. Es läßt sich zeigen, daß hierbei Vektoren schaltungen (8, 16) von einer Vergleichsschaltung unterschiedlicher Winkellage mit um bis zu 30% von-(22) abschaltbar sind, die eine anfänglich dem An- 30 einander abweichenden Geschwindigkeiten gezogen fangswert (X₀) der ersten Richtungskomponente werden.

des Vektors entsprechende und in der Amplitude Aus der »Siemens-Zeitschrift«, 1966, Heft 2, S. 61

mit einer Geschwindigkeit proportional zu cos θ bis 66, ist ferner ein Interpolationsverfahren für Bahnzunehmende Spannung mit dem Endwert (A/) der Steuerungen bei Werkzeugmaschinen bekannt, bei dem ersten Richtungskomponente des Vektors ver- 35 aus den Komponentengeschwindigkeiten eines Vektors gleicht. in den Hauptachsen in einem Linearinterpolator, des-