CC BY
22
УДК 531.383
система обм1ну та обробки шформаци високоточного
вим1рювача кута
О. М. Безвес1льна
доктор технiчних наук професор кафедри приладобудування * Контактний тел.: (044) 236-09-26
-□ □-
В cmammi розглянуто роботу системи обмту та обробки тформацп високоточ-ного вимгрювача кута на основi готометра з ктьцевим лазером. Запропоновано новий принцип побудови, схему та конструкцию системи.
Ключовi слова: системи обмту й обробки
тформацп, гонюметр. □-----------------------------------------------□
В статье рассмотрено работу системы обмена и обработки информации высокоточного измерителя угла на основе гониометра с кольцевым лазером. Предложено новый принцип построения, схему и конструкцию системы.
Ключевые слова: система обмена и обработки информации, гониометр. □-----------------------------------------------□
In article the consideration of work of system of an exchange and processing of the information of a precision measuring instrument of a corner on the basis of goniometr with the ring laser. It is offered a new principle of construction, the scheme and a structure of system.
Keywords: system of an exchange and processing
of the information, goniometr. -□ □-
1. Вступ
Дослдження в данш статт вщносяться до област ви-сокоточного вимiрювання купв у приладобудувант.
Аналiз публшацш та лиератури показав, що у високо-точному вимiрювачi кута на основi готометра з кшьце-вим лазером (надалi — готометра) обмш шформащею мiж вимiрювальним блоком i ЕОМ виконуеться за умови використання ЕОМ, що працюе в системi «Dec» [1—4]. Однак ЕОМ ще1 серп мають невисою технiчнi й екс-плуатацiйнi характеристики в порiвняннi з IBM-сумiс-ними ЕОМ.
У процес виконання роботи необхiдно розробити принцип побудови системи обмшу й обробки тформацп (COOI), конструкщю IBM-сумiсноi системи, а також алгоритми обробки тформацп.
Мета статтг. розглянути роботу новоi системи обмь ну та обробки тформацп для високоточного вимiрювача кута на основi готометра з кшьцевим лазером.
2. Принцип побудови, схема i конструкщя IBM cyMÍCHoi системи o6MÍHy й обробки шформаци (COOI)
IBM-cyMÍCHÍ ЕОМ машть розгалужене базове про-грамне забезпечення, для них розроблений широкий спектр контролерiв. Перехщ на IBM-сyмiснy ЕОМ, що працюе в системi «Intel», вимагае розробки нових блокiв, що забезпечують зв'язок вимiрювального блоку з ЕОМ, а також нову розробку всього програмного забезпечення.
СОО1 складаеться з готометра, ПЕОМ i системи обробки тформацп (COI). СО1 призначено для обмту
Н. В. Гнатейко
докторант кафедри виробництва приладiв *
С. С. Ткаченко
астрантка кафедри приладобудування * E-mail: tkachenkoss@ukr.net
* Нацюнальний техшчний ушверситет УкраТни «КП1», пр. Перемоги, 37, м. КиТв, УкраТна, 03037
iнформацieю мiж готометром i персональною ЕОМ, що застосовуеться для керування процесом вимiрювання й обробки тформацп. Структурно-функщональна схема СО1 представлена на рис. 1.
Склад СОГ.
■ мiкропроцесор (МП) на рис. 2;
■ буферний оперативний запам'ятовуючий при-стрiй (БОЗП) емтстю 512 Мбайт на рис. 3;
■ генератор f0 тактових послщовностей F1 i F2, що забезпечують функщонування мiкропроцесора МП, таймера Т, порту ПП2;
■ постшний запам'ятовуючий пристрiй (ПЗП) емтстю 80 Гбайт на рис. 4;
■ програма функщонування МП, жорстко запрогра-мована в ПЗП;
■ програмований паралельний порт (ПП1), що за-безпечуе обмш шформащею з блоками готометра;
■ програмований послщовний порт (ПП2), що за-безпечуе обмш шформащею СО1 з ПЕОМ;
■ перетворювач рiвнiв напруг (ПРН), що забезпе-чуе для сигналiв TXD, RXD перетворення рiвнiв напруг ТТЛ-логiки в рiвнi напруг штерфейсу RS232C, i навпаки;
■ дешифратор (ДШ) адреси, що надходить по ШД МП, для вибiрки пристро!в ПП1, ПП2, БОЗП, Т и ПЗП;
■ таймер Т, що забезпечуе працездаттсть порту ПП2;
■ тригер Тг готовности що визначае установку поточного байта тформацп на шит даних П1Д 1;
■ випрямлювач ВП, що включае трансформатори, випрямлювачi i фшьтри;
■ стабiлiзатори напруг постiйного струму. +5 В ± ± 0,25 В, +12 В ± 0,6 В, мшус 12 В ± 0,6 В.
■ СО1 разом з ПЕОМ i готометром формуе систему обмту й обробки тформацп (COOI).
у5
22 F1 F2 CPU D
15 10
- 9
А 0 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4
25 8
26 7
24 3
29 4
30 5
31 7 6
32
33
7 8
34 RD 17
35 18
01 10 11 12 13 14 WR HLDA SYNC WAIT INTE 21
40 19
37 24
38 16
39
40
20
+5В -5 В -12В
28
11
GND
12
23
RDY
13
HOLD INT
14
Рис. 2. Мкропроцесор
DD1
Рис. 1. Структурно-функцюнальна схема СО1
23
22
19
20
21
18
А 0 1 2
3
4
5
6
7
8
9
10
ОЕ
WR Ж1.
RAM
DO
10
11
13
14
15
16
17
8 А 0 1 2 i 0 1 2 а 9
7 10
б 11
5 13
4 з д 5 л 14
3 г С Ч с 15
2 J f. J ¿г 16
1 О 7 О 7 17
23
8
18 CS 1 2 , а UPR , 22
19 U : , 24
20
21 3 >4 ОВ : , 12
Рис. 3. Оперативний запам'ятовуючий пристрш
Техтчт характеристики СОО1. Обмш iнформацieю COI i гонюметром забезпечуеться через програмуваль-ний рiвнобiжний порт введення/виведення ПП1:
■ Шина даних ШД1 ПП1 — передача даних по байтах з гошометра в COI.
Рис. 4. Постшний запам'ятовуючий пристрш
■ Шина даних ШД2 ПШ — передача даних по байтах Í3 системи обробки шформацп в гонюметр.
■ Шина адреси ША1 — передача байта коду режиму Í3 системи обробки iнформацii в гонюметр.
■ Шина керування ШУ1 (сигнали Вв, CIM) — сиг-нали синхронiзацii при обмiнi шформащею COI i гонiо-метром.
■ Сигнал С1П — надходить з гошометра i3 COI та фiксуe установку байта даних на шиш ШД1 ПП1.
Обмш шформащею COI i ПЕОМ забезпечуеться через програмувальний послщовний порт введення/ви-ведення ПП2:
■ Режим роботи — асинхронний.
■ Довжина переданих i прийнятих ^в символiв — 8 бгг.
■ Число програмованих режимiв роботи — 3. Адре-сацiя в межах COI — IC00H—IC03H.
■ Угнали системи обробки iнформацii представлен в рiвнях напруг ТТЛ-логiки. Oсновна напру-га постiйного струму для живлення мiкросхем COI — +5 В (±0,25 В). ^оживання по ланцюзi + «5 В» не бшь-ше 2 А.
■ Cигнали iнтерфейсу RS232C представлен в рiв-нях напруг постшного струму, де ЛOГ «1» дорiвнюе вiд мiнус 3 В до мшус 12 В, а ЛOГ «0» — вiд +3 В до +12 В. ^оживання по ланцюзi + «12 В» — не бшьш 0,15 А.
3. Принцип ди COOI
СОО1 забезпечуе:
■ порежимний програмувальний побайтний пара-лельний прийом шформацп гошометра i ii накопичення в БОЗУ СОО1;
■ трансляцiю по байтах послвдовно iнформацii з БОЗП в ПЕОМ зпдно протоколу обмiну штерфей-су RS232C;
■ трансляцiю кодiв керування режимами робiт гошометра i ПЕОМ через СО1 в гонiометрi через порти ПП2 i ПП1.
Програмне забезпечення (ПО) передбачае 7 основних режимiв роботи СОО1: плоскi кути (ПК), трамщаль-нiсть (П), показник переломлення (ПП), положення об'екта (ПОб), припинення режиму (ПР), створення еталона (СЕ), коректування еталона (КЕ).
Обмiн iнформацiею мiж ПП2 i ПЕОМ виконуеться зпдно «скороченому» варiанту протоколу обмiну штер-фейсу RS232C, що використовуе сигнали TXD, RXD, GND. Шсля введення програми обмшу й обробки ш-формацп у ПЕОМ, вибору оператором режиму роботи гошометра й шших вихщних даних байт коду режиму надходить з порту СОМ 1 ПЕОМ вщповщно до протоколу штерфейсу RS232C у ПП2. Шсля включення джерел живлення постiйного струму мжропроцесор по-стiйно програмно (програма ПЗП) опитуе наявшсть даних у буферi-приймачi ПП2. При наявносп останнiх МП запам'ятовуе в БОЗП й щентифжуе цi данi як коди вщповщних режимiв: режим ПК — FCh; режим П — FEh; режим ПП — FDh; режим ПО — 77h; режим ПР — F5h.
Пiсля щентифжацп коди режимiв ПК, П, ПП, ПО передаються з БОЗП через МП на байтову шину адре-си ША1 рiвнобiжного порту ПП1 ведення/виводу ш-формацп (У13, У23, У43, У83, Х13, Х23, Х43, Х83) та викликають iнiцiалiзацiю гошометра у ввдповвдному режимi. При наявност коду режиму ПР чи шших кодiв не зазначених вище МП повторюе опитування буфера-приймача послiдовного порту введення/виводу ПП2 з наступним аналiзом кодiв режимiв i селекцiею вище-вказаних кодiв.
4. Опис роботи COI в режимах ПК, П, ПП
Шсля iнiцiалiзацii одного з динамiчних режимiв (ПК, П, ПП) гошометра мжропроцесор МП через регiстр PC порту ПП1 установлюе тригер готовносп Тг у ЛOГ «0» i очжуе моменту установки на Q-виходi Тг ЛOГ «1», що
вщповщае установцi байта iнформацii Ввв0, Ввв1, Ввв2, ВввЗ, Вва0, Вва1 на шит даних ШД1 ПП1. Ыформа-цiя з гонiометра в COI надходить по ШД1 пачками по байтах паралельно в зворотному двоiчно-десятковому кодi 1-2-4-8. У кожнiй пачщ 16 байт даних, що утворять двоiчно-десяткове число. Загальна кiлькiсть шформацп, що надходить з гошометра в БOЗП COI за один прийом вимiрювання (динамiчний режим роботи гошометра) до-рiвнюе 160m байт, де m — кiлькiсть граней контрольованоi призми. Пiсля прийому до БOЗП чергового байта даних МП через репстр PC 1 встановлюе Q-вихщ Тг у ЛOГ«0». Крiм того, тсля прийому (у БOЗП) кожного байта даних МП визначае наявшсть заповнення буфера-приймача порту ПП2 на наявшсть у ньому коду припинення режиму ПР (F5H). При наявност останнього МП установлюе зазначений код на шиш адреси ША1 ПП1 i, тим самим, забезпечуе припинення поточного режиму роботи гошометра й установку блоюв останнього у вихщний стан.
Далi МП очжуе надходження з ПЕOМ шшого коду режиму шляхом опитування буфера-приймача порту ПП2. Шсля прийому до БOЗП перших 16 байт даних виконуеться '¿хня розробка з метою формування числа, що визначае кшьюсть граней m контрольованоi призми i напрямок вщлжу граней зазначеноi призми. МП визначае стан «не зайнятий» буфера-передавача ПП2 i передае зазначений байт шформацп в ПЕOМ для формування числа байт шформацп (160 х m), що повинне надшти в ПЕOМ за один прийом вимiру. Iнформацiя надходить з гошометра пачками по байтах. Перюд повторення пачок байт дорiвнюе 56 мс. Кiлькiсть пачок байт за один прийом вимiру дорiвнюе 10 х m. Пачки байт надходять у COI серiями по m-пачок у кожнiй серп. Перюд повторення серп дорiвнюе (4 ± 1) сек. Cерiя «0» складаеться з од-нiеi пачки. Шсля передачi серп «0» МП формуе з пачки байт серп «0» число байт шформацп, що повинне надшти в БOЗП за один прийом вимiрювання. Далi МП «очжуе» по черзi надходження байта по ШД1 з гонiометра чи за-повнення буфера-приймача порту ПП2, як було описано вище. За час одного прийому вимiру, що дорiвнюе 1 хв, у БOЗП COI накопичуеться 160 х m байт шформацп. Гонюметр припиняе працювати в обраному динамiчному режимi. При цьому МП визначае стан «не зайнятий» буфера-передавача ПП2 i транслюе 160 х m байт шформацп по черзi з БOЗП COI в ПЕOМ. Масив iнформацii з 160 х m байт обробляеться в ПЕOМ по визначеному алгоритмi i визначаеться достовiрнiстю даних цього ма-сиву для iхньоi подальшоi обробки. Якщо зазначенi данi достовiрнi, то вони запам'ятовуються в OЗП ПЕOМ. При цьому ПЕOМ забезпечуе повторення вищевказаним образом наступного прийому вимiрювання з числа поперед-ньо заданих прийомiв вимiрювання.
5. Опис роботи COI е режимi ПОб
У режимi роботи ПOб гошометра передача коду режиму з ПЕOМ через COI здшснюеться аналогiчно. Шсля iнiцiалiзацii режиму ПOб гонiометр видае пачку з 16 байт, що заповнюеться в БOЗП COI i далi переда-еться в ПЕOМ. Зазначена пачка байт визначае число N ПЗC-комiрок приладу з зарядовим зв'язком (ПЗ^ авто-колiматора, що характеризуе положення контрольованоi призми на предметному столi платформи гонiометра. Ця пачка байт передаеться в ПЕOМ, де виконуються
обчислення купв по алгоритму, що вщповщае режиму роботи ПОб. KpiM того, у ПЕОМ формуеться 32 байта пачка даних, у 6, 7, 22, 23 байтах я^ записана шформащя про обчислений кут у кутових хвилинах (десятки, одини-щ) i кутових секундах (десятки, одинищ).
МП приймае зазначеш 32 байта з ПЕОМ через ПП2 i транслюе '¿х через порт ПП1 у гонюметр з урахуванням керуючих сигналiв, що надходять iз СО1 (ПП1) у гоню-метр. Вищевказаний кут у кутових хвилинах i секундах фжсуеться на табло готометра. Зазначений обмш шформащею мiж готометром, COI i ПЕОМ у режимi викону-еться безупинно до моменту появи режиму ПР, що вщ-повщае натисканню клавiшi ESC на клавiатурi ПЕОМ. Крiм того, кут у кутових хвилинах i секундах для режиму ПО також фжсуеться на дисплеï ПЕОМ.
Конструктивно СО1 виконано на окремих друкова-них платах. Мжропроцесор, ПЗП, БОЗП конструктивно розмщеш на платi пристрою порпв зв'язку (ППЗ), що мае розмiри 140 х 270 мм. Стабтзатори напруги СН5, CHI2 виконат на окремих платах розмiром 150 х 160 мм. Випрямлювач виконаний у видi окремого автономного, вхщного до складу блоку випрямлювачiв готометра. Випрямлювач тдключений до шини перемiнноï напруги 220 В, 50 Гц блоку випрямлювачiв.
висновки
1. Розроблено IBM сумшну систему обмiнy та обробки автоматичноï iнформацiï для високоточного
вимiрювача кута на ochobî roHioMeTpa з кiльцевим лазером.
2. Запропоновано новий принцип побудови, схему та конструкщю IBM-cyMic^'i системи обмту й обробки шформаци мiж готометром та ЕОМ, що застосовуеться для керування процесом вимiрювання й обробки im формацп.
3. Приведено принцип дп новоï СОО1, програмне забезпечення я^ передбачае 7 основних режимiв роботи системи.
4. Розглянуто рiзнi режими роботи системи.
5. Розглянуто питання сполучення аналогового ви-ходу готометра з комп'ютером через L — плату.
Лиература
1. Автоматизированный гониометр на основе кольцевого лазера [Текст] / А. И. Вангорихин, И. И. Зайцев. — «ОМП», 1982. — № 9. — С. 28—31.
2. Афанасьев, В. А. Оптические измерения [Текст] : учебник для вузов / В. А. Афанасьев. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Высш. школа, 1981. — 229 с.
3. Оптические приборы в машиностроении [Текст] : справочник. — М. : Машиностроение, 1974. — 238 с.
4. Кирилловский, В. К. Оптические измерения [Текст]. Часть 3. Функциональная схема прибора оптических измерений. Типовые узлы. Оптические измерения геометрических параметров / В. К. Кирилловский. — СПб. : ГУ ИТМО, 2005. — 67 с.
Метою роботи е дослгдження алгоритмiв стиснення графiчноi та вгдеотформацп з метою використання у мультимедтних програмних застосуваннях, а також використання рюних титв фыьтрацп зображень для полтшення гх якостi тсля застосування до них хвильового алгоритму стиснення.
Ключовi слова: стиснення, фтьтр, зображен-ня, перетворення, вгдеогнформацгя, кадр, растр, параметр, модель кольору, роздыьна здатнкть,
надлишковкть, матриця. □-------------------------------------------------□
Целью работы являются исследования алгоритмов сжатия графической и видеоинформации с целью использования в мультимедийных программных применениях, а также использование разных типов фильтрации изображений для улучшения их качества после применения к ним волнового алгоритма сжатия.
Ключевые слова: сжатие, фильтр, изображение, преобразование, видеоинформация, избыточность, матрица. □-------------------------------------------------□
The purpose of work are researches of algorithms of compression of graphic and video-information with the purpose of the use in multimedia applications, and also use of different types of images filtration for the improvement of their quality after application to them of wave algorithm of compression.
Keywords: compression, filter, image, transformation, video, surplus, matrix.
■□ □-
УДК 001.891i65.011.56
исследование алгоритмов сжатия графической и видеоинформации
с целью использования в мультимедийных программных применениях
В. М. Черепахин П. П. Островной
