RU2025779C1

RU2025779C1 - Device for reading of graphical information

Info

Publication number: RU2025779C1
Authority: RU
Inventors: Руфат Мамедович Алиев; Малик Фатхи Аль-амайрех; Токай Мурадович Касим-заде; Рагим Курбан оглы Мамедов; Ильдар Хадживалитович Муратов
Original assignee: Руфат Мамедович Алиев
Priority date: 1991-12-05
Filing date: 1991-12-05
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: automatics, computer engineering. SUBSTANCE: increased precision of device is achieved due to insertion into device of analog inverter and into former of time intervals of OR gate, two flip-flops, NOT gate, pulse generator, two counters, two delay elements, two adders, unit of code switches and register. EFFECT: increased precision of device. 2 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах, кодирующих графическую информацию. The invention relates to automation and computer engineering and can be used in systems encoding graphic information.

Известно устройство для измерения координат графических изобретений (Pieroelectric plate Sields handwriting to Computer, Electronics, v. 45, N 4, р. 10, 1972). Это устройство содержит планшет - квадратную пьезоэлектрическую пластину с возбудителями волн, расположенными на двух взаимно перпендикулярных сторонах планшета, причем эти возбудители попеременно возбуждают в теле пьезопластины ультразвуковые бегущие волны. Щуп, установленный оператором в точку сканирования, фиксирует время прихода переднего фронта этих волн. Данная информация вместе с информацией с момента возбуждения волн используется для определения координат точки сканирования. A device for measuring the coordinates of graphic inventions is known (Pieroelectric plate Sields handwriting to Computer, Electronics, v. 45, No. 4, p. 10, 1972). This device contains a tablet - a square piezoelectric plate with wave pathogens located on two mutually perpendicular sides of the tablet, and these pathogens alternately excite ultrasonic traveling waves in the body of the piezoelectric plate. The probe installed by the operator at the scan point captures the arrival time of the leading edge of these waves. This information, together with the information from the moment the waves are excited, is used to determine the coordinates of the scan point.

Недостатками этого устройства являются ограниченные размеры планшета, определяемые технологией производства пьезокерамических материалов, и низкая точность при статических и динамических измерениях, вызванная неинвариантностью выходного сигнала щупа и низкой частотой переключения координатных излучателей. The disadvantages of this device are the limited size of the tablet, determined by the production technology of piezoceramic materials, and low accuracy in static and dynamic measurements caused by the non-invariance of the probe output signal and the low switching frequency of the coordinate emitters.

Известен также ультразвуковой координатор (авт.св. СССР N 881900, кл. H 01 L 41/08, 1981), содержащий планшет-звукопровод, две основные и две дополнительные пьезоэлектрические пластины линейных деформации, установленные по взаимно перпендикулярным сторонам планшета, генератор импульсов, пьезоэлектрический приемник, блок формирования временных координатных интервалов и два блока возбуждающего напряжения, причем дополнительные пьезоэлектрические пластины установлены на свободных сторонах планшета. Also known is an ultrasonic coordinator (ed. St. USSR N 881900, class H 01 L 41/08, 1981), containing a tablet sound guide, two main and two additional piezoelectric linear deformation plates mounted on mutually perpendicular sides of the tablet, a pulse generator, a piezoelectric receiver, a unit for generating time coordinate intervals and two blocks of exciting voltage, with additional piezoelectric plates mounted on the free sides of the tablet.

Недостатком данного устройства является невысокая точность, связанная с неинвариантностью сигнала на выходе пьезоприемника в зависимости от дестабилизирующих факторов, таких как усилие прижатия, а также невозможности возбуждения демпфирующего сигнала на дополнительных пьезопластинах такой формы и амплитуды, какую имеют сигналы от основных пьезопластин, когда достигают дополнительных, в результате чего не происходит полное демпфирование волн в планшете и появляются отраженные волны, которые также снижают точность устройства. The disadvantage of this device is the low accuracy associated with the non-invariance of the signal at the output of the piezoelectric receiver, depending on the destabilizing factors, such as the pressing force, as well as the impossibility of exciting a damping signal on additional piezoelectric plates of the shape and amplitude that the signals from the main piezoelectric plates have when they reach additional as a result, there is no complete damping of waves in the tablet and reflected waves appear, which also reduce the accuracy of the device.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для считывания графической информации (авт. св. СССР N 1187188, кл. H 01 L 41/08, 1985), содержащее планшет с установленными на его перпендикулярных сторонах двумя пьезоэлектрическими излучателями, съемник координат с пьезоэлектрическим приемником, два блока формирования стробирующих импульсов, блок формирования временных интервалов с двумя элементами И, генератор импульсов, первый и второй выходы которого подключены к входам соответствующих пьезоэлектрических излучателей. Closest to the proposed is a device for reading graphic information (ed. St. USSR N 1187188, class H 01 L 41/08, 1985), containing a tablet with two piezoelectric emitters mounted on its perpendicular sides, a coordinate pickup with a piezoelectric receiver, two a block for generating strobe pulses, a block for forming time intervals with two AND elements, a pulse generator, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the corresponding piezoelectric emitters.

Недостатком данного устройства является сравнительно невысокая точность при статических и динамических измерениях, вызванная неинвариантностью амплитуды первой полуволны выходного сигнала щупа, зависящей от дестабилизирующих факторов, например от усилия прижатия щупа к поверхности планшета. Она вызывает погрешность в регистрации времени прихода волны в щуп на компаратор, так как полуволны с разными амплитудами перекрещиваются с линейной постоянной функцией, которая представляет уровень, с которым компаратор сравнивает входной сигнал, в разных точках, соответствующих разным моментам времени, которые соответствуют разным измерениям координаты точки. The disadvantage of this device is the relatively low accuracy in static and dynamic measurements, caused by the non-invariance of the amplitude of the first half-wave of the output signal of the probe, depending on destabilizing factors, for example, on the force of pressing the probe to the surface of the tablet. It causes an error in recording the time the wave arrives at the probe on the comparator, since half-waves with different amplitudes intersect with a linear constant function, which represents the level with which the comparator compares the input signal, at different points corresponding to different times, which correspond to different measurements of the coordinate points.

Предлагается устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с установленными на его перпендикулярных сторонах двумя пьезоэлектрическими излучателями, съемник координат с пьезоэлектрическим приемником, два блока формирования стробирующих импульсов, блок формирования временных интервалов с двумя элементами И, генератор импульсов, первый и второй выходы которого подключены к входам соответствующих пьезоэлектрических излучателей, аналоговый инвертор, включенный между выходом пьезоэлектрического приемника съемника координат, соединенным с входом второго блока формирования стробирующих импульсов, и входом первого блока формирования стробирующих импульсов, причем блок формирования временных интервалов дополнительно содержит элемент ИЛИ, два триггера, элемент НЕ, генератор импульсов, два счетчика, два элемента задержки, два сумматора, блок кодовых переключателей и регистр, выход которого является выходом устройства, синхровход соединен с выходом второго элемента задержки, а информационный вход - с выходом второго сумматора, разрешающий вход которого подключен к входу второго и к выходу первого элементов задержки, первый информационный вход - к выходу блока кодовых переключателей, а второй информационный вход - к выходу первого сумматора, разрешающий вход которого соединен с входом первого элемента задержки и с выходом элемента НЕ, а первый и второй информационные входы - с выходами соответственно первого и второго счетчика, счетные входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго элементов И, а входы сброса - к выходу элемента ИЛИ и к S-входам первого и второго триггеров, R-входы которых соединены с выходом первого блока формирования стробирующих импульсов, подключенным к входу элемента НЕ, и с выходом второго блока формирования стробирующих импульсов соответственно, вход которого соединен с выходом пьезоэлектрического приемника съемника координат, при этом два выхода генератора импульсов устройства подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ блока формирования временных интервалов. A device for reading graphical information is proposed, comprising a tablet with two piezoelectric emitters mounted on its perpendicular sides, a coordinate pickup with a piezoelectric receiver, two gate pulse generating units, a time interval generating unit with two I elements, a pulse generator, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the respective piezoelectric emitters, an analog inverter connected between the output of the piezoelectric receiver the coordinate name connected to the input of the second block of the formation of the strobe pulses and the input of the first block of the formation of the strobe pulses, and the block of the formation of time intervals additionally contains an OR element, two triggers, an element NOT, a pulse generator, two counters, two delay elements, two adders, block the code switches and the register, the output of which is the output of the device, the sync input is connected to the output of the second delay element, and the information input is connected to the output of the second adder, allowing the input to is connected to the input of the second and the output of the first delay elements, the first information input is to the output of the code switch block, and the second information input is to the output of the first adder, the permitting input of which is connected to the input of the first delay element and the output of the NOT element, and the first and second information inputs - with outputs of the first and second counter, respectively, the counting inputs of which are connected to the outputs of the first and second AND elements, respectively, and the reset inputs - to the output of the OR element and to the S-inputs of the first and second about triggers, the R-inputs of which are connected to the output of the first block of the formation of the strobe pulses connected to the input of the element NOT, and to the output of the second block of the formation of the strobe pulses, respectively, whose input is connected to the output of the piezoelectric receiver of the coordinate picker, while two outputs of the device’s pulse generator are connected to the corresponding inputs of the element OR block of the formation of time intervals.

Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемое устройство от прототипа действительно отличается новыми элементами и связями. Поэтому заявленное устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Comparative analysis shows that the proposed device from the prototype is really different in new elements and relationships. Therefore, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы. In FIG. 1 shows a functional diagram of the device; in FIG. 2 is a timing diagram of its operation.

Устройство содержит планшет 1, пьезоэлектрические излучатели 2, 3, пьезоприемник 4, генератор 5 импульсов, аналоговый инвертор 6, блоки 7, 8, формирования строб-импульсов, блок формирования временных интервалов, содержащий элемент ИЛИ 10, элемент НЕ 11, триггеры 12, 13, генератор 14, элементы И 15, 16, первый 17 и второй 18 двоичные счетчики, сумматоры 19, 23, блок 20 кодовых переключателей, элементы 21, 22 задержки и регистр 24. The device comprises a tablet 1, piezoelectric emitters 2, 3, a piezoelectric receiver 4, a pulse generator 5, an analog inverter 6, blocks 7, 8, forming strobe pulses, a block for generating time intervals containing an OR 10 element, an HE 11 element, triggers 12, 13 , generator 14, AND elements 15, 16, first 17 and second 18 binary counters, adders 19, 23, code switch block 20, delay elements 21, 22 and register 24.

Выходы генератора 5 подключены к пьезопластинам 2 и 3 и к входам элемента ИЛИ 10, выход которого соединен с входами триггеров 12 и 13 и с входами установки счетчиков 17 и 18. Пьезоприемник 4 подключен к входу триггера 12 и инвертора 11 через последовательно соединенные аналоговый инвертор 6 и блок 7 формирования строб-импульсов, а к входу триггера 13 через блок 8. Выходы триггеров 12 и 13 соединены с первыми входами элементов И 15 и 16 соответственно, другие входы которых подключены к выходу генератора 14. Входы счетчиков 17 и 18 соединены с выходами элементов И 15 и 16 соответственно, а выходы - к входам сумматора 19, вход разрешения которого соединен с выходом инвертора 11. Выходы сумматора 19 и блока 20 кодовых переключателей подключены к входам второго сумматора 23, вход разрешения которого соединен с выходом инвертора 11 через первый элемент 21 задержки, а выход этого сумматора подключен к входу регистра 24, вход синхронизации которого соединен с выходом первого элемента 21 задержки через второй элемент 22 задержки. The outputs of the generator 5 are connected to the piezoelectric plates 2 and 3 and to the inputs of the OR 10 element, the output of which is connected to the inputs of the triggers 12 and 13 and to the inputs of the installation of the counters 17 and 18. The piezo receiver 4 is connected to the input of the trigger 12 and the inverter 11 through a series-connected analog inverter 6 and a block 7 for generating strobe pulses, and to the input of the trigger 13 through block 8. The outputs of the triggers 12 and 13 are connected to the first inputs of the elements And 15 and 16, respectively, the other inputs of which are connected to the output of the generator 14. The inputs of the counters 17 and 18 are connected to the outputs elements and 15 and 16, respectively, and the outputs are to the inputs of the adder 19, the resolution input of which is connected to the output of the inverter 11. The outputs of the adder 19 and the code switch block 20 are connected to the inputs of the second adder 23, the resolution input of which is connected to the output of the inverter 11 through the first delay element 21 and the output of this adder is connected to the input of the register 24, the synchronization input of which is connected to the output of the first delay element 21 through the second delay element 22.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Генератор 5 импульсов 5 возбуждает пьезоэлектрическую пластину 2 или 3 в зависимости от измеряемой в данный момент координаты (х или y соответственно), одновременно импульсом с генератора через элемент ИЛИ 10 взводятся триггеры 12 и 13, сбрасываются счетчики 17 и 18 и открываются элементы И 15 и 16, запуская при этом счет в счетчиках от генератора 14 импульсов заполнения. Через время, соответствующее расстоянию от возбудителя (2 или 3) до приемника 4, первая положительная полуволна достигает последнего и появляются на входах блока 8 и блока 7 через инвертор 6 напряжения разных знаков. По достижении амплитудой сигнала определенного уровня строб-импульсы с выхода блока 8, осуществляющего усиление сигнала, сравнение его с положительным порогом и формирование строб-импульса в момент превышения сигнала этого порога, сбрасывает триггер 13. По достижении заднего фронта сигнала инвертора 6 он его преобразует в передний фронт, при котором блок 7, имеющий отрицательный порог сравнения, равный по модулю порогу блока 8, формирует строб-импульс, который сбрасывает триггер 12. Сброс триггеров останавливает счет в счетчиках через соответствующие элементы И. Pulse generator 5 excites a piezoelectric plate 2 or 3 depending on the coordinate being measured (x or y, respectively), at the same time triggers 12 and 13 are cocked from the generator through the element OR 10, the counters 17 and 18 are reset, and the elements And 15 and open 16, while running the count in the counters from the generator 14 pulses of filling. After a time corresponding to the distance from the pathogen (2 or 3) to the receiver 4, the first positive half-wave reaches the last and appear at the inputs of block 8 and block 7 through voltage inverter 6 of different signs. When the amplitude of the signal reaches a certain level, the strobe pulses from the output of block 8, which amplifies the signal, compares it with a positive threshold and the formation of a strobe pulse when the signal exceeds this threshold, resets trigger 13. Upon reaching the trailing edge of the signal of inverter 6, it converts it to leading edge, at which block 7, having a negative comparison threshold equal to the threshold of block 8, forms a strobe pulse that resets trigger 12. Resetting triggers stops counting in the counters via the corresponding existing elements of I.

Таким образом, в счетчиках формируются коды, соответствующие интервалам времени t₁ и t_2, которые затем складываются на первом сумматоре 19 с сигналом от инвертора 11, и сумма передается со сдвигом на один разряд вправо (что в двоичной системе счисления соответствует делению на два) в сумматор 23, который складывает ее с кодом от наборного поля (группа кодовых переключателей, положение каждого задает значение логического "0" или "1"), который соответствует временному интервалу T/4 в обратном коде, где Т - период сигнала, поступающего от приемника 4.Thus, codes are generated in the counters corresponding to the time intervals t ₁ and t _2, which are then added to the first adder 19 with a signal from the inverter 11, and the sum is transmitted with a shift of one bit to the right (which in binary notation corresponds to division by two) in the adder 23, which adds it with the code from the dialed field (a group of code switches, the position of each sets the value of the logical "0" or "1"), which corresponds to the time interval T / 4 in the reverse code, where T is the period of the signal coming from receiver 4.

Сложение происходит по сигналу от элемента 21 задержки, который задерживает сигнал от инвертора 11 на время, равное времени срабатывания сумматора, и результат передается в регистр, который принимает его по синхросигналу от второго элемента 22 задержки, аналогичного элементу 21. Addition occurs according to the signal from the delay element 21, which delays the signal from the inverter 11 by a time equal to the operation time of the adder, and the result is transmitted to the register, which receives it by the clock signal from the second delay element 22, similar to element 21.

Таким образом, сложение содержимых счетчиков и деление результата на два дает код, пропорциональный интервалу времени (t₁ + t₂)/2, который равняется временному интервалу, соответствующему истинной координате t₄ плюс T/4, т.е.Thus, adding up the contents of the counters and dividing the result by two gives a code proportional to the time interval (t ₁ + t ₂ ) / 2, which is equal to the time interval corresponding to the true coordinate t ₄ plus T / 4, i.e.

= t₄+

, отсюда следует
t₄=

_

.

= t ₄ +

, this implies
t ₄ =

_

.

Операция вычитания T/4 осуществляется прибавлением его обратного кода к коду, полученному от первого сумматора 19. The subtraction operation T / 4 is carried out by adding its inverse code to the code received from the first adder 19.

Погрешность, возникающая от дестабилизирующих факторов, обусловливается отсутствием инвариантности сигналов, полученных от приемника 4 (в данном случае интересует первая положительная полуволна). Сигналы одинаковой формы и частоты с разными амплитудами регистрируются компаратором в разные моменты времени, что является погрешностью. Интересующий сигнал является симметричным и можем определить интервал времени до поступления его вершины точно независимо от его амплитуды. Вычитанием из него T/4 получают интервал времени, точно соответствующий истинной координате. Таким образом, по сравнению с базовым объектом в предлагаемом устройстве обеспечивается повышение точности. The error arising from destabilizing factors is due to the lack of invariance of the signals received from receiver 4 (in this case, the first positive half-wave is of interest). Signals of the same shape and frequency with different amplitudes are recorded by the comparator at different points in time, which is an error. The signal of interest is symmetric and we can determine the time interval until its peak arrives exactly regardless of its amplitude. Subtracting T / 4 from it, we obtain a time interval that exactly corresponds to the true coordinate. Thus, in comparison with the base object in the proposed device provides improved accuracy.

Claims

DEVICE FOR READING GRAPHIC INFORMATION, containing a tablet with two piezoelectric emitters installed on its perpendicular sides, a coordinate pickup with a piezoelectric receiver, two gate pulse generating units, a time interval generating unit with two AND elements, a pulse generator, the first and second outputs of which are connected to the inputs corresponding piezoelectric emitters, characterized in that it introduced an analog inverter connected between the output of the piezoelectric the receiver of the coordinate remover connected to the input of the first block of the formation of the strobe pulses and the input of the second block of the formation of the strobe pulses, and the block of the formation of time intervals additionally contains an OR element, two triggers, a NOT element, a pulse generator, two counters, a code switch block and a register, the output of which is the output of the device, the clock input of the register is connected to the output of the second delay element, and the information input is connected to the output of the second adder, which allows the input of is connected to the input of the second and the output of the first delay elements, the first information input is to the output of the code switch block, and the second information input is to the output of the first adder, the permitting input of which is connected to the input of the first delay element and the output of the element NOT, and the first and second information inputs - with the outputs of the first and second counters, respectively, the counting inputs of which are connected to the outputs of the first and second AND elements, respectively, and the reset inputs - to the output of the OR element and S-inputs of the first and second triggers, R- the input of the first trigger is connected to the output of the first block of the formation of the strobe pulses and the input of the element And, the R-input of the second trigger is connected to the output of the second block of the formation of the strobe pulses, the input of which is connected to the output of the piezoelectric receiver of the coordinate picker, and the outputs of the pulse generator of the device are connected to the inputs of the element OR block for the formation of time intervals.