SU1451742A1 - Устройство дл считывани графической информации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  ввода графической информации в ЭВМ, например, в составе систем автоматизированного про.ектировани . Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности считывани  графической информации. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известное устройство, содержащее координатньп матричный планшет с двум  группами параллельных сеток - координатных шин, съемник координат, формирователь опорных сигналов, блок управлени , аналоговые коммутаторы, блоки формировани  сигналов фазового рассогласовани , блоки формировани  кодов координат, амплитудные компараторы, элементы И, введены элемент И, аналоговый ключ и втора  считывающа  катушка индуктивности съемника координат, индуктивно св занна  с первой катушкой съемника координат. При этом достигаетс  повышение достоверности считывани  графической информации путем исключени  сбойных ситуаций при считывании информации с носителей, отличающихс  по толщине. 9 ил. о S (/)

Description

ел

tarn. Ч

4

N0

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  автоматизированного ввода графической информа- ции в ЭВМ.

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности считывани  за счет исключени  сбойных ситуаций при считывании информации с носителей, отличающихс  по толщине.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональна  схема формировател  опорных сигналов; на фиг. 3 - схема координат- ного матричного плашета; на фиг. 4 - функциональна  схема блока формировани  кодов координат; на фиг.5 - функциональна  схема аналогового коммутатора; на фиг. 6 - функциональ на  схема блока управлени ; на фиг. 7 - функциональна  схема блока формировани  сигналов фазового рассогласовани ; на фиг. 8 - амплитудно координатные характеристики сигна- лов, снимаемых с выходов, аналоговьк коммутаторов на фиг. 9 - временные диаграммы, по сн кнцие работу мостового переключател  и коммутацию считывающих катушек индуктивности.

Устройство содержит координатньм матричный планшет 1 с сетками параллельных ортогонально ориентированных , последовательно соединенньк координатных шин, формирователь 2 опорных сигналов, съемник 3 координат , первый 4 и второй 5 блоки формировани  сигналов фазового рассогласовани , первый 6 и второй 7 блоЛи формировани  кодов координат, блок 8 управлени , первьш 9 и второй 10 аналоговые коммутаторы, первый 11 и второй 12 амплитудные компараторы, первьш 13, второй 14 и третий 15 элементы И и аналоговый ключ 16.

Формирователь опорных сигналов содержит генератор 17 тактовых импульсов , первый счетчик 18, формирователь 19 синусоидального сигнала

Координатный матричньш планшет содержит сетки 20 - 23i параллельных ортогонально расположенньк, последовательно соединенных координатных

шин.

Блок формировани  кодов координа содержит первую 24 и вторую 25 группы элементов И, регистр 26, второй счетчик 27, элемент 28 управлени .

четвертый элемент И 29, элемент ИЛИ 30 и элемент 31 задержки.

Аналоговьш коммутатор содержит распределитель 32 импульсов, первую 33 и 34 и вторую 35 и 36 группы аналоговых ключей, мостовой переключатель 37, первый триггер 38 и первый усилитель 39.

Блок управлени  содержит второй 40, третий 41 и четвертый 42 триггеры , кнопку 43, инвертор 44, п тый 45, шестой 46 и седьмой 47 элементы И.

Блок формировани  сигналов фазового рассогласовани  содержит резистор 48, конденсатор 49, второй усилитель 50, фильтр 51 и третий амплитудный компаратор 52.

Устройство работает следующим образом .

При выводе центра съемника 3 координат , совмещенного с мапштной осью первой и второй катушек индуктивности , в считываемую точ-ку графического изображени , расположенную в направлении измер емой координаты Х(У), например, в i-й (j-й) зоне пол  считывани , и включении устройства (элементы включени  не показаны ) генератором 17 тактовых импульсов формировател  2 опорных сигналов начинает вырабатыватьс  последовательность тактовых импульсов, циклически заполн юща  счетчик 18, а на выходах триггеров старшего разр да и предшествующего ему разр да формируютс  периодические двухуровневые опорные сигналы. При этом в счетчике 27 числа зон блока 6(7) формировани  кодов координат Х(У) установлен максимальный код, триггеры 40-42 блока 8 управлени  установлены в нулевое состо ние, аналоговый ключ 16 закрыт, аналоговые ключи 33-36 аналогового коммутатора 9(10) также закрыты.

Поступа  на вход формировател  19 синусоидального сигнала (выполненного , например, по схеме фильтра первой гармоники опорного сигнала), опорный сигнал, поступающий с выхода триггера старшего разр да суммирующего счетчика 18, преобразуетс  в синусоидальный сигнал, который с его выхода поступает на первую считывающую катушку индуктивности съемника 3 координат и на вход аналогового ключа 16.

Протекание по первой катушке электрического тока вызывает в окружающем пространстве над сетками 20-23 координатных шин планшета 1 периодическое электромагнитное поле, симметрично распределенное относительно магнитной оси первой считывающей катушки индуктивности.

Амплитудно-координатные характеристики (фиг. 8) взаимодействующих систем (перва  и втора  считывающие катушки индуктивности и сетка 20(22), а также указанные катушки и сетка 21(23) представл ют собой функции, близкие к синусоидальным благодар  выбору их геометрических параметров (радиусы катушек, период укладки сеток 20-23 координатных шин). Поэтому сигналы на выходах сеток 20,21, и 22,23  вл ютс  практически синусо-.;. идальными функци ми пространственной переменной Х(У) и времени t.

Поступа  на входы блока 4(5) форв остальные  чейки буферного регистра 26. Описанный процесс повтор етс  синхронно с частотой сигнала фазового рассогласовани  до момента нажати  оператором на кнопку 43 Отсчет , по которому производитс  считывание координат.

При нажатии оператором на кноп- 10 ку 43 Отсчет очередной единичньй перепад проинвертированного инвертором 44 опорного сигнала, поступающего на третий вход блока 8 управлени  с информационного выхода (вы- 15 хода триггера старшего,разр да) формировател  2 опорных сигналов, устанавливает триггеры 40-42 блока В управлени  в единичное состо ние. Единичный отсчетный сигнал, выраба- 20 тываемый при этом на единичных вы- , ходах указанных триггеров, подготавливает элемент И 45(46) к пропусканию единичных и myльcoв опорного сигнала на четвертый вход блоПогтупа  на входы олика чч-)/ мировани  сигналов фазового рассогла- 25 ка 6(7) формировани  кодов коордисовани , указанные сигналы векторно нат и на --;™ -°J/« ° ° суммируютс  в общей точке соединени  коммутатора 9(10). При совпадении 48 и конденсатора 49 кана- отсчетного сигнала с единичным уров- ла ) Суммарный сигнал, усиленнь,й нем первого по счету опор усилителем 50 и отфильтрованный филь-ЗО него сигнала элемента И 45(46) вы трГз блока 4(5) представл ет собой рабатываетс  первьй по счету еди- синусоидальный сигнал с линейно измен ющейс  фазой, пропорциональной удалению центра съемника 3 координат от границы качала i-й (j-й) зоны считывани , в пределах которой расположена считываема  тоЧка графичес35

кого изображени . Сформированньш амплитудным компаратором 52 упом нутый

ничный сигнал, который поступает на четвертый вход блока 6(7) формировани  кодов координат и через элемент ИЛИ 30 фиксирует в счетчике 27 числа зон нулевой код. Одновременно этот же сигна.и поступает на счетный вход аналогового коммутатора 9(10), измен   состо ние распределител  32

плитудным компаратором э упомииу.ь.. „мпульсов. При этом вк аючаетс  пер- сигнал в форме двухуровневого сигна- 40 «мпульс Р ,,.,,о,,«

ла фазового рассогласовани  с выхода блока 4(5) поступает на первый вход блока 6(7) формировани  кодов координат . Пройд  через открытый по перва  пара из двух групп аналоговых ключей (ключи 33 и 34) и на вход амплитудного коьшаратора 11(12) через мостовой переключатель 37 и усилидинат . Пройд  через открытый по пеупоступает амплитудно-модувому входу элемент И 29 на управл - 45 ,,, ,гнал первой зоны счиющий вход блока 24 элементов И, ука- занньш сигнал единичным фронтом заносит содержимое счетчика 18, пропорциональное удалению центра съемника 3 координат от границы начала i-й (j-й) зоны с точкой считывани , в соответствуюш 1е  чейки регистра 26. Через некоторое врем , определ емое параметрами элемента 31 задержки, задержанный сигнал фазового рассогласовани  поступает на управл ющий вход блока 25 элементов И блока 6(7) формировани  кодов координат и заносит содержимое счетчика 27 числа зон

50

55

лированны сигнал первой зоны тывани , снимаемый с дополнительных выходов а, ,bi) сетки 20(22) координатных шин (a mлитyднo-кoopди- натна  характеристика, отвечающа  этому случаю, показана на фиг.8,а).

В момент времени, соответствующий первому полутакту первого папуперио- да импульса опорного сигнала, подключена только перва  считывающа  катушка индуктивности. Пусть сигнал на выходе аналогового коммутатора 9(10) не достигает установленного уровн  опорного напр жени  Uob ам1742

в остальные  чейки буферного регистра 26. Описанный процесс повтор етс  синхронно с частотой сигнала фазового рассогласовани  до момента нажати  оператором на кнопку 43 Отсчет , по которому производитс  считывание координат.

При нажатии оператором на кноп- 10 ку 43 Отсчет очередной единичньй перепад проинвертированного инвертором 44 опорного сигнала, поступающего на третий вход блока 8 управлени  с информационного выхода (вы- 15 хода триггера старшего,разр да) формировател  2 опорных сигналов, устанавливает триггеры 40-42 блока В управлени  в единичное состо ние. Единичный отсчетный сигнал, выраба- 20 тываемый при этом на единичных вы- , ходах указанных триггеров, подготавливает элемент И 45(46) к пропусканию единичных и myльcoв опорного сигнала на четвертый вход бло - 25 ка 6(7) формировани  кодов коордиат и на --;™ -°J/« ° ° коммутатора 9(10). При совпадении отсчетного сигнала с единичным уров- нем первого по счету опор него сигнала элемента И 45(46) вы рабатываетс  первьй по счету еди-

ничный сигнал, который поступает на четвертый вход блока 6(7) формировани  кодов координат и через элемент ИЛИ 30 фиксирует в счетчике 27 числа зон нулевой код. Одновременно этот же сигна.и поступает на счетный вход аналогового коммутатора 9(10), измен   состо ние распределител  32

„мпульсов. При этом вк аючаетс  пер- «мпульс Р ,,.,,о,,«

„мпульсов. При этом вк аючаетс  пер- «мпульс Р ,,.,,о,,«

ва  пара из двух групп аналоговых ключей (ключи 33 и 34) и на вход амплитудного коьшаратора 11(12) через мостовой переключатель 37 и усилипоступает амплитудно-модупоступает амплитудно-моду45 ,,, ,гнал первой зоны счи50

55

лированны сигнал первой зоны тывани , снимаемый с дополнительных выходов а, ,bi) сетки 20(22) координатных шин (a mлитyднo-кoopди натна  характеристика, отвечающа  этому случаю, показана на фиг.8,а).

В момент времени, соответствующи первому полутакту первого папуперио да импульса опорного сигнала, подключена только перва  считывающа  катушка индуктивности. Пусть сигнал на выходе аналогового коммутатора 9(10) не достигает установленного уровн  опорного напр жени  Uob амплитудного компаратора 11(12). Тогда в течение второго полутакта этого же полупериода импульса опорного сигнала дополнительно коммутируетс  втора  считывающа  катушка индуктивности (фиг. 8,6)-.. Подключение второй считывающей катушки индуктивности производитс  при поступлении на вход аналогового ключа 16 через элемент И 15 единичных сигналов, дважды за период опорного сигнала снимаемых с дополнительного выхода формировате- л  2 опорных сигналов (фиг. 9, а,б),. Если в течение второго полутакта сигнал на выходе аналогового коммутатора- 9(10) также не достигает установленного уровн  опорного напр жени  амплитудного компаратора 11(12), то на выходах указанных компараторов сигнал сравнени  не по вл етс  и триггер 40(41) остаетс  в исходном состо нии. Поэтому очередным единичным импульсом опорного сигнала, поступающим на четвертьш вход блока 6(7) формировани  кодов координат и на счетный вход аналогового коммутатора 9(10), к содержи- мому счетчика 27 числа зон добавл етс  единица, фиксиру  в нем код, соответствующий второй по счету зоне пол  считывани  в направлении измерени  Х(У). При этом коммутируетс  следующа  пара аналоговых ключей (34,35) аналогового коммутатора 9(10), подключа  к входам мостового переключател  37 дополнительные выходы а,,а(Ь,Ь2) сеток 20(22) координатных шин, причем в дальнейшем при работе устройства все ключи комму- . тируютс  попарно со сдвигом на единицу в сторону увеличени  с поступлением каждого последующего импульса опорного сигнала.

Описываемый процесс циклически повтор етс  до того момента, пока один из амплитудно-модулированных сигналов i-й зоны пол  считывани , снимаемый с i-ro дополнительного выхода а,-(Ь,0 сетки 20(22) координатных шин, приведенный к одноименному уровню мостовым переключателем 37 (фиг. 9,в) и усиленный усилителем 39 аналогового коммутатора 9(10), не превысит установленного уровн  опорного напр жени  U . При этом в дальнейшей работе устройства возможны два случа .

Первый случай отвечает положению съемника 3 координат в пределах зоны i (J) с точкой считывани  (в частном случае i j) в направлении измерени  Х(У), при котором на выходе амплитудного компаратора 11(12) по вл етс  единичный сигнал сравнени  в момент коммутации только первой

считывающей катушки индуктивности. К этому моменту в счетчике 27 числа зон блока 6(7) формировани  кодов координат зафиксирован код числа i-1 (j-1). Сигнал сравнени  с выхода

амплитудного компаратора 11(12), поступа  на первый (второй) вход блока. 8 управлени , устанавливает триггер 40 (41) в нулевое состо ние (триггер 40 устанавливаетс  в нулевое состо ние на i-м такте опорного сигнала, триггер 41 - на j-м), при этом элемент И 45(46) блокирует дальнейшее прохождение импульсов опорного сигнала на счетный вход

аналогового коммутатора 9(10) и на четвертый вход блока 6(7) формировани  кодов координат, а элементом И 47 вырабатываетс  единичный сигнал сов- падени , которым триггер 42 устанавливаетс  в нулевое состо ние. Единичный сигнал с нулевого и нулевой сигнал с единичного выходов триггера 42 поступают через первьй и четвертьш выходы блока 8 управлени 

соответственно на третий вход блока 6(7) формировани  кодов координат и на второй вход элемента И 15. По этим сигналам блокируетс  включение второй считывающей катушки индуктивности сьемника 3 координат, а элемент И 29 блока 6(7) формировани  кодов координат оказываетс  подготовленным к пропусканию единичного сигнала фазового рассогласовани . ОчереднЫми импульсами сигнала фазового рассогласовани , поступающими на первьш вход блока 6 (7) формировани  кодов координат, элементом И 29 вырабатываютс  единичные управл юш 1е

сигналы, поступающие на управл ющий вход блока 24 элементов И и через элемент 31 задержки на управл ющий вход блока 25 элементов И. Единичным уровнем сигнала фазового рассогласовани , снимаемого с выхода элемента И 29 блока 6(7)формировани  кодов координат и задержанного схе- мой 31 задержки сигнала фазового рассогласовани , осуществл етс  пере71/4

дачл кодов счетчккз 18 фор№1ровате- л  2 опорных сиг-налов и кода счетчика 27 числа зон в соответствующие  чейки регистра 26. К моменту окончани  переходных процессов в буферном регистре 25 каждого канала формировани  кодов координат оказываетс  зафиксированным код координаты Х(У) считываемой точки графического изображени . На этом формирование истинного значени  кодов координаты Х(У) считываемой точки заканчиваетс . Код координаты Х(У), зафиксированный в  чейках буферного регистра 26 блока 6(7) формировани  кодов координат состоит из кода младших разр дов, занесенных с выхода счетчика 18 формировател  2 опорных сигналов, отвечающего рассто нию от считываемой точки до начала границы зоны i (j) ее расположени , и кода старших; разр дов , соответствующего рассто нию от оси ОХ (ОУ) координатной системы планщета 1 до упом нутой границы зоны i (J) с точкой считывани .

Второй случай соответствует положению съемника 3 координат, при котором на выходе амплитудного компаратора 11(12) по вл етс  единичный сигнал сравнени  в момент коммутации второй считывающей катушки индуктивности . Это свидетельствует о том, что считываема  точка графического изображени  находитс  либо в ближайшей окрестности границы конца i-й (j-й) зоны пол  считывани  планшета 1, либо в ближайшей окрестности границы начала (1+1)-й (3+1)-й зоны (по направлению координаты Х(У| . Имеюща  место неопределенность св зана с непрерывностью амплитудно- координатных характеристик (фиг. 8, д,е). Дл  устранени  этой неопределенности в устройстве используетс  дополнительна  информаци  о состо нии триггера старшего разр да кода точного отсчета регистра 26(фиг.8,ж) характеризующего положение считываемой точки относительно границ ее расположени . Положению считываемой точки в пределах ближайшей к оси координат половины каждой зоны считывани  отвечает единичное значение сигнала на выходе триггера старшего разр да инверсного кода точного отсчета , положению,занимаемому считывемой точкой в пределах другой половины каждой зоны считывани  - нуле .

5

0

5

0

5

0

45

50

55

вое значение сигнала указанного триггера старшего разр да инверсного кода точного отсчета. Исключение неопределенности производитс  следующим образом.

Единичный сигнал сравнени  с выхода амплитудного компаратора 11(12) и сигнал с выхода триггера старшего разр да блока 6(7) формировани  кодов координат поступают на первый и второй входы элемента И 13(14). Если при зтом на втором входе элемента 13(14) присутствует единичный сигнал, снимаемьй с инверсного выхода триггера старшего разр да, это свидетельствует о том, что считьшаема  точка находитс  в пределах начала (1+1)-й (+1)-й зоны считывани . Тогда единичный сигнал совпадени  с элемента И 13(14) поступает на п тый вход блока 6(7) формировани  кодов координат и далее через элемент ИЛИ 30 на суммирующий вход счетчика 27 числа зон. В результате в счетчике фиксируетс  код числа i (j), от- вечаюш ий действительному значению номера зоны, в пределах которой находитс  считываема  точка. Если же на втором входе элемента И 13(14) присутствует нулевой сигнал, снимаемый с инверсного выхода триггера старшего разр да, это свидетельствует о том, что считываема  точка находитс  в пределах конца i-й (j-й) зоны считывани , которой соответствует код числа i-1 (j-1). Дальнейша  работа устройства осуществл етс  аналогично первому случаю.

Таким образом,устройство дл  считывани  графической информации, обладав т всеми преимуществами, присущими устройствам , основанным на фазовых методах считывани  координат, и позвол ет с высокой -достоверностью считывать координаты точек графических изображений в абсолютных значени х. Предлагаемое устройство работает с перекрытием по зонам, приблизительно сое-, тавл ющим с/ d/2 (фиг.9,г), что при ширине зоны d 25,6 мм составл ет около 12 мм, что существенно больше прототипа ( 1,5 - 2 мм). Наличие такой широкой зоны перекрыти  исключает сбойные ситуации, присущие устройству-прототипу, как от , вли ни  толщины носител  графической информации, так и от вли ни  краевого эффекта.

Фи&1

(uaZ

Фие.5

Фиг. 5

ff

Hh

V

n n П n П П П

фиг

X(Y)

a

г

П П П П Г

.ff

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для считывания графической информации, содержащее коор- · _с динатный матричный планшет с двумя группами параллельных сеток, формирователь опорных сигналов, выходом синусоидального сигнала подключенный к первой считывающей катушке съем- ю ника координат, индуктивно связанной с координатными сетками планшета, первый и второй блоки формирования сигналов фазового рассогласования, соединенные входами с выходами соот- 15 ветствующих групп сеток, первый и второй блоки формирования кодов координат, синхронизирующими входами соединенные с выходами соответствуюпд1х блоков формирования сигналов фазо-' 20 вого рассогласования, информационные входы которых подключены к информационному выходу формирователя опорных сигналов, блок управления, первый выход которого подключен к 25 первым управляющим входам первого и второго блоков формирования кодов координат, первый и второй аналоговые коммутаторы, счетные входы которых подключены соответственно к второму 30 и третьему выходам блока управления и к вторым управляющим входам первого и второго блоков формирования кодов координат, а информационные входы соединены с дополнительными выхода- ₃₅ ми сеток матричного планшета, первый и второй элементы И, выходы ко торых соединены с информационными входами соответственно первого и второго блоков формирования кодов координат, первый и второй амплитудные компараторы, информационные входы которых соединены соответственно с первым и.вторым информационными входами блока управления и соответствующими выходами первого и второго •аналоговых компараторов, выходы соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к дополнительным выходам соответственно первого и второго блоков формирования кодов координат, третий информационный вход блока управления соединен с информационным выходом формирователя опорных сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности считывания, в него введен третий элемент И, первым входом соединенный с дополнительным выходом формирователя опорных сигналов, а вторым входом соединенный с четвертым выходом блока управления,аналоговый ключ, информационный вход которого соединен с выходом синусоидального сигнала формирователя опорных сигналов, а управляющий вход соединен с выходом третьего элемента И, и вторая считывающая катушка, подключенная к выходу аналогового ключа и концентричес- . ки расположенная относительно первой катушки.

   (риг. 2

   Фиг.З

   А А. Л А А

   Фие.б

   1 > .> i 7 4 2

   Отсчет cpu2.7

   Фи.З • 1451742 •а»

   Фиг. 9