SU805368A1 - Устройство дл считывани гра-фичЕСКОй иНфОРМАции - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  ввода графи- . ческой информации в электронные вычислительные машины.

Известны устройства дл  считыван графической информации, содержащие планшет, по поверхности которого распределены две группы взаимно перпендикул рных токопровод щих рамок , соединенных с коммутаторами, которые осуществл ют последовательный во времени опрос рамок токовыми импульсами, съемник, осуществл ющий съем информации с носител , закрепленного на планшете, блок определен ,и  поправки, соединенный со съемником и предназначенный дл  определени  координаты точки, наход щейс  в области между соседними рамками, счетчики координат, блокtмасштабировани ,, предназначенный дл  форми„ ювани  координаты измер емой точки в необходимом масштабе, блок управлени , генератор одиночных импульсо и пусковую кнопку i.

Недостатком известного устройств  вл етс  его невысока  точность, определенна  шагом концентрических кольцевых обмоток на съемнике.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  , устройство дл  считывани  графи- . ческой информации, содержащее планшет с координатными шинами, съемник координат, генератор синусоидальных колебаний, выход которого подключен к одним из входов фазовых детекторов . Устройство содержит также фа0 зовращающие линейки, соединенные с генераторами синусоидальных колебаний 12) .

Недостатком этого устройства  вл етс  то, что при прохождении сигнала от начала фазовращающей линейки к ее концу происходит его затухание, что ухудшает линейность характеристики преобразовани , так как дл  линейного распределени  фазы

0 сигнала между двум  соседними шинами необходима не только фазова , но и амплитудна  симметри  сигналов, воспринимаемых от diiH, наход щихс  по обе стороны от зондируемой.

5 Указанное нарушение линейности ведет

к понижению точности работы устрой . ства.

Цель изобретени  - повышение точности устройства.

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство содержит блоки .формировани  дискретного и кусочноаналогового сигналов и блоки определени  координат, а координатные шины выполнены в виде групп периодически повтор ющихс  вдоль координатных осей пр моугольных петлевых обмоток с посто нной высотой и переменной шириной каждой петли в обмотках, геометрические центры пр моугольных обмоток отдельных груп смещены друг относительно друга по соответствующей координатной оси,прчем из концов пр моугольных петлевых обмоток каждой группы подключен к другим входам фазовых детекторов, выходы которых соединены со входами блоков формировани  дискретных и кусочно-аналоговых сигналов, выходы которых подключены к соответствующи входам блоков определени  координат а выход генератора синусоидальных колебаний подключен к съемнику координат .

Кроме того, в предлагаемом устройстве каждый из блоков формировани  дискретных и кусочно-аналоговых сигналов содержит ключи, разв зывающий и парафазный усилители, нуль-органы, многофазный и счетный. триггеры и логический элемент ИЛИ, причем входы блоков подключены ко входам нуль-органов и первым входам одних из ключей, вторь е входы которых соединены с выходами многофазного триггера, а выходы через разв зывающий усилитель - с первым входом другого ключа, второй вход которого подключен к выходу счётного триггера, а выходы через парафазный усилитель - к одному из выходов блока, другой выход которог соединен со входом счетного триггера и выходом логического элемента ИЛИ/ входы которого подключены к выходам многофазного триггера, входы которого соединены с выходами нуль-органов, а каждый из блоков определени координат содержит ревесивный счетчик, преобразователь код - напр жение, компаратор знака, сумматор и источник опорного напр жени , выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с одним из входов блока и входом компаратора знака, выход которого подключен к первому входу реверсивного счетчика второй вход которого соединен с. другим.входом блока, выход которого подключен к выходу cyNJnaTOpa, трети вход которого соединен с выходом преобразовател  код - напр жение, вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 расположение трех координатных .

кат.ушечных групп дл  определени  одной координаты; на фиг. 3, 4 и 5 временные диаграммы-сигналов, по сн ющие работу устройства.

Устройство (фиг.1) содержит планшет 1, съемник 2 координат, генератор 3 синусоидальных колебаний шесть фазовых детекторов (фазочувствительных выпр мителей) 4-9, два блока 10 и И формировани  дискретных и кусочно-аналоговых сигналов и два блока 12 и 13 определени  координат.

Планшет 1 изготовлен из изол ционного материала, на поверхности которого вырезаны пазы с определенным шагом, например равным 1/6 ширины катушки, имеющей 3 пр моугольные петлевые обмотки по координатам X и У соответственно. Дл  определени  горизонтальной координаты используютс  три группы обмоток, уложенных в пазы и сдвинутых друг относительно друга на 2/3 ширины катушки. Координатные катушки имеют периодически повтор ющуюс  форму и дл  увеличени  линейности .характеристики преобразовани  выполнены в виде вложенных друг в друга пр моугольных петель. Перпендикул рно к первым уложены другие три группы катушек дл  определени  вертикальной координаты (фиг.2).

На поверхности планшета 1 укладываетс  тонкий изол ционный лист, на который крепитс  носитель информации . Выходы координатных катушек подключены ко входам фазовых детекторов 4 .- 9. Съемник 2, предназначенный дл  возбуждени  координатных катушек, имеет форму карандаша , на оконёчник которого намотана возбуждающа  катушка, записываема  током генератора 3 синусоидальных колебаний. Кроме того, генератор 3 подключен к опорным входам фазовых детекторов 4 - 9, которые предназначены дл  демодулировани  наводимой в координатных катушках ЭДС взаимоиндукции и подавлени  паразитных сигналов извне. Зависимости демодулированных сигналов Ц,х/ Огх Чзх -ly , Ujy от перемещени  съемника 2 вдоль координаты X и У имеют вид, показанный на фиг. 3 а дл  координат X. Показанные на фиг. 3,а зависимости демодулированных сигналов от перемещени  получены за счет того, что группы координатных катушек имеют периодически повтор ющуюс  форму (фиг. 2)-.

Блоки 10 и 11 предназначены дл  формировани  дискретных и кусочно60 аналоговых сигналов . и , по казанных на фиг. 3 б, и выделени  дискретных импульсов Uc(x и в моменты времени, когда демодулированные сигналы U, 1}, , U,y, , ОЗУ

65 фазовых детекторов 4-9 достигают. нулевого уровн  (на фиг. 3 а,3 в показаны сигналы дл  координаты X). Блоки 10 и 11 содержат три ключа 14 - 16, три нуль-органа 17 - 19, многофазный триггер 20, логический элемент ИЛИ 21, разв зывающий усили тель 22, четвертый ключ 23, парафаз ный усилитель 24, счетный триггер 2 Три ключа 14 - 16 подключают демодулированный сигнал ц, Uj, фазовых детекторов 4 - б к усилител 22, если на управл ющие входы ключей 14 - 16 поступают управл ющие импульсы из многофазного триггера 2 ( фиг. 3 в, г, д). Нуль-органы l7 - 19 формируют высокие потенциал при переходе измен ющихс  демодулированных сигналов фазовых детекторо 4-6 через нулевые уровни. Многофазный триггер 20 управл ет работой ключей 14 - 16 и элементом ИЛИ 21. Высокий потенциал имеет только тот выход многофазного триггера 20, на соответствующий вход которого не подаетс  короткий импульс от нульорганов 17 - 19. Таким образом, со входом усилител  22 соедин етс  та группа координатных катушек, на выходе которой сигнал переходит через нулевой уровень. Элемент ИЛИ 21 формирует дискретный выходной сигнал Udxпоказанный на фиг. 3 в, в виде коротких импульсов при поступлении импульсов со входа многофазного триггера 20, а тем самым при прохождении сигнала в любой группе катушек через нулевой уровень, Усилитель 22 предназначен дл  разв зки выходных цепей трех ключей . 14 - 16 и входа четвертого ключа 2 Как видно из фиг. 3 а, чтобы получить нужную кусочно-аналоговую характеристику , показанную на фиг. 3 1адо инвертировать отрицательные наклоны при движении слева направо, а при противоположном движении надо инвертировать положительные наклоны Таким образом, при движении съемник 2 парафазный усилитель 24 должен мен ть знак коэффициента усилени  после каждого дискретного импульса Udx элемента: ИЛИ 21. При движении съемника 2 вправо вдоль оси X после поступлени  первого дискретного импульса (Фиг. 3 в) на выходе триггера 25 со счетным входом имеет ,с.  нулевой уровень 025 (фиг. 3 г) ; так как управл ющий сигнал 1)25 имеет нулевой уровень, четвертый ключ 23 переводит входной сигнал к выходу, и выходной сигнал третьей группы катушек соедин етс  с инвертирующим входом парафазного усилите . л  24. Как видно из фиг. 3 е, коэффициент усилени  парафазного усилит л  24 имеет отрицательный знак, и отрицательный.наклон характеристи ки инвертируетс  в положительный. При поступлении следующего дискретного импульса , на выходе триггера 25 со счетным входом по вл етс  сигнал U25 (фиг. 3 г) с положительным уровнем, который переводит четвертый ключ 23 в предыдущее положение. Таким образом, на неинвертирующий вход парафазного усилител  24 поступает сигнал с выхода второй группы катушек. Коэффициент усилени  парафазного усилител  24 имеет положительный знак (фиг. 2 е), и кусочноаналогова  характеристика преобразовани  имеет положительный наклон. При дальнейшем передвижении съемника 2 вправо вдоль оси X осуществл ютс  аналоговые переключени  четвертого ключа 23. Если достигнувший точки 3 (фиг. 3 а) съемник 2 начинает двигатьс  влево, то в точке О, измен ющийс  выходной сигнал третьей группы катушек равен нулю, однако многофазный триггер 20 не мен ет своего состо ни ,так как нуль-орган 19 выдает высокий потенциал на те же входы многофазного триггера 20. Таким образом , на выходе элемента ИЛИ, 21 дискретный сигнал UcJx не по вл етс  и триггер 25СО счетным входом не мен ет своего состо ни  (фиг. 3 д). На выходе парафазного усилител  24 имеетс  сигнал орицательной по-л рности . При дальнейшем передвижений съемника 2 влево на выходе элемента 21 по вл етс  дискретный сигнал и,3х, который мен ет состо ние триггера 25 (фиг. 3 д), и четвертый ключ 23 подключает выходной сигнал первой группы катушек к инвертирующему входу парафазного усилител  24. Коэффициент усилени  парафазного усилител  24 имеет отрицательный знак (фиг. 3 ж). Таким образом, усочно-аналогова  характеристика преобразовани  имеет отрицательные наклоны. При дальнейшем передвижении съемника 2 влево осуществл ютс  аналогичные переключени  четвертого ключа 23. Кусочно-аналоговый сигнал кроме информации о положении съемника 2 между позици ми (то есть в интервале между двум  дискретными импульсами Ud, (фиг. 3 б, 3 в) несет информацию о направлении перемещени , амплитуда которого превышает одну позицию. При перемещении вправо этот сигнал имеет только положитель ную пол рность, а при движении влево - отрицательную. Блоки 12 и 13 предназначены дл  формировани  аналоговых сигналов и, Uy, соответствующих полному перемещению.съемника 2 по горизонтальной и вертикальной координатам. Оба аналоговые сигнала Ux, Uy выдаютс  одновременно. Блоки 12 и 13 определени  координат (фиг. 1) содержат реверсивный счетчик 26, компаратор 27 знака. преобразователь 28 код - напр жение , источник 29 опорного напр жени  и сумматор 30. Реверсивный сче чик 26 предназначен дл  суммировани  и вычитани  дискретных импульсов Компаратор 27 знака предназначен дл  управлени  работой реверсивного счетчика 26. Преобразователь 28 код - напр жение предназначен дл  преобразовани  содерж мого реверсивного счетчика 26 в напр жение. Источник 29 опорного напр жени  предназначен дл  формировани  опорного напр жени  . С матор 30 предназначен дл  суммировани  сигналов Чцдх , U2g . Устройство работает следующим образом. Допустим, что в момент времени съемник 2 находитс  в центре коорд нат. При помощи цепи сброса реверСИВН1ЛЙ счетчик 26 и многофазный триггер 20 устанавливаютс  в исход ное состо ние. Таким образом, как видно из эпюр (фиг. 4 и фиг. 5), в момент времени t кусочно-аналог вый сигнал равн етс  нулю (фиг. 4 и фиг. 5 е), а дискретный сигнал U ( фиг. 4. б и фиг. 5 е) отсутствует. Так как в исходном состо нии много фазный триггер 20 имеет высокий уровень Цгн на выходе (фиг.4 и тем самым переключает первый ключ 14, то.выходной сигнал первой группы катушек U поступает на вхо четвертого ключа 23. Кроме того, в исходном состо нии триггер 25 имеет высокий уровень Ujs (фиг. 4 из-за чего четвертый ключ 23 перек а коэффицичаетс  на выход ент усилени  парафазного усилител  24 имеет положительный зцак (фиг.4 Как видно из эпюр (фиг. 4 з и фиг. 4 и), в момент времени t на второ и третьем выходах многофазного триггера 20 имеютс  низкие уровни. При передвижении съемника 2 до момента времени t2 к .неинвертирующему входу парафазного усилител  24 подключен выходной сигнат перво группы координатных катушек. Так как и(;дх О, то выходной сигнал U27 (фиг. 5 ж) компаратора 27 знака положителен. Как видно из фиг. 5 и до момента времени t2 на выходе устройства сигнал U . в момент времени tj выходной сигнал третьей группы координатных катуше достигает нулевого уровн  (Фиг. 3 и индикатор нул  19 выдает положительный импульс (фиг. 4 д, фиг. 5 г), который переводит много фазный триггер 20 в состо ние, в ко тором на его. третьем выходе по вл етс  высокий потенциал, а на ост ных - низкий (фиг.. 4 ж, 3, и) . Поэ тому ключ 16 переключаетс  , и на вход четвертого ключа 23 поступает сигнал из третьей группы координат ных катушек. Кроме того, выходной сигнал многофазного триггера 20 поступает на вход элемента ИЛИ 21, на выходе которого по вл етс  импульс Udx (фиг. 4 е, фиг. 5 д), который поступает на вход реверср вного счетчика 26 и вход триггера со счетным входом 25. Триггер 25 опрокидываетс , и на его входе по вл етс  низкий уровень (фиг.4к). ПОЭТОМУ четвертый ключ 23 переключаетс , и выходной сигнал третьей группы координатных катушек подключаетс  к инвертирующему входу парафазного усилител  24, коэффициент усилени  которого имеет отрицательный знак (фиг. 4 л). В момент времени t на выходе преобразовател  28 получаетс  напр жение , которое суммируетс  с иклх и U25. . . В момент времени t выходной сигнал второй группы катушек достигает нулевого уровн , и нуль-орган 18.с опрокидывает многофазный триггер 20 (фиг. 4 г, ж, 3, и, фиг. 5 в) в состо ние , в котором на его втором выходе по вл етс  высокий потенциал, а на остальных - низкий. При этом ключ 15 подключает выходной сигнал Ujx второй группы координатных катушек к входу четвертого ключа 23. Кроме того, в момент .времени tg элемент ИЛИ 21 выдает импульсы V дц. (фиг. 4 е, фиг. 5 д), которые суммируютс  в реверсивном счетчике 26 и опрокидывают триггер 25 со счетным входом (фиг. 4 к). Выходной сигнал Ugj триггера 25 переключает ключ 23 в предыдущее состо ние и выходной сигнал Ujx второй группы подключаетс  к неинвертирующему входу парафазного усилител  24 На выходе преобразовател  28 код - напр жение формируетс  напр жение U2J (фиг. 5 з), которое суммируетс  с напр жени ми и Ujq . Полный сигнал Uj;, соответствующий перемещению счетчика 2 вдоль оси X, показан на фиг. 5 и. Как видно (фиг. 4 д, фиг. 5 а) в момент врем.ени t и t4 съемник 2 мен ет направление перемещени  , и в момент времени t выходной .сигнал второй группы координатных катушек снова достигает нулевого уровн , однако многофазный триггер 20 не мен ет своего состо ни . Таким образом , в момент времени t дискретный импульс U(3j( не по вл етс  и не происход т никакие переключени . Так как аналого-кусочный сигнал .,. при дальнейшем перемещении съемника 2 становитс  отрицательным, то на выходе компаратора 27 знака имеетс  отрицательное напр жение 1137 (Фиг.5 ж) в момент времени tj выходной сигнал третьей группы координатных катушек становитс  равным нулю (фиг. 4 а, фиг. 5 а) и происход т

переключени , аналогичные переключени м в момент t .Таким образом, на выходе парафазного усилител  24 кусочно-аналоговый сигнал  вл ес  отрицательным.

В момент времени t нулевой уровень достигает выходной сигнал СЦц первой группы координатных катушек. При этом перва  группа координатных катушек подключаетс  к инвертирующему входу пара.фаэного усилител  24 и формируетс  полный сигнал Uy,Аналогичным образом определ етс  дру- га  координата. .

Существенно, что обе координаты определ етс  одновременно. Таким образом, полное перемещение может быть определено.путем определени  количества дискретных шагов и суммированием с величиной перемещени  в зоне одной позищ и, определ емой по выходному кусочно-аналоговому сигналу. Причем дискретное число импульсов определ етс  суммирование числа импульсов, сформированных при положительном кусочно-аналогово сигнале, и вычитанием Л1сла импульсов дискретного выхода, сформированных при отрицательной пол рности кусочно-аналогового сигнала.

Применение блоков 10 - 13 позвол ет формировать дискретный сигнал, пропорциональный целому числу шагов квантовани , и кусочно-аналоговый сигнал, пропорциональный положению съемника внутри шага квантовани , полученные выходные сигналы устройства , амплитуда которых  вл етс  пропорциональной положению съемника относительно выбранного центра координат,  вл ютс  аналоговыми во всей плоскости планшета.

Использование новых блоков и св зей , соединенных по предлагаемой cxeNfeyповыщает точность преобразовани  графической информации.

Claims (3)

1. Устройство дл  считывани  графической информации, содержащее планшетс координатными шинами,съемник координат, генератор синусоидальных колебаний, выход которого подключен к одним из входов фазовых детекторов, отличающеес  тем)что, с целью повышени  точности устройства, оно содержит блоки формировани  дискретного и кусочно-аналогового сигналов и блоки определени  координат, а координатные шины выполнены в виде групп периодически повтор ющихс  вдоль координатных осей пр моугольных петлевых обмоток с посто нной высотой и переменной

шириной каждой петли в обмотках, геометрические центры пр моугольных обмоток отдельных групп смещены друг относительно друга по соответствующей координатной оси, причем одни из концов пр моугольных петлевых обмоток группы подключены к другим входам фазовых детекторов, выходы которых соединены со входами блоков формировани  дискретных и кусочно-аналоговых сигналов, выходы

0 которых подключены к соответствующим входам блоков определени  координат, а выход генератора синусоидальных колебаний подключен к съемнику координат .

5

2.Устройство по п. 1, о т л ичающеес  Тем, что в нем каждый из блоков формировани  дискретных и кусочно-аналоговых сигналов содержит ключи, разв зывающий и парафазный усилители, нуль-органы,

0 многофазный и счетный триггеры и логический элеме.нт ИЛИ, причем входы блоков подключены ко входам нульорганов и первым входам одних из ключей, вторые входы которых соеди5 нены с выходами многофазного триггера , а выходы через разв зывающий усилитель - с первым входом другого ключа, второй вход которого подключен к выходу счетного триггера, а

0 выходы через парафазный усилитель к одному из выходов блока, другой выход которого соединен со входом счетного триггера и выходом логического элемента ИЛИ, входы которого

5 подключены к выходам многофазного триггера, входы которого соединены с выходами нуль-органов.

3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что,в нем каждый из блоков определени  координат .

0 содержит реверсивный счетчик,преобразователь код - напр жение, компаратор знака, сумматор и источник опорного напр жени , выход которого подключен к первому входу сумматора,

5 второй вход которого соединен с одним из входов блока и входом компаратора знака, выход которого подключен к первому входу реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с

0 другим входом блока, выход которого подключен к выходу сумматора, третий вход которого соединен с выходом преобразовател  код - напр жение, вход которого подключен к выходу

5 реверсивного счетчика.

И::точники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 549819, кл. G 06 К 11/00, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР

0 404104, кл. G 06 К 11/00, 1972 (прототип).

i/d

I I I II II I I

15

25

при BSuiKCHuu направо //

Г

n

ffSuiKeuau Ha/ieSo x

Siynki

fffu fffuffenuu на/tefo

JS Ы

3

/7

zs

ml/g

и„

, J