SU982037A1 - Способ считывани графической информации и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

CS) СПОСОБ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  создани  полуавтоматических устройств ввода графической информации в электронные вычислительные машины.

Известны способы считывани  графической информации, основанные на разбиении пол  считывани  на дискретные участки, формировании электромагнитногр пол  на каждом участке при помощи последовательно опрашивающих импульсов, преобразовании электромагнитного пол  в зоне считывани  в электрический управл ющий сигнал, преобразовании амплитуды этого сигнала в последовательность импульсов, эквивалентную удалению считываемой точки от точки максимального значени  электромагнитного пол , и суммировании указанной последовательности импульсов с последовательностью опраши- ,

ваемых импульсов, пропорциональной считываемой координате fij.

Недостатком таких cnoc,ofioB  вл етс  низка  точность считывани .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  способ , основанный на возбуждении опорным сигналом в плоскости считывани  электромагнитного пол , периодически измен ющегос  во времени вдоль

10 координатных осей плоскости считывани , преобразовании данного пол  в первый сигнал считывани  и формировании сигнала рассогласовани  пу тем сравнени  фаз первого сигнала считывани  и опорного сигнала 2j.

Устройство дл  осуществлени  atoго способа содержит плакшет с системами ортогональных токопровод 20 щих шин, индуктивно св занных с катушкой съемника координат, блоки формировани  сигналов рассогласовани  фаз, каждый из которых состоит , ИЗ последовательно соединенных сумматора , полосового фильтра и амплитудного дискриминатора, блоки формировани  кодов координат, каждый из которых содержит первый и второй счетчики, одни-из входов первых сче чиков подключены к выходам соответствующих амплитудных дискриминаторов , входы сумматоров соединены с системами ортогональных токопровод щих шин, съемник координат, подключенный к блоку управлени , управ л ющие выходы которого соединены с соответствующими входами первого и второго счетчиков блоков формировани  кодов координат 2J. Недостатком известного способа и устройства  вл етс  то, что считы вание координат осуществл етс  однозначно лишь в пределах одного периода опорной частоты, отрыв съемника от поверхности планшета и пере несение его в другую точку приводит к потере абсолютного значени  координат, т.е к ошибке измерени , равной целому числу периодов измерительной частоты. Цель изобретени  - повышение точ ности считывани  графической информ ции и устройства дл  его осуществлени . Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способусчитывани  гра фической информации,.основан ному на возбуждении опорным сигналом в плос кости считывани  электромагнитного пол , периодически измен ющегос  во времени вдоль координатных осей пло кости считывани , преобразовании данного пол  в первый сигнал считывани  и формировании сигнала рассогласовани  путем сравнени  фаз перв го сигнала считывани  и опорного сигнала, дополнительно возбуждают вдоль координатных осей плоскости считывани  бегущую волну электромаг нитного пол , преобразуют ее во вто рой сигнал считывани , формируемый в конце временного интервала от момента начала возбуждени  электромаг нитной волны до момента ее прихода в считываемую точку, и по совокупности сигнала рассогласовани  и вто рого сигнала считывани  суд т о коо динате точки считывани . Устройство дл  осуществлени  спо соба содержит две дополнительные си темы ортогональных токопро.вод щих шин, , индуктивно-емкостные линии задержки, соединенные с дополнительными системами ортогональных токопровод щих шин и с блоком управлени , врем -импульсные преобразователи и элементы И, выходы которых подключены к счетным входам вторых счетчиков блоков формировани  кодов координат, а входы соответственно к выходам амплитудных дискриминаторов блоков формировани  сигналов рассогласовани  фаз, выходам врем импульсных преобразователей и выходам первых и вторых счетчиков, причем съемник координат содержит дополнительную катушку индуктивности, подключенную к блоку управлени . На фиг. 1 и 2 представлены блоксхемы двух вариантов устройства дл  осуществлени  способа; на фиг. 3 и J - временные диаграммы, по сн ющие их работу, на фиг. 5 - диаграммы, по сн ющие процедуру формировани  сигнала рассогласовани , В состав устройств (фиг. 1 и 2) вход т планшет 1 с системами 2-5 взаимно ортогональных пр молинейных , изолированных друг от друга, токопровод щих шин, съемник 6 координат с катушками 7 и 8 индуктивно- , сти, установленными соосно и индуктивно св занными с шинами планшета, первый 9 и второй 10 блоки формировани  сигналов рассогласовани  (сдвига фаз), каждый из которых содержит последовательно соединенные сумматор 11, полосовой фильтр 12 и амплитудный дискриминатор 13, первый 1 и второй 15 блоки формировани  кодов координат, включающие в себ  первый счетчик 16 дл  определени  сдвига фаз между опорным си1- налом и сигналом рассогласовани  (счетчик точного отсчета), второй счетчик 17 числа периодов дл  определени  номера рамки, в которой расположен центр съемника кoopдинat (счетчик грубого отсчета), врем импульсный преобразователь 18 на основе, последовательно соединенных триггера 19 и элемента И 20, элементы И 21 дл  коррекции кодов координат счетчика грубого отсчета, блок 22 управлени , содержащий генератор 23 счетных.импульсов, делитель 2k частоты, усилители 25-28 и элементы 29 и 30 задержки. На планшете 1 пунктиром ограничена рабоча  зона 31 пол  считывани , в которой проводники четырех групп шин уложены в виде координат , ной сетки. Кажда  из систем шин 2 и 3 состоит из синусной и косинусной обмоток (рамок), уложенных в плоскости планшета со сдвигом на четверть полного периода рамки. Эти шины индуктивно св заны с катуш кой 7 и образуют с ней фазовращатель . Выходы шин соединены с суммирующим и дифференцирующим входа- , ми сумматора 11 первого 9 и второго 10 блоков формировани  сигнала сдви га фаз. Катушка 7 съемника координат через усилитель 27 соединена с выходом делител  2 частоты, вход которого соединен с выходом генератора 231 а разр дные выходы - со входами счетчиков 16. Системы j и 5 шин индуктивно св заны с катушкой 8 съемника координат и совместно с це почками 32 и 33 последовательно сое диненных индуктивностей и группами 3 и 35 емкостей образуют первую и вторую электрические цепи с распределенными параметрами (индуктивноемкостные линии задержки), ко входам и выходам которых подключены резисторы Зб с номиналом, соответствующим их волновому сопротивлению Перва  и втора  индуктивно-емкостны линии задержки в устройстве (фиг, 1 своими входами соединены с выходом делител  1М частоты через элементы задержки 29 и 30 и усилители 26 и 25 соответственно, а катушка 8 через усилитель 28 подключена ко входам врем -импульсных преобразователей 18. В устройстве на фиг, 2 в отличи от первого варианта индуктивно-емкостные линии задержки выходами через усилитель 25 и 26 подключены ко входам врем -импульсных преобразователей 18, а катушка 8 съемника 6 координат через элемент задержки 29 и усилитель 28 подключена к выходу делител  24 частоты. По остальным признакам и св з м оба устройства одинаковы. В первом 9 и втором 10 блоках формировани  сигналов сдвига фаз этих устройств сумматор 11, полосовой фильтр 12 и амплитудный дискриминатор 13 соединены последовательно. В этих блоках позиционными обозначени ми по казаны элементы операционного усилител  1 , образующие входные цепи 76 и цепь обратной св зи сумматора И. В блоках It и 15 формировани  кодов координат врем -импульсный преобразователь 18 входами соединен с выходами генератора 23 счетных импульсов , делител  24 частоты и элемента 29 задержки, а выходы - со счетным входом счетчика 17, R-вход которого соединен с выходом делител  24 частоты и одним из входов элемента И 21, другие входы которого соединены с выходами соответствующего блока формировани  сигнала сдвига фаз, счетчика 16 дл  измерени  сдвига фаз и счетчика 17 числа периодов, а выходы схемы - со входами счетчика 17. Счетчик 16, кроме того, входом соединен с выходом соответствующего блока формировани  сигнала сдвига фаз, С помощью устройства на фиг. 1 способ осуществл ют следующим образом . В момент включени  устройства генератор 23 начинает вырабатывать импульсы, следующие через равныеинтервалы времени, соответствующие величине дискретности кодового представлени  измер емых кьординат. При поступлении указанных импульсов на вход делител  24 частоты последний вырабатывает периодический сигнал, который с помощью усилител ,28, имеющего полосовой фильтр, преобразуетс  в синусоидальный сигнал электрического тока, который, протека  в катуике 7 съемника координат, возбуждает в зоне пространства с центром в точке считывани  переменное электромагнитное поле, измен ющеес  во времени по синусоидальному закону. Это поле наводит в проводниках синусных и косинусных обмоток сигналы взаимоиндукции еу и е. Первый из этих сигналов подвергаетс  в сумматоре 11 дифференцированию , а затем суммируетс  с сигналом е. При этом на выходе сумматора 11 формируетс  сигнал рассогласовани  фаз также синусоидальной формы. С выхода сумматора сигнал проходит через полосовой фильтр 12 на вход амплитудного дискриминатора 13, который в моменты перехода сум- , марного сигнала через ноль формирует сигнал рассогласовани  (сдвига фаз), поступающий на счетчик 16 и на входы элемента И 21, Этот си|- нал осуществл ет перезапись числа,

соответствующего сдвигу фазы сигнала рассогласовани  относительно опорного, из делител  2 частоты в счетчик 16, В результате в счетчику 16 с высокой томностью фиксируетс  число, соответствующее этому фазовому сдвигу. Обновление кода в счетчике 16 происходит с частотой Ш синусоидального сигнала.

Одновременно с описанным измерительным пррцессом фронтов импульса с выхода делител  2 частоты через элементы задержки 29 и 30, усилители 25 и 26 производитс  возбуждение вначале пеузвой, а затем второй электрических цепей с распределенными параме.трами (элементы , 32, 3 и 5, 33, 35 соответственно). Синхронно с возбуждением этих цепей начинаетс  врем -импульсное преобразование в блоках 18. Врем  задержки элемента 29 выбрано таким образом , что врем -импульсное преобразование в канале происходит лишь после того, когда заканчиваетс  преобразование в канале X, т.е когда электромагнитна  бегуща  волна пройдет все поле в направлении оси X.

По фронту импульса U, с выхода делител  2k частоты (момент времени Ц на диаграмме г. З) триггеры 19 и счетчики 17 устанавливаютс  в исходное состо ние (происходит их обнуление).

На диаграммах фиг. 1 и 2 прин ты

следуюи ие обозначени : период

им опорного синусоидального сигнала;

Ч , Нм соответствующие рассогласовани  фаз сигналов по координатам X и У, определ емые моментами мировани  сигналов 1Ц, Р, отсчеты по координатам X и У.

Импульс 1Ь, задержаннь(й элементо 30 задержки на врем  tT , в момент времени t устанавливает триггер 13 канала X в единичное состо ние и, пройд  усилитель 25 порождает в первой индуктивно-емкостной линии задержки с распределительными параметрами волну, бегущую в направлении оси X, Начинаетс  измерительный процесс в блоке 14, При этом импульсы счета с высокочастотного генератора 23 проход т в счетчик 17 через элемент И 20. Как только электромагнитна  волна достигает центра съемника 6 координат (момент времени tj) триггер 19 сигналом U5 с выхода усилител  28 возвращаетс  в

исходное состо ние и в счетчике 1.7 фиксируетс  код, пропорциональный абсолютной координате съемника. После того, как электромагнитна  волна , проходит рабочее поле 31 в направлении оси ОХ, начинаетс  измерение абсолютной величины координат У. Импульс lljj, задержанный элементом 2У на Врем  Х, в момент времени t устанавливает триггер 19 канала У в единичное состо ние и через усилитель 2б возбуждает электромагнитную волну, бегущую в направлении оси У. Начинаетс  измерительный процесс в блоке 15. Когда втора  электромагнитна  волна достигает центра съемника 6, триггер 19 в блоке 15 возвращаетс  сигналом 1 в исходное со.сто ние . Это происходит в момент времени tc-.

В момент времени t, сигналом 1),.

(фиг. 3) или сигналом tL (фиг. k} происходит выдача кодов считанных координат X и У во внешнее устройство (ЭВМ).

Процессы, происход щие в измерительной системе прецизионного фазометра устройства на фиг. 2 (в элементах и блоках 2, 3 7, 9, Ю, 1б, 23, 2k и .27) I аналогичны описанным дл  устройства на фиГо 1 .

Принципиальное отличие в работе измерительных систем двух вариантов устройств состоит в том, что в устройстве на фиг о 1 бегущее электромагнитное поле формируетс  системами и 5 шин, а воспринимаетс  катушкой 8 съемника координат, а в устройстве на фиг. 2 излучателем  вл етс  катушка 8, приемниками - системы 4 и 5 тин.

Система грубого отсчета, образованна  элементами 4, 5, 8, 21, 2, 25, 26 и 29, в устройстве на фиг.2 (смо временные диаграммы на фиг. k) работает следующим образом.

Claims (2)

1. По фронту импульса 1) с выхода делител  2k частоты триггеры 19 и счетчики 17 каналов 14 и 15 устанавливаютс  в исходное состо ние. Импульс Ом, задержанный элементом 29 на врем  t i в.момент времени t ycтанавливает триггеры 19 в единичное состо ние и через усилитель 28 возбуждает катушку 8 индуктивности, котора  наводит в системах Л и 5 шин ЭДС взаимоиндукции. Ток, наводимый в шинах в области съемника координат , приводит к воччникновению электромагнитной волны, котора  распростран етс  от центра съемника ко ординат в направлении координатных осей в обе стороны. Как только элек тромагнитна  волна достигает конца первой или второй электрической цепи с распределенными параметрами триггер 19 сигналом U (Ug) с выход соответствущего усилител  (25 или 26) возвращаетс  в исходное состо Htie и в счетчике 17 фиксируетс  код Р(Ру ), пропорциональный абсолютной координате, Однако на этом не заканчиваетс  формирование координат в блоках 1 и 15 устройств на фиг. 1 и 2, Записанные в счетчиках 16 и 17 коды д лее подвергаютс  сравнительному ана лизу, Э,то необходимо дп  того, чтобы с учетом точного гЮложени  съемника в пределах одной из рамок исправить код грубого отсчета. Как известно, преобразование вре менного интервала в код происходит с неопределенностью, максимальна  величина которой равна +At, где ut период следовани  счетных импульсов . На фиг, S зона неопределенности заштрихована. Приведение на это фигуре временные диаграммы напр жений IjjQ, if и tjj различных часто описывают номер рамки одним, двум , трем  и четырьм  импульсами соответственно . Как видно из диаграмм, с увеличением частоты счетных импульсов зона неопределенности сужаетс , однако не исчезает. Но это не знат чит, что дл  устранени  неоднозначности грубого отсчета необходимо и далее увеличивать частоту счетных импульсов. Устройства, приведенные на фиг, 1 и 2, реализуют работу согласно способу, когда номер рамки Описываетс  импульсами. В силу не определённости времени по влени  переднего фронта каждого четвертого импульса номер рамки в измерител ном цикле может записатьс  в счетчиках 17 с погрешностью в одну единицу счета или в одну четвертую часть периода укладки шин а группах 2 и 3. Исключение этой погрешности достигаетс  следующим образом. Пусть минимальна  единица грубо-го счета, выраженна  в единицах периода h укладки рамок, т.е. в единицах фазового -рассогласовани  в основной измерительной системе, рав Ha4t|(, где m - число дискретов, на которое квантуетс  размер рамки. Это означает, что в результате врем импульсного преобразовани  времени пробега электромагнитной волной измер емого рассто ни  номер рамки записываетс  в счетчик 17 с неопределенностьюИ/т . Тогда, если измеренна  величина равнаК 1 или ti|Hj , где ,2,3,.4,, нельз  однозначно указать, в какой из рамак находитс  центр съемника координат. Чтобы исклюцить эту неоднозначность, сравниваютс  величина сигнала Ify рассогласовани фаз с кодом счетчика 17 грубого отсчета Если величина, измеренна  счетчиком 17, равна kfi/vti, а величина If у значительна (болыиеТЬ/), то номер рамки принимаетс  равным k, если Цу MeHbuif ТС/, то номер рамки принимаетс  равным k-l когда же . Измеренна  счетчиком 17 величина равна wkliivT, тогда, если tf меньше jtl/2., то номер рамки принимаетс  равным k+1 , а если P больше F/Z , то номер рамки принимаетс  равным k (см. (мг, 5) . Сопоставленный анализ величин фазового рассогласовани  fy и времени задержки измерительного сигнала относительно опорного, записанных в виде кодов в счетчиках 16 и 17, производ т элементы И 21, которые на основании анализа этих величин обеспечивают изменение результирующего сигнала {кода, записанного в счетчике 17) на единицу. На этом формирование результирующего кода заканчиваетс . Предлагаемый способ полностью исключает свойственную прототипу неоднозначность в измерении координат и улу1«иает точностные характеристики устройств с фазовым,принципом измерени . Формула изобретени  1. Способ считывани  графической информации, основанный на возбуждении опорным сигналом в плоскости считывани  электромагнитного пол , периодически измен ющегос  во времени вдоль координатных осей плоскости считывани , преобразовании данного пол  в первый сигнал считывани  и формировании сигнала рассогласовани  путем сравнени  фаз первого сигнала считывани  и опорного сигнала , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности считывани , дополнительно возбуждают вдоль координатных осей плоскости считывани  бегущую волну электромагнитного пол , преобразуют ее во. второй сигнал считывани , формируемый в конце временного интервала от момента начала возбуждени  электромагнитной волны до мойента:ее прихода в считываемую точку, и по совокупности сипнала рассогласовани  и второго сигнала считывани  суд т о координате точки считывани 
2. 2. Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1, содержащее планшет с системами ортогональных тоКопровод щих шин, индуктивно св занных с катушкой съемника координат, блоки формировани  сигналов рассогласовани  фаз, каждый из которых состоит из последовательно соединенных румматора , полосового фильтра и амплитудного дискриминатора, блоки формировани  кодов координат, каждый из которых содержит первый и второй счетчики, одни из входов первых счечиков подключены к выходам соответствующих амплитудных дискриминаторов , входы cyMMaTOfioB соединены с системами ортогональных токопррвод щих шин, съемник координат, подключенный к блоку управлени , управл ющие выходы которого соединены с соответствующими входами первого и второго счетчиков блоков формировани  кодов координат, отличающеес  тем, что, с целью повыиени  точности устройства, оно содержит две дополнительные системы ортогональных токопроаод щих шин,

   две индуктивно-емкостные линии задержки , соединенные с дополнит льными системами ортогональных токопровод щих шин и с блоком, управлени , врем -импульсные преобразователи и элементы И, выходы которых подключены к счетным уходам вторых счетчиков блоков формировани  кодов координат, а входы соответственно к выходам амплитудных дискриминаторов блоков формировани  сигналов рассогласовани  фаз, выходам врем -импульсных преобразователей и выходам первых и вторых счетчиков, причем съемник координат содержит

   дополнительную катушку индуктивности , подключенную к блоку управлени .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР № itOZOSS, кл. G 06 К 11/00, 1973.

   2.Патент США № 3818133,

   кп. 178-18, опублик. 197 (прототип ). ... I ,. J