Устройство для считывания графической информации

 

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЯИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ю С 06 К » OO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3373Ì1/18-24 (22) 25.12.81 (46) 23.04.83. Бюл.- V 15 (72) В.С. Давейнис и В.Я. Зенин (71-) Институт технической кибернетики АН Белорусской CCP(53) 681.327.12(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 667976, кл. G 06 К 11/00,. 1973.

2. Авторское свидетельство СССР па заявке М 3042792/18"24,. кл. G 06 К 11/00, 1980 (прототип). (54)(57) 1. VCTPOACTBO ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее планшет с системами ортогональных координатных шин, съемник информации, выполненный, например, в виде катушки индуктивности и линзы с виэи" ром, помещенных в обойму из диэлектрика,,выход катушки индуктивности под ключен к входу блока формирования измерительных сигналов, выход которого соединен с одними из входов время-импульсных преобразователей, другие входы которых подключены к одним из выходов блока управления, а выходык входам соответствующих счетчиков координат, выходы которых соединены с информационнйми входами узлов со- - пряжения, управляющие входы которых и координатные шины подключены к другим выходам- блока управления, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения считывания с переменным шагом в зависимости от кривиз-. . ны контурной линии, оно содержит блок фиксации изменения направления перемещения съемника информации, кольцевые концентрически расположенные дат-. чики, од .н из которых закреплен на

„„SU„„1033989 . А внешней поверхности линзы с визиром, а другой - на внутренней поверхности обоймы из диэлектрика, причем линза с визиром свободно подвешена на возвратных пружинах, а кольцевые дат" чики подключены к входу блока Фиксации изменения направления перемещения съемника информации, выход которого соединен с соответствующим входом блока управления.

2. Устройство по и. 1 о т:л ич а ю щ е е с я тем, что в нем блок фиксации изменения направления перемещения съемника информации содержит компаратор напряжений, первый вход которого является входом блока, - Я элемент задержки и формирователь импульсов, выход которого является выхо" дом блока, причем выход компараторз напряжений подключен к входам Формирователя импульсов и элемента задержки, выход котороге соединен с вторым входом компар@тора напряжений.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что в нем блок фиксации изменения направления переме- (A щения съемника информации содержит Щ последовательно соединенные генератор, Я) тактовых импульсов, делитель частоты, щ триггер, элемент И, счетчик и дешифратор,.последовательно включенные инвертор, регистр, сумматор и узел сравне" ния, а также последовательно соединенные усилитель-демодулятор и формирователь импульсов, выход которого под- 3 ключен к установочному входу триггера, один из входов элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, разрядные выходы счетчика подключены к одним из входов сумматора и инвертора, другой вход которого под101398/ ключен к выходу узла сравнения, являющегося выходом указанного блока, вход

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания и ввода графической информации в 3ВМ.

Известно устройство для считывания графической информации, содержащее планшет, оптический .визир, соединенный через координатный механизм перемещения с преобразователями угол" код, выходы которых через формирова- 10 тели шаговых импульсов подключены к счетчикам приращений координат и через блоки выделения знака перемещения — к входаи управления реверсом счетчиков, блок фиксации изменения 15 квадранта перемещения, буферный ре-, гистр, входы которого соединены со счетчиками, интеграторами и блоком временной задержки, а выходы - с циф" ро-аналоговым преобразователем и бло- 20 ком управления и обмена информацией, дешифратор, генератор переменного напряжения, блок эталонных напряжений, элементы И, ИЛИ, цифровой управляемый делитель, управляющие входы которого подключены к буферному регистру, а аналоговый вход - к цифроаналоговому преобразователю, функциональный преобразователь, соединенный с цифровым управляемым делителем, и многовходовые сумматоры-компараторы, входы которых подключены к функциональному преобразователю, генератору переменного напряжения и блоку эталонных напряжений, а выходы чере. дешифратор - к блоку управления и о6- 35 мена информацией, причем входы блока фиксации изменения квадранта перемещения соединены с входами блока временной задержки и подключены к блокам выделения знака перемеще- 40 ния, выход блока фиксации изменения квадранта перемещения соединен с элементом ИЛИ, другие входы которого подключены к счетчикам приращений координат и к логическим элементам И, 45 . а выход - к блоку управления и обмена информацией (1 ), Это устройство в процессе считыва. ния осуществляет предварительную обкоторого подключен к входу усилителядемодулятора ° работку информации, в результате которой происходит опознание формы отрезка линии на каждом интервале считывания, что позволяет уменьшить объем используемой памяти ЭВИ, но приводит к значительному увеличению аппаратурных затрат при создании устройства считывания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с системами ортогональных координатных шин, съемник информации, выполненный, например, в виде катушки индуктивности и линзы с визиром, помещенных в обойму из диэлектрика, выход катушки индуктивности подключен к входу блока формирования измерительных сигналов, выход которого соединен с одними из входов время-импульсных преобразователей, другие входы которых подключены к одним из выходов блока управления, а выходы — к входам соответствующих счетчиков координат, выходы которых соединены с информационными входами узлов сопряжения, управляющие входы которых и координатные шины подключены и другим выходам блока управления f "2 1.

Это устройство отличается простотой реализации, однако имеет огпаниченные возможности. Лействительно, оно хотя и сокращает избыточность информации при считывании,но не обеспечивает адаптации к характеру изображения. При считывании координаты изображения вводятся в ЭВИ с заданным шагом вне зависимости от кривизны обводимого контура.

Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения считывания с пеоеменным шагом в зависимости от кривизны контурной линии.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее планшет с системами ортогональных координатных шин, съемник информации, выпол3 1-013989 4 ненный, например, в виде катушки ин- тора и инвертора, другой вход котодуктивности и линзы с визиром,,по- рого подключен к выходу узла сравнемещенных в обойм из

" у диэлектрика, ния, являющегося выходом указанного выход катушки индуктивности подклю- блока, вход которого подключен к чен к входу блока формирования изме-, входу усилителя-демодулятора. рительных сигналов, выход которого соединен с одними из входов время-им- схема устройства; на фиг. 2 - конпульсных преобразователей, другие вхо- структивное выполнение съемника,инды которых подключены к одним из вы- формации; на фиг. 3 и 4 - функцио ходов блока управления, а выходы - . 1В нальные схемы соответственно первок входам соответствующих счетчиков гб и второго вариантов выполнения координат, выходы которых соединены блока фиксации изменения направления с информационными входами узлов сопря- перемещения съемника информации; на женил, управляющие входы которых и Фиг. 5 - пример анализа устройством координатные шины подключены к другим считываемого изображения. выходам блока управления, дополни- Устройство (фиг. 1) содержит плантельно содержит блок фиксации измене- шет 1, системы ортогональных координия направления перемещения съемника натных шин 2 и 3, съемник 4 информаинформации, кольцевые концентрически ции, блок 5 формирования измерительрасположенные датчики, один из кото- 2 ных сигналов, блок 6 управления со° . ° рых закреплен на внешнеи поверхности стоящий из генератора 7, делителя 8 линзы с визиром,а другой - на внут- частоты и дешифратора 9 управляющих ренней поверхности обоймы из диэлект" команд, Формирователи 10 и 11 кооррика, причем линза с визиром свободно динат, сочтоящие из время-импульсподвешена в обойме на возвратных пру- 2 ного преобразователя 12, включаюжинах, а кольцевые датчики подключе- щего в себя триггер 13 и элемент ны к входу .блока фиксации изменения И 14, счетчика 15 и узла 16 сопряженаправления перемещения съемника ин" ния, и блок 17 фиксации изменения формации, выход которого соединен с направления перемещения съемника инсоответствующим входом блока управле-. Формации. 30

Съемник 4 информации (фиг. 2) соПри этом блок фиксации изменения . держит датчик (катушку индуктивноснаправления перемещения съемника ин" ти ) 18 с линзой 19 и визиром 20 кольУ формации содержит компаратор напрян<е- цевые датчики 21 и 22, (цилиндричесний, первый вход которого является кую) обойму 23 из диэлектрика и возвходом блока, элемент задержки и фор- 3S вратные пружины 24. мирователь импульсов, выход которого Блок 17 фиксации изменения направявляется выходом блока, причем выход ления перемещения съемника по первому компаратора напряжений подключен к варианту (фиг. 3) содержит компа" входам формирователя импульсов и эле- Ратор 25 напряжений ° Формирователь 26 мента задержки, выход которого со- импульсов, элемент 27 задержки и клемединен с вторым входом комааратора му 28 для подключения постоянного нанапряжений. пряжения.

Кроме того, блок фиксации измене- llo втоРомУ ваРиантУ блок 17 (Фиг.4) ния направления перемещения съемника содержит генератор 29 тактовых импуль" информации содержит последовательно. 5 сов, делитель 30 частоты, тРиггер 31 соединенные генератор тактовых им- элемент И 32, счетчик 33 дешифра пульсов, делитель. частоты, триггер, тор 34, схему 35 выделения огибающей элемент И, счетчик и дешифратор по„ . измерительных сигналов- (Усилительследовательно включенные инвертор, демодУлЯтоР), ФормиРователь 36 имРегистр, сумматор и узел сравнения . 5î пУльсов, инвеРтой 37 кодов, Регистр 38, а также последовательно соединенные сУ а оР 39 " Узел сР внени" с усилитель-демодулятор и формирова- входной шиной 41. Кольцевой индукцитель импульсов, выход которого под- онный датчик 22 срдер><ит РезистоР наключен к установочному входу триггера, один из входов элемента И соеди- >> Устройство работает следующим обнен C выходом генератора тактовых им- разом. пульсов, оазрядные выходы счетчика 8 момент включения устройства наподключены к одним из входов сумма- чинают работать в автоколебательном

5 1013 ре!химе генератор 7, вырабатывая по следовательность счетных импульсов, а дешифратор 9 подготавливается к формированию команд, управляющих из" мерением координат. $

Оператор совмещает визир 20 съемника 4 информации с начальной точкой вводимого графика, например с точкой А (фиг. 5 ), отключает фиксатор, удерживающий катушку 18 индуктивности с линзой 19 в центре обоймы 23, и начинает обводку контура изображения, перемещая обойму 23 в направлении его отслеживания (в направлении точки В ). При этом катушка 18 индуктивности в силу инерции остается на месте до момента касания датчиков 21 и 22 в точке Тб. В этот момент блок 17 вырабатывает управляющий сигнал, и на выходе делителя 8 час- 20 тоты появляются импульсы, управляющие процессом измерения координат точки А. Эти импульсы поступают на дешифратор 9,.который последовательно возбуждает шины 2 и 3 вначале по од- 2$ ной, а затем по другой координатным осям, и синхронно с этим включает формирователи 10 и 11 координат. соответственно. В результате после-. довательного возбуждения координат" $я ных шин над поверхностью планшета один за другим в двух ортогональных направлениях пробегают фронты радиоимпульсов. Электромагнитное поле шин возбуждает в цилиндрической катушке 18 индуктивности съемника 4 информации импульсные последовательности из- мерительных сигналов с разнополярной огибающей. В блоке 5 формирования измерительных сигналов происходит вы" деление первой гармоники огибающей измерительных сигналов и формирова,ние импульсов останова счетчиков при переходе огибающей через нулевой уровень. !

4$

В момент подачи команды считывания с блока 17 в блок 6 дешифратор 9 синхронно.с опросом шин опрокидывает соответствующие триггеры 13 и в соответствующие счетчики 15 начинают поступать импульсы счета. Когда распространяющаяся над планшетом 1 в направлении ОХ волна достигает центра катушки 18 индуктивности, на выходе блока 5 появляется импульс, возвраща$$ ющий триггер 13 в исходное состоя1 ние. Поступление импульсов в счетчик 15„ прекращается и в нем фиксиру- ется координата Х центра катушки 18, 989 6 т.е ° Х . Аналогичные процессы протекают при распространении электромагнитной волны в направлении ОУ. При этом е счетчике 152 фиксируется соответственно коордйната ."

В результате последующей команды с блока 6 коды, записанные в счетчиках 15 < и 15 (коды координат Х,!, и

Уд ) через узлы 16 сопряжения передаются в ЭВМ.

При дальнейшем перемещении обоймы 23 в направлении точки В линза 19 перемещается по прямой АВ, точка Т соприкосновения кольцевых датчиков 21 и 22 остается неизменной, блок 17 не вырабатывает управляющих команд и измерение координат не производится.

Когда визир 20 совмещается с точ" кой В, попытка смещения катушки 18 индуктивности в направлении точки С приводит к смещению точки соприкосновения кольцевых датчиков 21 и 22 в точку Т . Блок 17 выдает управляющую команду, осуществляется цикл из" мерения координат Х 8 и У, которые тотчас же передаются в ЭВИ.

Описанные процессы повторяются -во всех указанных на графике (ф:!г. 5) последующих по контуру обхода точках изображения.

Устройство в первом варианте его исполнения имеет следующие особенности, связанные с конструкцией съемника 4 информации и функциональной схейой блока 17.(фиг. 3).

Кольцевой датчик 22 выполнен из резистивного материала по технологии потенциометров. Средней точкой потенциометра является кольцевой датчик 21, при перемещениях съемника находящийся в контакте с резистивным материалом датчика 22. Один из концов датчика"потенциометра заземлен, другой соединен с клеммой 28, на которую подают постоянное напряжение, третий (средний) подключен к первому входу компаратора 25 напряжений. (,фиг. 3).

Начало считывания координат, характеризуется .подключением контактного датчика 21 к слою резистивного материала датчика 22, например в точке Т . В результате на первом входе компаратора 25 тотчас же устанавливается потенциал, соответствующий положению двих<ка датчика 21 íà потенциометре датчика 22. Это приводит к возникновению на выходе компарато-10139 ра 25 импульса, длительность которого определяется элементом 27 задерж- ки, Задающим время установления на обоих входах равных потенциалов. С выхода компаратора 25 импуль посту- s пает в формирователь 26, откуда нормированный по амплитуде и длительности передается в блок 6, управляющий измерением координат.

При изменении направления движе ния съемника 4 информации точка Т соединения кольцевого датчика 21 с резистивным материалом датчика 22 смещается, что приводит к изменению потенциала на первом входе компара- 15 тора и соответственно к появлению импульса на его выходе. Выходной импульс блока 17 формируется также в момент размыкания контактного датчика 2! н датчика 22. 20

Таким образом, для формирования управляемого импульса блоком 17

{ фиг. 3 ), достаточно возникновения разности потенциалов на входах ком- 2S паратора 25, т.е. достаточно изменения направления движения съемника 4 информации и совершенно не важно, в каком направлении он движется. Чувствительность измерительной системы к величине угла Ы., на который отклоняется точка Т касания датчиков 21 ,и 22 в моменты перехода съемника 4 информации через характерные точки иэображения, определяется конструкцией электрода датчика 21 (электроды могут размещаться на кольцевом датчике .с заданным дискретным шагом )и режи" мом работы компаратора 25.

Второй вариант устройства реализо-ао ван полностью на элементах цифровой техники. Особенностью этого устройства является бесконтактное определение относительных изменений направления перемещения съемника информации, осуществляемое с помощью электромагнитной системы, состоящей иэ системы расположенных по кольцу проводников датчика 22 и инерционной массы датчика 18 с линзой 19, окаймленной ферри- товым кольцом датчика 21.

Блок 17 фиг. 4) работает» следующим образом.

При включении устройства начинает работать в автоколебательном режиме генератор 29, подавая на вход делиSS теля 30 импульсы высокой частоты..

Выходные импульсы делителя 30. частоты определяют темп измерительных циклов, 89 8 каждый раз опрокидывая триггер 31.

При этом на входе элемента И 32 появляется разрешающий потенциал, и в счетчик 33 начинают поступать тактовые импульсы генератора 29. Разрядные выходы счетчика 33 связаны с exo" дами дешифратора 34, который посылает импульсы опроса шин в датчик 22.

Выходы шин подключены к общей нагрузке - резистору 42, с которого сигналы поступают в усилитель-демодуля" тор 35. Когда датчик 18 зафиксирован в центре обоймы 23, ферритовое кольцо датчика 21 равноудалено от.шин датчика 22 и на вход усилителя-демодулятора 35 поступают импульсы равной амплитуды. Если же датчик 18 расфиксирован, то при перемещении обой мы 23 по полю считывания шины датчика 22 s точке Т сближаются с ферритовым кольцом датчика 21 при этом импульсная последовательность на входе усилителя 35 оказывается промодулированной по амплитуде. Усилительдемодулятор 35 выделяет огибающую импульсной последовательности. Колоко образный сигнал с выхода усилителядемодулятора 35 поступает на вход формирователя 36, где вначале проходит через пороговый элемент (ограничитель по минимуму), а затем схему определения временного положения вершины импульса и формирования стандартного выходного сигнала (на фиг.4 не показаны). Сигнал с выхода формирователя 36 опрокидывает триггер 31,, поступление тактовых импульсов в счетчик 33прекращается,и вием фиксируется код,пропорциональный угловому по-, ложению точки Т, на обойме 23.Этот код через сумматор 39 передается в узел 40 сравнения, который в случае превыше ния переданным кодом величины кода, задаваемого с пульта оператора по шине 41, формирует сигнал, разрешающий измерение координат. ОдновременI но этот импульс поступает на управля" ющий вход инвертора 37 кодов и разрешает перезапись содержимого счетчика 33 в регистр 38 в инверсном коде. На этом первый измерительный цикл заканчивается.

Очередной измерительный цикл происходит автоматически. На триггер 31 поступает очередной импульс с делителя 30 частоты, триггер устанавливается в единичное состояние,,начинается определение углового положения точки Т на обойме 23. Вновь записанный в счетчике 33 код передается в

1013

9 сумматор 39, формирующий на своем выходе разность кодов счетчика 33 и регистра 38. Разница чисел узлом 40 сравнивается с постоянным числом (константой ), определяющей чувстви" тельность систем к изменениям угла направления перемещения съемника 4 информации. При этом узел 40 сравнения вырабатывает сигнал А = В (или

А 7 Р ) где А - разность чисел, to получаемая с сумматора 39; В - кон"станта, задаваемая с пульта оператора. По этому сигналу, осли А = В или А 7 В, производится измерение

989 10 координат в устройстве, выдача кодов координат в ЭВМ и перезапись ново.го значения кода счетчика 33 в регистр 38.

С помощью устройства можно кодиро. вать элементы чертежа в реальном масштабе времени в виде отрезков линий,, что обеспечивает значительное сокращение объема вводимой в ЭВМ графической информации. По сравнению с известным устройством предложенное устройство позволяет сократить описание изображений машиностроительного чертежа ориентировочно в 30 раз.

1013989

1013989

ВНИИПО Заказ 3019/59 Тираж 704 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4