Устройство для считывания графической информации

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее ле;|«шет с вумя системами координатpfcjx шин,каж;цая из котоЕядх ыпблйенав иде синусной и косинусной петле|Образных обмоток, смещенных одна относительно другой по соответству1сщей координате на четверть периода укладки координатных шин, последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты и. усилитель, выход которого подключен к катушке индуктивности съемника координат, индуктивно связанного с упомянутыми обмотками систем координатных шин, блоки формирования фазомодулированных сигналов, выходы которых подключены к входам блоков формирования кодов координат, Отличающееся тем, что, с целью повышения точности, устройство содержит блоки компенсации взаимоиндукции синусной и косинусной петлеобразных обМоток Систем координатных шин, выполненные, например,в виде двух катушек индуктивности, од- 9 ни концы которых подключены к выходам синусной и косинусной петлеобразных обмоток соответствукядей систетя координатных шин, а другие кон цы - к входам соответствующих блоков формирования фазомодулированных сигналов .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Заа 006К1100

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3514030/18-24 (22) 24.11.82 (46) 15.03,84. Бюл.Р 10 (72) Г.И.Алексеев, И.С.Люкевич, Г.Г Ианьшии, В.М.Рухлинский . и 1В.И.Тихоненкб (71) Институт технической кибер-. нетики AH БССР и Центральное конс трукторское бюро с опытным производством AH БССР (53.) 681.327.12(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 802978, кл.G 06 К 11/00, 1979.

2. Патент США В 3801733,,<л. 178-19, опублик. 1974 (прототип).

I (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ

ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее

Пламшет с двумя системами координатных шин,каждая иэ которых выполнена в виде синусной и косинусной петле,образных обмоток, смещенных одна относительно другой по соответствующей координате на четверть периода укладag) SU А ки координатных шин, последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты и усилитель, выход которого подключен к катушке индуктивности съемника координат, индуктивно связанного с упомянутыми обмотками систем координатных шин, блоки формирования фазомодулированных сигналов, выходы которых подключены к входам . блоков формирования кодов координат, р т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, устройство содержит блоки компенсации взаимоиндукции синусной и косинусной петлеобразных обМоток систем координатных шин,выполненные, например,в виде двух катушек индуктивности, од- Я ни концы которых подключены к выходам синусной и косинусной петлеобраэных обмоток соответствующей системы координатных шин, а другие кон цы - к входам соответствукщих блоков формирования фаэомодулированных сиг- а налов.

1О8О163

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

Известно устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с ортогональными система ми токопроводящих координатных шин, подключенных с одним иэ выходов источника синусоидальных токов, съемник координат, содержащий индуктив- 10 ный датчик, соединенный с соответствующими полосовыми фильтрами, и блоки определения координат, одни из входов которых подключены к другим выходам источника синусоидальных сиг-15 налов, усилители, интеграторы и сумматоры, выходы которых подключены к другим выходам блоков определения координат, а входы — соответственно к выходам интеграторов и усилителей, входы которых соединены с выходами полосовых фильтров, а съемник координат содержит емкостной датчик, под.ключенный к входам соответствующих .полосовых Фильтров (1) .

Недостатком известного устройства является низкая точность считывайия.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для считывания графичес — у) кой информации, содержащее планшет с двумя системами координатных шин, каждая из которых выполнена в виде синусной и косинусной петлеобраэных обмоток, смещенных одна относительно другой по соответствующей координате на четверть периода укладки координатных шин, последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты и усилитель, выход. которого подключен к катушке индуктивности съем- ® ника координат, индуктивно связанного с упомянутыми обмотками систем координатных шин, блоки формирования Фаэомодулированных сигналов, выходы которых подключены к входам блоков 45 формирования кодов координат j2J .

Недостаток этого устройства состоит в низкой точности считывания, что объясняется существованием взаимной (перекрестной) фазовой модуляции между упомянутыми амплитудномодулированными сигналами по пространственной частоте (по координате), возникающей при их Формировании и приводящей к нелинейности фазы фазомодулированного сигнала.

Цель изобретения — повышение точности считывания за счет компенсации взаимной фаэовой модуляции упомянутых модулированных сигналов.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с двумя системами координатных шин, каждая иэ которых выполнена в виде синусной и косинусной петле- 65 образных обмоток, смещенных одна относительно другой по соответствующей координате на четверть периода укладки координатных шин, последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты и усилитель, выход которого подключен к катушке индуктивности съемника координат, индуктивно связанного с упомянутыми обмотками систем координатных шин, блоки формирования фазомодулированных сигналов, выходы которых подключены к входам блоков формирования кодов координат, содержит блоки компенсации взаимоиндукции синусной и косинусной петлеобразных обмоток систем координатных шин, выполненные, например, в виде двух катушек индуктивности, однь. концы которых подключены к выходам синусной и косинусной петлеобразных обмоток соответствующей системы координатных шин, а другие концы — к входам соответствующих блоков формирования Фазомодулированных сигналов.

На чертеже представлена блок-qxeма устройства.

Устройство содержит планшет 1, изготовленный из диэлектрического материала, в тело которого уложены первая 2 и вторая 3 системы токопроводящих координатных шин, съемник 4 координат, катушка индуктивности которого индуктивно связана с система ми 2 и 3 координатных шин, первый 5 и второй 6 блоки формирования кодов координат, первый 7 и второй 8 блоки формирования фаэомодулированных сигналов, выходами соединенные с входами одноименных блоков. формирования кодов координат, первый 9 и второй 10 блоки компенсации взаимоиндукции синусной и косинусной петлеобразных обмоток систем координатных шин,входы которых соединены с выходами систем координатных шин, а выходы — с входами соответствующих блоков 5 и

6 формирования фаэомодулированных сигналов, последовательно соединенные генератор li импульсов, делитель 12 частоты, разрядными входами соединенный с другими входами блоков 5 и 6 формирования кодов координат, и усилитель 13, выход которого соединен с индукционной системой указателя 4 координат.

Блоки 5 и 6 формирования кодов координат (х и у) идентичны и содержат счетчик 14 для измерения сдвига фаэ, счетчик 15 числа пространственных периодов. Разрядные входы счетчика 14 для измерения сдвига фаз соединены с разрядными выходами делителя 12 частоты, вход перезаписи — с выходом соответствующего блока 7(8) формирования фазомодулированных сигналов, а два старших выходных разряда этого счетчика - с входами узла 16 управления счетчиком.15 периодов, другой

1080163 вход которого соединен с выходом упо- ся периодический сигнал. Этот сигнал мянутого блока формирования фазомо- с помощью полосового усилителя, 13 дулированных сигналов, а выходы под- преобразуется в синусоидальный сигнал ключены к входам сложения и вычита- электрического тока частоты 42 ния счетчика ия счетчика 15. Протекая по индукционной системе

Блоки 7,и 8 формирования фазомоду- 5 съемника 4 координат, упомянутый элеклированных сигналов также идентичны трический ток возбуждает-. в окрести состоят каждый из последовательно ности точки считывания синусоидальсоединенных аналогового сумматора 17, ное электромагнитное поле. Это поле первым входом через фаэосдвигающий наводит в проводниках синусной и коузел 18, а вторым — непосредственно 10 синусной обмоток системы 2 координатсоединенного с выходами соотьетствую- ных шин планшета 1 первый и второй щего блока (9 или 10), а выходом че- амплитудно-модулированные сигналы рез полосовой фильтр 19 — с входом ЭДС взаимоиндукции. амплитудного дискриминатора 20. Благодаря выбору геометрических

Узел 16 управления счетчиком чис- 5 параметров взаимодействующих индукла периодов состоит из триггера 21 ционных систем (период d укладки кои логических элементов И 22 и 23, ординатных шин синусной и косинусной входы которых соединены с входами и сеток координатных шин и радиусы инвыходами триггера 21 и с выходами дукционных катушек съемника -4 коордидвух старших разрядов счетчика 14, нат) амплитуды амплитудно-модулироа выходы — соответственно с входами .ванных сигналов представляют собой

20 сложения и вычитания счетчика 15. синусоидальные функции измеряемой

Первый 9 и второй 10 блоки ком- координаты: пенсации взаимоиндукции синусной и косинусной петлеобразных обмоток со- ц E csin — x и Š— соя — x

2и 21 Э N< fll стоят иэ катушек 24 и 25 индуктивности, индуктивно связанных друг с другом. При этом величина взаимной ин- Далее рассматривается работа дуктивности катушек 24 и 25 индук- . устройства IIo измерению одной из тивности выбирается равной по модулю координат считываемой точки графичеси обратной по знаку величине взаим- З0 кого изображения, а именно координой индуктивности синусной и косинус- наты х. Считывание другой координаты ной координатных обмоток первой 2 и выполняется аналогично. второй 3 систем координатных.шин. В свою очередь токи первого и втоСистема 2 (3) координатных шин со- рого амплитудно-модулированных сигстоит из синусной и косинусной петле- 35 налов, протекающие соответственно образных обмоток. Синусная обмотка 26 по проводникам синусной и косинусной координатных шин связана с началом обмоток системы 2 координатных шин, обмотки катушки 24 индуктивности бло-, создают вторичные переменные электрока 9, а косинусная обмотка 27 коорди- магнитные поля. Благодаря существонатных шин — c концом обмотки катуш-I 40 ванию электромагнитной связи между ки индуктивности 25. синусной и косинусной обмотками назобмотки катушки 24 ,ности через согласу ий трансформа- в этих сетках вторичные ЭДС взаимотор (не показан) и через фаэосдвигаю- индукции. Причем вторичная ЭДС взаий узел 18 а начало обмотки катуш- 45 мои дУкции, наведеннаЯ в синУсной обки 25 индуктивности через согласующий трансформатор (на схеме также не по льна току, протекающему по косинусной вого сумматора 17 блока 7(8) Формиро- ной обмотке пропорциона вания фаэомодулированных сигналов. 50 протекающему по синусн и б

I му по синусно о мотке.

Устройство рабОтает СЛеДУющим Об- Одновременно токи первого и вторОго разом. ;амплитудно-модулированных сигналов, После установки и закрепления на протекая по проводникам 24 по проводникам катушек 2 рабочей поверхности планшета 1 носи- и 25 индуктивности блока 9 компенсателя считываемой. графической инфор- -- ции взаимоиндукции обмоток б и д кции о моток благодаря ! мации включ ют устройство и устанав- Ээ и „ичию индуктивной связи ливают съемник 4 координат в область связи между эти.ми катушками индуктивности, создают

ПЕРЕСЕЧЕНИЯ JIHHeAHHX зои поля Считы- в каждой из ниХ соответ из них соответствующие до вания координатной матрицы. примыкаю полнительные ЭдС взаимоиндукции. щих к границам начала поля считывания совпадающих с координатными Осями® коэффициент связи катушек 24 и принятой системы координат. В момент 25 индуктивности и включение их в включения генератор 11 импульсов фор- схему (встречно) установлены так, мирует последовательность импульсов, . что дополнительная ЭДС, наведенная в при поступлении которых на вход дели- катушке 24, равна и противоположно теля 12 частоты последним формирует- 65 направлена дополнительной ЭДС, наве1080163 денной в синусной обмотке полем тока косинусной обмотки, а дополйительная ЭДС, наведенная в катушке 25, равна и противоположно направлена дополнительной ЭДС, наведенной в косинусной обмотке полем)тока синусной обмотки. Таким образом, в последовательных электрических цепях, состоящих из синусной (косинусной) обмоток системы 2, катушек 24(25) индуктивности и нагрузочных элементов (первичные обмотки согласующих трансформаторов), действуют одновреМенно по три ЭДС. ЭДС взаимоиндукции, наведенная полем тока катушке индуктивности съемника 4 координат, вто- 15 ричная ЭДС, наведенная в:синусной (косинусной) обмотке полем тока, протекающего по косинусной (синусной) обмоткам, и дополнительная ЭДС взаимоиндукции, наведенная в катушке

24(25) индуктивности. Последние пары ЭДС (вторичная и дополнительная), имея одинаковую величину и будучи противоположно направленными, вычитаются в блоке 9. В результате на выходах названной схемы фиксируются амплитудные. модулированные сигналы е = sin — xsirgt

2п а (1) е cos — xsin(dt

2!< 30

2 а (2) матрицы, примыкающих к границам начала поля считывания, заканчивается.

1О Для измерения координат проиэволь((х) = — х

2 9

cl (3) с выхода аналогового сумматора 17 через полосовой фильтр 19 поступает на вход амплитудного дискриминатора 20.

На выходе амплитудного дискриминатора 20 формируется двухуровневый сигнал (меандр), одноименные фронты которого сдвинуты относительно фронтов выходного сигнала делителя 12 часто

1СС ты на величину фазового сдвига, пропорционального удалению центра съемника 4 координат OT оси 04 координатной системы. Код фазового сдвига регистрируется в счетчике 14 путем перезаписи текущего кода из делите- 60 ля 12 частоты в этот счетчик строби- в которых отсутствуют составляющие

ЭДС взаимоиндукции, обусловленные электромагнитной связью между синусной и косинусной сетками системы 2 координатных шин.

Поступая на вход канала 7 формирования фазомодулированных сигналов, сигнал е., сдвинутый о фазе фа рсдвигающей схемой 18 на угол †", сум-. мируется сигналом е . Результирую-. щий фазомодулированный сигнал со строго линейно изменяющейся фазой рующим сигналом, формируемым по переднему фронту двухуровневого сигнала, поступающего на счетчик 14 с выхода амплитудного дискриминатора 20.

На этом измерение координат х считываемой точки, если последняя расположена в области пересечения линейных зон поля считывания координатной ной точки графического изображения, находящихся за пределами области пересечения линейных эон поля считывания, примыкающих к границам начала поля считывания, не выключая устройства и не открывая указателя 4 координат от поверхности носителя графической информации, перемещают его в эту точку. В процессе перемещения в сторону увеличения считываемой координаты при прохождении каждой зоны, равной периоду и укладкИ координатных шин, коды двух старших разрядов счетчика 14 для измерения сдвига фаэ ме няют свои значения в следующей последовательности: 00, 01, 10, 11 и т.д.

При этом при переходе от кода 11 в код 00 узлом 16 управления вырабатывается единичный сигнал, поступающий на суммирующий вход счетчика 15 числа простран<и.венных периодов. В последнем к значению хранящегося там кода добавляется единица.

В процессе перемещения съемника

4 координат в сторону уменьшения считываемой координаты значения упомянутого кода двух старших разрядов счет чика 14 изменяются в обратной последовательности, и при переходе иэ одной зоны в другую (соседнюю) узлом

16 управления вырабатывается единичный сигнал, поступающий на вычитающий вход счетчика 15. Код считываемой координаты (абсолютное значение) составляет код счетчика 14 для измерения сдвига фаэ, пропорциональный удалению центра съемника 4 координат от границы начала эоны с точкой считывания, и код счетчика 15 числа пространственных периодов, адекватный номеру зоны с точкой считывания.

В результате введения блоков 9 и 10 компенсации вэаимоиндукции синусной и косинусной петлеобраэных обмоток систем координатных шин достигается повышение точности считывания путем исключения составляющей методической погрешности, связанной с взаимной (перекрестной) фазовой модуляцией амплитудно-модулированных сигналов, участвующих в процессе счи,тывания.

10801б3

Составитель Т. Бич ипорович

Редактор N.Ïåòðîâà ТехредП.Мйкеш Корректор О.Билак

Заказ 13бО/50 Тираж 699 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4