Устройство для считывания графической информации

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ по авт. св. № 922817, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при считывании графической информации, оно содержит электропневмопреобразователь с трубопроводом , причем съемник координат содержит вакуумную камеру, соединенную с трубопроводом электропневмопреобразователя, управляющий вход которого, соединенный с управляющим входом блока формирования координат , подключен к шине управления устройства . СО с to со 00 to

COIOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„ !1 112382 зад. G 06 К l!06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 922817 (21) 3599811/24-24 (22) 02.06.83 (46) 07.09.84. Бюл. № 33 (72) А. В. Цветков, С. А. Шавров и В. Я. Зенин (71) Институт технической кибернетики АН

Белорусской ССР (53) 681.327.12(088.8) (56) 1, Патент США № 3801733, кл. 340-172.5 опублик. 1974:

2. Авторское свидетельство СССР № 922817, кл. G 06 К 11 00, опублик. 1981 (прототип) . (54) (57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОР1 ИНФОРМАЦИИ по авт. св. № 922817, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при считывании графической информации, оно содержит электропневмопреобразователь с трубопроводом, причем с.ьемник координат содержит вакуумную камеру, соединенную с трубопроводом электропневмопреобраэователя, управляющий вход которого, соединенный с управляющим входом блока формирования координат, подключен к шине управления устройства.

1112382

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что блок формирования координат содержит триггер, два элемента И, последовательно . соединенные первый счетчик, инвертор, регистр, сумматор, схему сравнения и элемент задержки, а также последовательно включенные второй счетчик, первый и второй коммутаторы, узел памяти и узел вывода координат, причем счетный вход триггера является одним из входов блока и соединен с первыми входами элементов И и управляющим входом первого счетчика, разрядные входы которого являются другими входами блока, выходы первого счетчика соединены с одними из входов сумматора, первого ком1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть ис. пользовано при создании устройств для ввода графической информации в электронные вычислительные машины.

Известно устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с двумя ортогональными системами токопроводящих координатных шин, индуктивно связанных со съемником координат и подключенных к одним из входов сумматора, выход которого через фазовый компаратор соединен соответственно с одним из входов последовательно соединенных элемента И и блока формирования координат, последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, полосовой фильтр, подключенный к другому входу фазового компаратора и к усилителю, выход которого подключен к съемнику координат, разрядные выходы делителя частоты соединены с другимн входами элемента И 11).

Однако это уСтройство не обеспечивает высокой точности считывания координат.

Это обусловлено тем, что взаимодействие цилиндрической катушки съемника координат с парой сдвинутых на четверть периода укладки систем шин принципиально не обеспечивает сохранение синусоидального закона изменения наводимого на них сигнала.

В результате сигнал рассогласования фаз опорного и индукцированного сигналов, преобразуемый в устройстве в код координат, является нелинейной функцией перемещения съемника координат относительно координатных шин.

По основному авт. св. № 922817 известно устройство, содержащее планшет с системами ортогональных токопроводящих координатных шин, индуктивно связанных со съем-. ником координат и подключенных к одним мутатора, с вторым и третьим входами элементов И, четвертые входь1 которых подключены к выходам триггера, другие входы которого соединены 6 выходом старшего разряда первого счетчика, выходы элементов И соедийены с вхбдами второго счетчика, выход элемента задержки подключен к управляющему входу регистра, выход схемы сравнения соединен с управляющим входом первого коммутатора, одни из выходов второго коммутатора подключены к соответствующим входам узла вывода координат, а управляющий вход второго коммутатора, соединенный с управляющим входом узла памяти, является управляющим входом блока.

2 из входов двух сумматоров, каждый из которых выходом через фазовый компаратор соединен с одним из входов соответствующих последовательно соединенных элемента

И и блока формирования координат, последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, разрядными выходами соединенный с другими входами элементов И, и полосовой фильтр, подключенный к другим входам фазовых компараторов и усилителю, выход которого подключен к съемнику координат, и блок коррекции фа. зовых искажений, входы которого соединены с разрядными выходами делителя частоты, а выходы — с другими входами суммато15 ра 12).

Недостатком известного устройства является то, что при включении его в состав многопультовой системы, содержащей ЭВМ и ряд соединенных с ней по общему каналу устройств ввода-вывода, оно не обеспечивает высокой надежности считывания графической информации, поскольку его работа не координируется ЭВМ. В результате в момент съема координат графика канал связи с

ЭВМ может быть занят другими устройства25 ми и считанная информация не попадет в

ЭВМ, т. е. будет утрачена.

Цель изобретения — повышение надежности при считывании графической информации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для считывания графической информации содержит электропневмопреобразователь с трубопроводом, причем съемник координат содержит вакуумную камеру, соединенную с трубопроводом электропневмопреобразователя, управляющий вход которого, соединенный с управляющим входом блока формирования координат, подключен к шине управления устройства.

1112382

Кроме того, блок формирования коорди, нат содержит триггер, два элемента И, последовательно соединенные первый счетчик, инвертор, регистр, сумматор, схему сравнения и. элемент задержки, а также последовательно включенные второй счетчик, первый и второй коммутаторы, узел памяти и узел вывода координат, причем счетный вход триггера является одним из входов блока и соединен с первыми входами элементов И и управляющим входом первого счетчика, разрядные входы которого являются другими входами блока, выходы первого счетчика соединены с одними из входов сумматора, первого коммутатора, с вторым и третьим входами элементов И, четвертые входы которых подключены к выходам триггера, другие входы которого соединены с выходом старшего разряда первого счетчика, выходы элементов И соединены с входами второго счетчика, выход элемента задержки подключен к управляющему входу регистра, выход схемы сравнения соединен с управляющим входом первого коммутатора, одни из выходов второго коммутатора подключены к соответствующим входам узла вывода координат а управляющий вход второго коммутатора, соединенный с управляющим входом узла памяти, является управляющим входом блока.

Предлагаемая конструкция устройства в случае занятости канала связи с ЭВМ обеспечивают автоматическую фиксацию съемника координат на поверхности . поля считывания, запоминание в схеме памяти кодов координат точек, считанных с момента определения занятости канала до момента полного останова - съемника координат на поверхности планшета, выдачу с большой скоростью кодов координат, хранящихся в схеме памяти, в ЭВМ, когда канал связи освобождается, и возврат устройства в обычный режим работы. Это значительно повышает надежность при считывании информаци и.

На фиг. 1 представлена блок-схема измерительной системы устройства по одной из координатных осей и вакуумной системы прижима съемника координат к носителю; на фиг. 2 — функциональная схема блока формирования координат на фиг. 3 — конструкция съемника координат.

Измерительная система устройства содержит синусную и косинусную системы 1 и 2 координатных шин, уложенные в плоскости измерений с постоянным периодом укладки, индуктивно связанные с цилиндрической катушкой съемника 3 координат, подключенной к усилителю 4 тока, вход которого соединен с выходом полосового фильтра 5, генера йзр 6 импульсов, выход которого соединен с входом делителя 7 частоты, выходом подключенного к входу полосового фильтра, сумматор 8, дифференцирующим и сумми55

Съемник 3 координат (фиг. 3) состоит из окуляра 35, который закреплен в корпусе 36 и является основой для намотки на него катушки 37 и нанесения визира 38, Корпус съемника координат образует камерующим входами подключенный к выходам синусной и косинусной систем и 2 координатных шин, а выходом — к фазовому компаратору 9, выход которого соединен с первым входом элемента И 10, другие входы которого подключены к разрядным выходам делителя частоты, а выходы к входам блока ll формирования колов координат, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 9, и блок 12

1О коррекции фазовых искажений, входами соединенный с разрядными выходами делителя 7 частоты, а выходами — с входами сумматора 8, содержащего операционный усилитель 13, конденсатор 14 (дифференцирующий вход), резисторы !5 (суммирующие входы) и резистор 16 в цепи отрицательной обратной связи.

Электропневмопреобразователь 17 содержит вакуумный насос 18, узел 19 управления и трубопроводы 20, один из которых соеди20 нен с вакуумной камерой съемника 3 коорди нат.

Блок 11 формирования кодов координат (фиг. 2) содержит триггер 21, (логические) элементы И 22 и 23, последовательно соединенные первый счетчик 24 (для измерения сдвига фаз), инвертор 25, регистр 26, сумматор 2?, схему 28 сравнения и элемент 29 задержки, а также последовательно соединенные второй счетчик 30 (числа периодов), первый коммутатор 31, второй коммутатор 32

gp узел 33 памяти и узел 34 вывода координат.

: Счетный вход триггера 21 соединен с выходом компаратора 9, первыми входамн эле ментов И 22 и 23 и входом управления счетчика 24, разрядные входы которого соелинены с выходами элемента И !О, а выхо35 ды — с входами инвертора 25, сумматора 27 и коммутатора 31, выходы двух самых старших разрядов соединены с вторым и третьим вх ода м и зле ме нтов И 22 и 23, а выход последнего старшего разряда, кроме того, 4О соединен с другими входами триггера 21, выходами соединенного с четвертыми входами элементов И 22 и 23, выходы которых соединены с входами счетчика 30. Выход элемента 29 задержки соединен с управляющим входом регистра 26. Выход схемы 28

45 сравнения, кроме того, соединен с управляющим входом коммутатора 31. Одни иэ выходов коммутатора 32 соединены с соответствующими входами узла вывода координат (для сопряжения с 3BN), а управляющие входы коммутатора 32 и узла 33 памяти соединены с управляющим входом узла 19 управления электропневмопреобразователя

l7 и полключены к выходу ЭВМ.

1112382 ру 39, из которой воздух откачивается через трубопровод 20. Надежный прижим съемника координат к носителю обеспечивает рези- новая прокладка 40.

Устройство работает следующим образом.

В момент включения устройства генератор 6 начинает формировать тактовые импульсы, следующие через равные интервалы времени, пропорциональные величине установленной дискретности кодового представления измеряемых координат. При поступлении указанных импульсов в делитель 7 частоты последним вырабатывается ряд периодических сигналов с кратными частотами.

Первый сигнал из этого ряда (наименьшей частоты) поступает через полосовой фильтр 5 и усилитель 4 тока в катушку съемника координат. Ток, протекая в катушке съемника координат, возбуждает электромагнитное пОле, которое наводит на проводники синусной и косинуснои систем шин периодические сигналы.

Поступая на дифференцирующий и суммирующи и входы усилителя, эти сигналы . векторно суммируются один с другим и одновременно складываются с периодическими сигналами, поступающими на остальные входы усилителя с выхода блока 12 коррекции. При этом на выходе усилителя 13 формируется результирующий сигнал, который при перемещениях съемника координат с высокой степенью точности сохраняет синусоидальный закон своего изменения.

Полученный таким образом сигнал, поступая на вход фазового компаратора 9, сравнивается по фазе с опорным синусоидальным сигналом, поступающим с выхода фильтра 5, Сигнал рассогласования фаз с выхода компаратора 9 поступает в качестве стробирующего сигнала на входы элемента И 10, через который код сдвига фаз с делителя 7 частоты переписывается в регистр 26 блока 11.

Поскольку координата Х от О до своей максимальной величины меняется несколько раз в пределах рабочего поля считывания, то номер рамки может быть определен путем непрерывного анализа переходов фазы через целые периоды. В блоке 11 этот анализ осуществляет схема управления счетчиком

30 периодов, собранная на элементах 21 — 23, хоторая на основании состояний старших разрядов регистра 26 фиксирует момент его перехода от состояния максимального заполнения в нулевое и наоборот. При этом в счетчик 30 либо заносится единица, либо вычитается из него. Полный код измерений координаты формируется на разрядных выходах счетчиков 30 и 24, причем код счетчика 30 указывает на целое число периодов укладки шин, пройденных съемником координат, а код счетчика 24 — на положение центра катушки съемника координат в одном из периодов укладки шин, т . е. на дробную часть периода.

Однако полный код измеренной коорди5 наты поступает на выходы коммутатора 31 лишь в том случае, когда съемник координат перемещается. Это происходит следующим образом.

Код измеренного фазового сдвига (дробная часть периода укладки шин) записывается в счетчик 24, а инверсный код — в регистр 26.

По окончании измерительного цикла коды из счетчика 24 и регистра 26 передаются в сумматор 27. При этом при переме15 щения съемника координат код счетчика 24 каждый цикл изменяется, а код регистра 26 остается первоначально записанным. Разницa чисел, снимаемая с выхода сумматора, сравнивается в схеме 28 сравнения с постоянным числом, задаваемым с пульта опера20 тора по шине а. Это число определяет шаг квантования считываемого изображения.

Код регистра 28 в процессе измерений остается постоянным до тех пор, пока код текущей координаты в счетчике 24 не изменится на величину шага квантования (величину

25 константы задаваемои по шине а). При этом схема 28 сравнения вырабатывает сигнал

А =В или А >В, где А — разность чисел, поступающая с выхода сумматора;  — константа, задаваемая с пульта оператора, который разрешает передачу текущей координаты на выход коммутатора 3! и осуществляет перезапись новой координаты из счетчика 24 в регистр 26.

Коммутатор 31 содержит элемент ИЛИ и элементы И, одни входы которых соедине35 ны с разрядными выходами счетчиков 24 и 30, а другие объединены и подключены к выходу элемента ИЛИ, на два входа которого поступают сигналы с выходов схем 28 сравнения обоих блоков формирования кодов координат (вторая связь на фиг. 2 не

40 показана).

Электрическая схема блоков формирования кодов координат выполнена таким образом, что для выдачи координат во внешнее устройство достаточно смещения съемника координат в направлении одной из координатных осей на заданный шаг. При этом минимальный шаг квантования выбирается из соображения достаточно детального описания траектории перемещения съемника координат и обеспечения возможности достаточно точного восстановления текущих координат на стороне ЭВМ.

Если канал связи свободен, то-ЭВМ устанавливает коммутатор 32 в режим .передачи кодов координат через узел 34 с ЭВМ. Если

55 канал занят, коммутатор переключается и считываемая информация начинает поступать в узел 33 памяти. Одновременно с сигналом занятости канала с помощью электроlll2382 пневмопреобразователя вакуумная камера съемника 3 координат через трубопровод 20 соединяется с вакуумным насосом l8. В результате съемник 3 координат с некоторой задержкой прихватывается в поверхности поля считывания, его перемещение прекращается, а значит, прекращается считывание информации.

Как только канал связи освобождается, ЭВМ возвращает коммутатор в исходное состояние, переводит узел 33 в режим считывания информации из памяти и отключает вакуумный насос. Информация, записанная в памяти узла 33 с возможной максимальной скоростью, передается в ЭВМ через узел 34 вывода координат, съем пик 3 координат теряет сцепление с поверхностью планшета, и оператор может продолжать отслеживание контура изображения.

Экспериментально установлено, что полная фиксация съемника координат предлагаемой конструкции по сигналу ЭВМ происходит с запаздыванием, не превышающим

0,2 с. Максимальная скорость движения съемника координат при считывании непрерывных контуров равна 20 мм/с. Прн этом с момента приема сигнала занятости канала до момента останова съемника координат он смещается на величину около 4 мм. Это значит, что если выбранный шаг квантования информации, задаваемый оператором, равен мм, то в схему памяти будет записано лишь четыре значения координат. При шаге считывания в 0,5 мм (самый распространенный шаг квантования при полуавтоматическом считывании) потребуется соответственно память на восемь слов. Таким образом устройство требует минимальных затрат для повышения надежности при считывании.

При эксплуатации предлагаемых устройств в составе автоматизированных рабочих мест время прерывания связи обычно незначительно и оператором в процессе работы зачастую не обнаруживается, а ошибки и сбои в процессе считывания полностью исключаются.

111238

Редактор О. Юрковецкая

Закав 6063 35

Составитель T. Ничипорович

Техред И. Верес Корректор В. Синицкая

Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4