Устройство для считывания графической информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания графической информации. Цель изобретения - повышение точности устройства . Устройство содержит планшетзвукопровод, на взаимно перпендикулярных сторонах которого установлены пьезоэлектрические излучатели, съемник координат, выход которого подключен к входу усилителя, три элемента И, три формирователя сигналов, два триггера, два счетчика, выходы которых являются выходами устройства , и генератор импульсов, выход которого подключен к одним из входов элементов И. В устройство введены фазовращатель и компаратор, выход которого соединен с входом третьего формирования сигналов, выходом подключенного к одним из входов первого и второго элементов ИЛИ. Выходы усилителя и фазовращателя соединены с информационными входами компаратора, а выходы первого и второго триггеров подключены соответственно к вторым входам второго и третьего элементов И. Устройство позволяет устранить погрешность, вызванную изменением амплитуды сигнала на выходе съемника координат и обусловленную нестабильностью его контакта с поверхностью планшета-звукопровода и затуханием ультразвуковой волны в звукопроводе по мере ее удаления от излучателя. 3 ил. 1 09 СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (59 4 G 06 K 11/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОЮ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4246306/24-24 (22) 15. 05. 87 (46) 23. 11. 88. Бюл. Н 43 (71) Одесский политехнический институт (72) И. Н. Черненко, Д.П. Яковлев, О,Г.Воблая и P.Ã.Äæàãóïîâ (53) 681.327.12 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 488231, кл. С 06 К 11/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1196921, кл. G 06 K 11/06, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания графической информации. Цель изобретения — повышение точности устройства. Устройство содержит планшетзвукопровод, на взаимно перпендикулярных сторонах которого установлены пьезоэлектрические излучатели, съемник координат, выход которого подключен к входу усилителя, три элеменÄÄSUÄÄ 1439641 А1 та И, три формирователя сигналов, два триггера, два счетчика, выходы которых являются выходами устройства, и генератор импульсов, выход которого подключен к одним из входов элементов И. В устройство введены фазовращатель и компаратор, выход которого соединен с входом третьего формирования сигналов, выходом подключенного к одним из входов первого и второго элементов ИЛИ. Выходы усилителя и фазовращателя соединены с информационными входами компаратора, а выходы первого и второго триггеров подключены соответственно к вторым входам второго и третьего элементов д е

И. Устройство позволяет устранить погрешность, вызванную изменением амплитуды сигнала на выходе съемника координат и обусловленную нестабильностью его контакта с поверхностью планшета-звукопровода и затуханием 2 ультразвуковой волны в звуконроводе по мере ее удаления от излучателя.

1439641

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.

Цель изобретения — повьш ение точности устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема

5 устройства; на фиг. ? и 3 — сигналы, формируемые на выходах отдельных блоков устройства.

Устройство содержит планшет-звуко- 1 провод 1 с укрепленными вдоль взаимно перпендикулярных сторон пьезоэлектрическими излучателями ? и 3„ соединенными с выходами соответственно первого 4 и второго 5 формирователей 15 сигналов. третий формирователь 6 сигналов, усилитель 7, выход которого подключен к входу фазовращателя 8 к первому входу компаратора 9, второй вход которого соединен с выхода- 20 ми фазовращателя 8, а выход — с входом третьего формирователя б сигналов, одновибратор 10, выход которого подключен к входам первого и второго формирователей сигналов, генератор 25

11 импульсов, выход которого соединен с одним из входов первого 12, второго 13 и третьего 14 элементов

И, съемник 15 координат с пьезокерамической r.ëàñòèíoé 16, соединенной 30 входом усилителя 7, ?I Bp BBM 1 7 H второй 18 элементы ИХЫ, первые входь которых подключены к . выходу третьего формирователя б сигналов, вто— рые входы — к входу устройства сое35 диненного с вторым входом первого элемента И 12, выход которого соединен с входом одновибратора 10, первый 19 и второй 20 триггеры, первые входы которых подключены к выходам соответственного первого и второго элементов ИЛИ 17 и 18, вторые входы— к выходам соответственно первого 4 и второго 5 формирователей, а выходы соединены с вторыми входами соответственно второго и третьего элементов

И 13 и 14, первый 21 и второй 22 счетчики, информационные входы кото— рых подключены к выходам соответственно второго и третьего элементов

И 13 и 14, управляюшие входы — к входу устройства, а управляющие выходы соединены с третьими входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ 17 и 18.

Устройство работает следующим

55 образом.

Pac".t!oòðHì работу устройства при измерении какой-нибудь координаты, например координаты х. При появле1 нии импульса на входе устройства синхронно с импульсом генератора

11 срабатывает одновибратор 10, вырабатывающий импульс длительностью равной 20 мс, а также устанавливаются в нулевое состояние счетчики 21 и 22 и через элементы ИЛИ 17 и 18 триггеры 19 и 20. Г1о переднему фронту импульса с выхода одновибратора формируется короткий импульс в формирователе 4, который поступает на излучатель 2, и в планшете — звукопроводе 1 вдоль координаты х начинает распространяться плоская бегущая ультразвуковая волна. Одновременно передний фронт этого импульса взводит триггер 19, формируя передний фронт координатного импульса.

Как только фронт бегущей волны достигнет съемника 15, выполненного в виде металлического стержня, в пьезоэлектрической пластине 16 возбуж— дается электрический сигнал в виде пакета синусоид с частотой резонанса системы, состоящей из планшетазвукопровода 1, пьезоэлектрического излучателя 2, металлического стержня съемника 15 и пьезокерамической пластины 16.

Этот сигнал усиливается усилителем

7 и поступает на один из входов компаратора 9, í- другой вход которого подается такой же по форме и амплитуде, но сдвинутый по фазе сигнал с выхода фазовращателя 8. В момент времени, когда сигнал U, (фиг.2а) на втором входе компаратора 9 превышает сигнал U,(фиг.2а) на его первом входе на величину Utt, определяемую чувствительностью компаратора, на его выходе формируется потенциал высокого уровня. В момент, когда сигнал U. превышает сигнал Uz компаратор возвращается в исходное состояние (фиг.2б). Таким образом, на его выходе формируется импульс, по переднему фронту которого формируется ко— роткий импульс формирователем 6 сигнала (фиг.2в) . Этот импульс через элемент ИЛИ 17 сбрасывает триггер 19 в исходное состояние. Таким образом, формируется задний фронт координатного импульса.

На время, равное длительности ко- ординатного импульса, открывается элемент И 13 и импульсы генератора

11 поступают на информационный вход

143 9б41 счетчика 21, на выходах которого фор— мируется код координаты х точки, в которой производится измерение.

В процессе преобразования графической информации амплитуда сигнала

5 на выходе .съемника 15 координат может изменяться из-за изменения усилия прижатия его к поверхности планшетазвукопровода, из-за поворотов и наклонов съемника координат относительно оси, нормальной к поверхности планшета-звукопровода, а также за счет затухания волны в планшете-звукопроводе при ее удалении от излучателя.

В известном устройстве, для определения момента прихода ультразвуковой волны к съемнику координат применены пороговые устройства фиксированным порогом срабатывания U, а 20 амплитуда первой полуволны сигнала с выхода съемника координат может изменяться под действием дестабилизирующих факторов . На фиг. 3 показаны напряжения U u U при различных уси- 25 лиях прижатия съемника 15 координат к планшету-звукопроводу и при фиксированном пороге срабатывания Uz.

Как видно из фиг. 3 при этом возникает погрешность А = С вЂ” С, в 30 определении момента прихода ультразвуковой волны в точку, где производятся измерения.

Предлагаемое устройство позволяет устранить эту погрешность.

Для доказательства этого записывает равенство, определяющее момент срабатывания компаратора 9.

Б1 — U dU (1) arccos 0 — 1 /2

Г/ 2 — cP/2

fr-g

2ы (5) 40 где U —

45 ления от излучателя.

После получаем

U (3)

55 ч /2 (4) U sin(t 1+ Ч)-Uâsin t „= dU» (2) амплитуда первой полуволны сигнала; круговая частота сигнала; угол сдвига между сигналами, приходящими на первый и второй входы компаратора

9; время, определяющее момент срабатывания компаратора 9 ° несложных преобразований

icos(t+ g/2) sin P/2 = d

dU агссоз

В случае, когда чувствительность компаратора 9 высока, величина d LI пре— небрежимо мала и ныражение

U„sin q/2 с высокой степенью точности можно считать равным нулю. С учетом. этого допущения выражение (4) преобразуется к виду

Поскольку в выражение (5) не входят величины, зависящие от амплитуды сигнала, можно считать погрешность в определении координаты отсутствующей.

Если съемник 15 координат не прижат к поверхности планшета-звукопро вода 1 триггер 19 находится во взведенном состоянии до момента переполнения счетчика 21. С появлением на выходе переноса счетчика 22 импульса, послед— ний через элемент ИЛИ. 17 сбрасывает триггер 19, подготавливая канал координаты Х к следующему циклу измерений.

Все описанные выше процессы повторяются и при определении координаты у за исключением того, что импульс запуска формируется формирователем 5 сигналов по заднему фронту импульса с выхода одновибратора 10.

По сравнению с известным предлагаемое устройство имеет более высокую точность, так как оно устраняет погрешность, вызванную изменением амплитуды сигнала на выходе съемника координат ввиду нестабильности его контакта с поверхностью планшета-звукопровода и затуханием ультразвуковой волны в звукопроводе по мере ее уда-.. формулаизобретения

Устройство для считывания графической информации, содержащее планшетзвукопровод, на взаимно перпендикулярных сторонах которого установлены пьезоэлектрические излучатели, съемник координат, выход которого подключен к входу усилителя, первый элемент И, один из входов которого является входом устройства и соединен с первыми входами первого и второго

1439641 элементов ИЛИ и с установочными входами первого и второго счетчиков, выкоды которых являются выходами устройства а информационные входы подклю1

5 чены соответственно к выходам второго и. третьего элементов И, первые входы которых и другой вход первого элемента И соединены с выходом, генератора импульсов, выход первого эле- 10 мента И подключен к входу одновибратора, выход которого соединен с входами первого и второго формирователей сигналов, выходы которых подключены соответственно к входам пьезоэлектри- 15 ческих излучателей и одним иэ установочных входов первого и второго триггеров, другие установочные входы которых соединены соответственно с выходами первого и второгQ:элеь.ентов

ИЛИ, вторые входы которых подключены к другим выходам первого и второго счетчиков соответственно, и третий формирователь сигналов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности устройства, оно содержит фазовращатель и компаратор, выход которого соединен с входом тре— тьего формирователя сигналов, Bbõîä которого подключен к третьим входам первого и второго элементов ИЛИ, выходы усилителя и фаэовращателя соединены с информационными входами компаратора, а выходы первого и второго триггеров подключены соответственно к вторым входам второго и третьего элементов И.

1439641

Составитель Т. Ничипорович

Техред Л. Сердюкова Корректор Л. Патай

Редактор Г. Волкова

Заказ 6081/51 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4