Устройство для считывания графической информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода графической информации в ЭВМ, например, в составе систем автоматизированного про.ектирования. Целью изобретения является повышение достоверности считывания графической информации. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее координатньп матричный планшет с двумя группами параллельных сеток - координатных шин, съемник координат, формирователь опорных сигналов, блок управления, аналоговые коммутаторы, блоки формирования сигналов фазового рассогласования, блоки формирования кодов координат, амплитудные компараторы, элементы И, введены элемент И, аналоговый ключ и вторая считывающая катушка индуктивности съемника координат, индуктивно связанная с первой катушкой съемника координат. При этом достигается повышение достоверности считывания графической информации путем исключения сбойных ситуаций при считывании информации с носителей, отличающихся по толщине. 9 ил. о S (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4193814/24-24 (22) 12.02.87 (46) 15.01.89. Бюл. Р 2 (71) Г.И. Алексеев, Г.Г. Маньшин, Г.А. Подунаев, Н.И. Рысейкин и Е.Д; Соколов (53) 681.327.12(088.8) (56) Патент CUA N 3601733, кл. 336-30, опублик. 1972.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1043692, кл. G 06 К 11/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода графической информации в ЭВМ, например, в составе систем автоматизированного проектирования. Целью изобретения является повышение достоверности считывания графической информации.

„„Я0„„1451742 А 1 Н 4 С 06 К 11/00

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержа. щее координатный матричный планшет с двумя группами параллельных сеток координатных шин, съемник координат, формирователь опорных сигналов, блок управления, аналоговые коммутаторы, блоки формирования сигналов фазового рассогласования, блоки формирования кодов координат, амплитудные компараторы, элементы И, введены элемент И, аналоговый ключ и вторая считывающая катушка индуктивности съемника координат, индуктивно связанная с первой катушкой съемника координат. При этом достигается повышение достоверности считывания графической информации путем исключения сбойных ситуаций при считывании информации с носителей, отличающихся по толщине. 9 ил. с

1451742

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматизированного ввода графической информа5 ции в ЭВМ.

Целью изобретения является повышение достоверности считывания за счет исключения сбойных ситуаций при считывании информации с носителей, 1р отличающихся по толщине.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг ° 2 — функциональная схема формирователя опорных сигналов; на фиг. 3 — схема координат- 15 ного матричного.плашета; на фиг. 4функциональная схема блока формирования кодов координат; на фиг.5— функциональная схема аналогового коммутатора; на фиг. 6 — функциональ- 2р ная схема блока управления; на фиг. 7 — функциональная схема блока формирования сигналов фазового рассогласования; на фиг. 8 — амплитуднокоординатные характеристики сигна- 25 лов, снимаемых с выходов, аналоговых коммутаторов на фиг. 9 — временные диаграммы, поясняющие работу мостового переключателя и коммутацию считывающих катушек индуктивности. 3р

Устройство содержит координатный матричный планшет 1 с сетками параллельных ортогонально ориентированных, последовательно соединенных координатных шин, формирователь 2 опорных сигналов, съемник 3 координат, первый 4 .и второй 5 блоки формирования сигналов фазового рассог-: ласования, первый 6 и второй 7 блоки формирования кодов координат, блок 8 4р управления, первый 9 и второй 10 аналоговые коммутаторы, первый 11 и второй 12 амплитудные компараторы, первый 13 второй 14 и третий 15 элементы И и аналоговый ключ 16. 45

Формирователь опорных сигналов содержит генератор 17 тактовых импульсов, первый счетчик 18, формирователь 19 синусоидального сигнала.

Координатный матричный планшет содержит сетки 20 — 23 параллельных ортогонально расположенных, последовательно соединенных координатных шин.

Блок формирования кодов координат содержит первую 24 и вторую 25 груп« пы элементов И, регистр 26, второй счетчик 27, элемент 28 управления, четвертый элемент П 29, элемент

ИЛИ 30 и элемент 31 задержки.

Аналоговый коммутатор содержит распределитель 32 импульсов, первую

33 и 34 и вторую 35 и 36 группы аналоговых ключей, мостовой переключатель 37, первый триггер 38 и первый усилитель 39.

Блок управления содержит второй

40, третий 4 1 и четвертый 42 триггеры, кнопку 43, инвертор 44, пятый 45, шестой 46 и седьмой 47 элементы И.

Блок формирования сигналов фазового рассогласования содержит резистор 48, конденсатор 49, второй усилитель 50, фильтр 51 и третий амплитудный компаратор 52.

Устройство работает следующим образом.

При выводе центра съемника 3 координат, совмещенного с магнитной осью первой и второй катушек индуктивности, в считываемую точку графического изображения, расположенную в направлении измеряемой координаты Х(У), например, в i-й (j-й) зоне поля считывания, и включении устройства (элементы включения не показаны) генератором 17 тактовых импульсов формирователя 2 опорных сигналов начинает вырабатываться последовательность тактовых импульсов, циклически заполняющая счетчик 18, а на выходах триггеров старшего разряда и предшествующего ему разряда формируются периодические двухуровневые опорные сигналы. При этом в счетчике 27 числа эон блока 6(7) формирования кодов координат Х(У) установлен максимальный код, триггеры

40-42 блока 8 управления установлены в нулевое состояние, аналоговый ключ

16 закрыт, аналоговые ключи 33-36 аналогового коммутатора 9(10) также закрыты.

Поступая на вход формирователя 19 синусоидального сигнала (выполненного, например, по схеме фильтра первой гармоники опорного сигнала), опорный сигнал, поступающий с выхода триггера старшего разряда суммирующего счетчика 18, преобразуется в синусоидальный сигнал, который с его выхода поступает на первую считывающую катушку индуктивности съемника 3 коорцинат и на вход аналогового ключа 16.

1742

3 145

Протекание по первой катушке электрического тока вызывает в окружающем пространстве над сетками 20-23 координатных шин планшета 1 периодическое электромагнитное поле, симметрично распределенное относительно магнитной оси первой считывающей катушки индуктивности.

Амплитудно-координатные характеристики (фиг. 8) взаимодействующих систем (первая и вторая считывающие катушки индуктивности и сетка 20(22), а также указанные катушки и сетка

21(23) представляют собой функции, близкие к синусоидальным благодаря выбору их геометрических параметров (радиусы катушек, период укладки се5 l0

55 ток 20-23 координатных шин). Поэтому сигналы на выходах сеток 20,21, и

22,23 являются практически синусо-... идальными функциями пространственной переменной Х(У) и времени

Поступая на входы блока 4(5) формирования сигналов фазового рассогласования, указанные сигналы векторно суммируются в общей точке соединения резистора 48 и конденсатора 49 канала 4(5). Суммарный сигнал, усиленный усилителем 50 и отфильтрованный фильтром 51 блока 4(5) представляет собой синусоидальный сигнал с линейно изменяющейся фазой, пропорциональной удалению центра съемника 3 координат от границы начала i-й (j-й) зоны считывания, в пределах которой расположена считываемая точка графического изображения. Сформированный амплитудным компаратором 52 упомянутый сигнал в форме двухуровневого сигнала фазового рассогласования с выхода блока 4(5) поступает на первый вход блока 6(7) формирования кодов координат. Пройдя через открытый по первому входу элемент И 29 на управляющий вход блока 24 элементов И, указанный сигнал единичным фронтом заносит содержимое счетчика 18, пропорциональное удалению центра съемника 3 координат от границы начала i-й (j-й) зоны с точкой считывания, в соответствующие ячейки регистра 26.

Через некоторое время, определяемое параметрами элемента 31 задержки, задержанный сигнал фазового рассогласования поступает на управляющий вход блока 25 элементов И блока 6(7) формирования кодов координат и заносит содержимое счетчика 27 числа зон в остальные ячейки буферного регистра 26. Описанный процесс повторяется синхронно с частотой сигнала фазового рассогласования до момента нажатия оператором на кнопку 43 "Отсчет", по которому производится считывание координат.

При нажатии оператором на кнопку 43 "Отсчет" очередной единичный перепад проинвертированного инвертором 44 опорного сигнала, поступающего на третий вход блока 8 управления с информационного выхода (выхода триггера старшего разряда) формирователя 2 опорных сигналов, устанавливает триггеры 40-42 блока 8 управления в единичное состояние.

Единичный отсчетный сигнал, вырабатываемый при этом на единичных выходах укаэанных триггеров, подготавливает элемент H 45(46) к про пусканию единичных импульсов опорного сигнала на четвертый вход блока 6(7) формирования кодов координат и на счетный вход аналогового коммутатора 9(10) . При совпадении отсчетного сигнала с единичным уровнем первого по счету импульса опорного сигнала элемента И 45(46) вырабатывается первый по счету единичный сигнал, который поступает на четвертый вход блока 6(7) формирования кодов координат и через элемент ИЛИ 30 фиксирует в сче-.чике 27 числа зон нулевой код. Одновременно этот же сигнал поступает на счетный вход аналогового коммутатора 9(10) изменяя состояние распределителя 32 импульсов. При этом включается первая пара из двух групп аналоговых ключей (ключи 33 и 34) и на вход амплитудного компаратора 11(12) через мостовой переключатель 37 и усилитель 39 поступает амплитудно-модулированный сигнал первой зоны считывания, снимаемый с дополнительных выходов а,, а,(Ь,b,) сетки 20(22) координатных шин (амплитудно-коордиíàтная характеристика, отвечающая этому случаю, показана на фиг.8,a).

В момент времени, соответствующий первому полутакту первого полупериода импульса опорного сигнала, подключена только первая считывающая катушка индуктивности. Пусть сигнал на выходе аналогового коммутатора

9(10) не достигает установленного уровня опорного напряжения П „. ам5 1451742 плитудного компаратора 11(12) . Тогда в течение второго полутакта этого же полупериода импульса опорного сигнала дополнительно коммутируется вторая считывающая катушка индуктив5 ности (фиг ° 8, б) .. Подключение второй считывающей катушки индуктивности производится при поступлении на вход аналогового ключа 16 через элемент

И 15 единичных сигналов, дважды за период опорного сигнала снимаемых с дополнительного выхода формирователя 2 опорных сигналов (фиг. 9, а,б),.

Если в течение второго полутакта сигнал на выходе аналогового коммутатора. 9(10) также не достигает установленного уровня опорного напряжения амплитудного компаратора

11(12), то на выходах указанных компараторов сигнал сравнения не появляется и триггер 40(41) остается в исходном состоянии. Поэтому очередным единичным импульсом опорного сигнала, поступающим на четвертый 25 вход блока 6(7) формирования кодов координат и на счетный вход аналогового коммутатора 9(10), к содержи-мому счетчика 27 числа зон добавляет. ся единица, фиксируя в нем код, соответствующий второй по счету зоне поля считывания в направлении измерения Х(У) . При этом коммутируется следующая пара аналоговых ключей (34,35) аналогового коммутатора

9(10), подключая к входам мостового переключателя 37 дополнительные выходы а,,а (Ь,,Ь ) сеток 20(22) координатных шин, причем в дальнейшем при работе устройства все ключи комму- 40 тируются попарно со сдвигом на единицу в сторону увеличения с поступлением каждого последующего импульса опорного сигнала.

Описываемый процесс циклически повторяется до того момента, пока один из амплитудно-модулированных сигналов i-й зоны поля считывания, снимаемый с i-го дополнительного выхода а;(Ь,) сетки 20(22) координатных шин, приведенный к одноименному уровню мостовым переключателем 37 (фиг. 9,в) и усиленный усилителем 39 аналогового коммутатора 9(10), не превысит установленного уровня опорного напряжения U . При этом в дальнейшей работе устройства возможны два случая.

Первый случай отвечает положению съемника 3 координат в пределах зоны i (j) с точкой считывания (в частном случае i = j) в направлении измерения Х(У), при котором на выходе амплитудного компаратора 11(12) появляется единичный сигнал сравнения в момент коммутации только первой считывающей катушки индуктивности.

К этому моменту в счетчике 27 числа зон блока 6(7) формирования кодов координат зафиксирован код числа

i-1 (j-1). Сигнал сравнения с выхода амплитудного компаратора 11(12), поступая на первый (второй) вход блока, 8 управления, устанавливает триггер 40 (4 1) в нулевое состояние (триггер 40 устанавливается в нулевое состояние на i-м такте опорного сигнала, триггер 41 — на j ì), при этом элемент И 45(46) блокирует дальнейшее прохождение импульсов опорного сигнала на счетный вход аналогового коммутатора 9(10) и на четвертый вход блока 6(7) формирования кодов координат, а элементом И 47 вырабатывается единичный сигнал совпадения, которым триггер 42 устанавливается в нулевое состояние.

Единичный сигнал с нулевого и нулевой сигнал с единичного выходов триггера 42 поступают через первый и четвертый выходы блока 8 управления соответственно на третий вход блока

6(7) формирования кодов координат и на второй вход элемента И 15. По этим сигналам блокируется включение второй считывающей катушки индуктивности съемника 3 координат, а элемент И 29 блока 6(7) формирования кодов координат оказывается подготовленным к пропусканию единичного сигнала фазового рассогласования. Очередными импульсами сигнала фазового рассогласования, поступающими на первый вход блока 6 (7) формирования кодов координат, элементом И 29 вырабатываются единичные управляющие сигналы, поступающие на управляющий вход блока 24 элементов И и через элемент 31 задержки на управляющий вход блока 25 элементов И. Единичным уровнем сигнала фазового рассогласованияуснимаемого с выхода элемента

И 29 блока 6(7)формирования кодов координат и задержанного схемой 3 1 задержки сигнала фазового рассогласования, осуществляется пере7

1451742 вое значение сигнала указанного триггера старшего разряда пнверсногo кода точного отсчета. Исключение неопределенности производится следующим образом.

Единичный сигнал сравнения с выхода амплитудного компаратора 11(12) и сигнал с выхода триггера старшего

10 разряда блока 6(7) формирования кодов координат поступают на первый и второй входы элемента И 13(14). Если при этом на втором входе элемента

13(14) присутствует единичный сигнал, 15

Тогда единичный сигнал совпадения с элемента И 13(14) поступает на пятый вход блока 6(7) формирования кодов координат и далее через элемент

ИЛИ 30 на суммирующий вход счетчика

27 числа зон. В результате в счетчике фиксируется код числа i (j), отвечающий действительному значению номера зоны, в пределах которой находится считываемая точка. Если же

25 на втором входе элемента И 13(14) присутствует нулевой сигнал, снимаемый с инверсного выхода триггера старшего разряда, это свидетельствует о том, что считываемая точка на30 ходится в пределах конца i-й (j-й) зоны считывания, которой соответствует код числа -1 (j-1) . Дальнейшая работа устройства осуществляется аналогично первому случаю.

Таким образом, устройство для считывания графическойинформацхи,обладает всеми преимуществами, присущими устройствам, основанным на фазовых методах считывания координат, и позволяет с

40 высокой -достоверностью считывать ко45 ординаты точек графических изображений в абсолютных значениях. Предлагаемое устройство работает с перекрытием по зонам, приблизительно сос

50 тавляющим d = d/2 (фиг.9,г), что при ширине зоны d = 25,6 мм составляет около 12 мм, что существенно больше прототипа (d = 1,5 — 2 мм).

Наличие такой широкой зоны перекрытия исключает сбойные ситуации, присущие устройству-прототипу, как от влияния толщины носителя графической информации, так и от влияния краевого эффекта.

55 дача кодов счетчика 18 формировате1 ля 2 опорных сигналов и кода счетчика 27 числа зон в соответствующие ячейки регистра 26. К моменту окончания переходных процессов в буферном регистре 25 каждого канала формирования кодов координат оказывается зафиксированным код координаты Х(У) считываемой точки графического изображения. На этом формирование истинного значения кодов координаты Х(У) считываемой точки заканчивается.

Код координаты Х(У), зафиксированный в ячейках буферного регистра 26 блока 6(7) формирования кодов координат, состоит из кода младших разрядов, занесенных с выхода счетчика 18 формирователя 2 опорных сигналов, отвечающего расстоянию от считываемой точки до начала границы зоны i (j) ее расположения, и кода старших: разрядов, соответствующего расстоянию от оси ОХ (ОУ) координатной системы планшета 1 до упомянутой границы зоны i (j) с точкой считывания, Второй случай соответствует положению съемника 3 координат, при котором на выходе амплитудного компаратора 11(12) появляется единичный сигнал сравнения в момент коммутации второй считывающей катушки индуктивности. Это свидетельствует о том, что считываемая точка графического изображения находится либо в ближайшей окрестности границы конца i-й (j é) зоны поля считывания планшета 1, либо в ближайшей окрестности границы начала (i+1) и (j+1) и зоны (по направлению координаты Х(У),.

Имеющая место неопределенность связана с непрерывностью амплитуднокоординатных характеристик (фиг ° 8, д е). Для устранения этой неопределенности в устройстве используется дополнительная информация о состоянии триггера старшего разряда кода точного отсчета регистра 26(фиг.8,ж) характеризующего положение считываемой точки относительно границ зоны ее расположения. Положению считываемой точки в пределах ближайшей к оси координат половины каждой зоны считывания отвечает единичное значение сигнала на выходе триггера старшего разряда инверсного кода точного отсчета, положению, занимаемому считываемой точкой в пределах другой половины каждой зоны считывания — нулеснимаемый с инверсного выхода триггера старшего разряда, это свидетельствует о том, что считываемая точка находится в пределах начала (i+1) и (j+ 1)-й зоны считывания.

145174

Формула и з об р е т е ни я

Устройство для считывания графи ческой информации, содержащее координатный матричный планшет с двумя группами параллельных сеток, формирователь опорных сигналов, выходом синусоидального сигнала подключенный к первой считывающей катушке съем- 1р ,ника координат, индуктивно связанной с координатными сетками планшета, первый и второй блоки формирования сигналов фазового рассогласования, соединенные входами с выходами соот- 15 ветствующих групп сеток, первый и второй блоки формирования кодов координат, синхронизирующими входами соединенные с выходами соответствующих блоков формирования сигналов фазо- 2р вого рассогласования, информационные входы которых подключены к информационному выходу формирователя опорных сигналов, блок управления, первый выход которого подключен к первым управляющим входам первого и второго блоков формирования кодов координат, первый и второй аналоговые коммутаторы, счетные входы которых подключены соответственно к второму 30 и третьему выходам блока управления и к вторым управляющим входам первого и второго блоков формирования кодов координат, а информационные входы соединены с дополнительными выходами сеток матричного планшета, первый и второй элементы И, выходы ко2 1О торых соединены с информационными входами соответственно первого и второго блоков формирования кодов координат, первый и второй амплитудные компараторы, информационные входы которых соединены соответственно с первым и.вторым информационными входами блока управления и соответствующими выходами первого и второго аналоговых компараторов, выходы соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к дополнительным выходам соответственно первого и второго блоков формирования кодов координат, третий информационный вход блока управления соединен с информационным выходом формирователя опорных сигналов, отличающее с я тем, что, с целью повышения достоверности считывания, в него введен третий элемент И, первым входом соединенный с дополнительным выходом формирователя опорных сигналов, а вторым входом соединенный с четвертым выходом блока управления, аналоговый ключ, информационный вход которого соединен с выходом синусоидального сигнала формирователя опорных сигналов, а управляющий вход соединен с выходом третьего элемента И, и вторая считывающая катушка, подключенная к выходу аналогового ключа и концентричес- . ки расположенная относительно первои катушки.

1451742

1451742

1<)ii i И ,д,Ощ ит б

V г.

1451742

Составитель Т. Ничипорович

Техред А.Кравчук КоРРектоР В.Гирняк

Редактор А. Лежнина

Производственно-полиграфическое предприятие, . р

r. Ужго оп, ул. Проектная, 4

Заказ 7083/49 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственногв комитета по изобретениям и р ям и отк ытиям при ГКНТ ССС

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