Устройство для считывания графической информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания метрической информации в трехмерном пространстве. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности считывания третьей координаты. Указанная цель достигается в устройстве, содержащем съемник координат с индуктивными датчиками положения, выходы которых соединены со входами умножителей, выходы которых подключены ко входам соответствующих сумматоров, аналого-цифровые преобразователи, коммутаторы, счетчики координат, блок управления и блок определения координат индуктивных датчиков положения, тем, что в него введены блок вычисления координат считываемой точки, три группы ключей и три группы равномерно расположенных по осям координат электромагнитных излучателей, выполненных в виде катушек индуктивности, связанных с индуктивными датчиками положения и подключенных одними выводами к выходам коммутаторов, а другими - к шине нулевого потенциала устройства, причем блок определения координат индуктивных датчиков положения содержит два элемента сравнения, два регистра, две группы ключей и элемент ИЛИ, а блок вычисления координат считываемой точки содержит приемный регистр, четыре группы ключей, сумматор, генератор импульсов, счетчик микрокоманд, дешифратор, элементы И и элемент ИЛИ. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЛУБЛИН

y )g G 06 К 1.1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4182819/24-24 (22) 15.01.87 (46) 15.03.90. Бюл. У l0 (71) Институт технической кибернетики AH БССР (72) Э.К. Леонович, Б.Я . Жевелев, Л.П. Сидоров, А.Я. Кулешов, А.И.Чистяков, А.Д. Кравчук и С.10.Ежов (53) 681.327.12(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11-" 798910, кл. G 06 К 11/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 732927, кл. G 06 К 11/00, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считыва. ния метрической информации в трехмерном пространстве. Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет обеспечения воэможности считывания третьей координаты, Указанная цель достигается в устройстве, содержащем съемник координат с индуктивными датчиками поло-жения, выходы которых соединены с

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к устройствам автоматизированного считывания и ввода в ЭВМ метрической информации (координат) структурно сложных изображений и объемных (трех" мерных) объектов, и может быть использовано в системах автоматизированного проектирования, автоматизи„„ЯУ„„1550548 А 1

2 входами умножителей, выходы которых подключены к входам соответствующих сумматоров, аналого-цифровые преобразователи, коммутаторы, счетчики координат, блок управления и блок определения координат индуктивных датчиков положения,тем, что в него введены блок вычисления координат считываемой точки, три группы ключей и три группы равномерно расположенных по осям координат электромагнитных излучателей; выполненных в виде катушек индуктивности, связанных с индуктивными датчиками положения и подключенных одними выводами к выходам коммутаторов, а другими — к шине нулевого потенциала устройства, причем @ блок определения координат индуктивных датчиков положения содержит два элемента сравнения, два регистра, С: две группы ключей и элемент ИЛИ, а блок вычисления координат считываемой 2 точки содержит гриемный регистр, четыре группы ключей, сумматор, генератор импульсов, счетчик микрокоманд, @ дешифратор, элементы И и элемент ИЛИ. CA

2 s.ï.ô-хы, 4 ил. 4Р рованной обработки изображений в научном и техническом эксперименте, а также в других областях науки и техники, .где требуется реферативное определение плосКрстньцс и пространственных параметров проектируемых и ис.следуемых объектов.

Принцип действия устройства для считывания графической информации ос) 550548 нован на преобразовании электромаг= нитного поля в точке пространства, в которую помещен съемник координат.

Целью изобретения является расши5 рение области применения устройства за счет обеспечения возможности считывания третьей координаты.

На фиг . 1 приведена функпиональ— ная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока управления, на фиг. 3 — функциональная схема блока определения координат индуктивных датчиков положения, на фиг. 4 — функциональная схема бло- 15 ка вычисления координат считываемой точки °

Устройство (фиг.1) содержит съемник 1 координат с двумя индуктивными датчиками 2 и 3 положения, выходы ко- 20 торых в сочетании по три через умножители 4„- 4ь связаны соответственно с сумматорами 5< и 5, подклкченными к аналого-цифровым преобразователям 6, и 6 z, коммутаторы 7 -7 >, ин- 25 формационными входами подключенные к счетчикам 8„-8 > координат, блок 9 управления, выходом а начальной установки связанный с установочными входами счетчиков 8,-8 координат, выхо- 30 дами Б, В, ъ опрашивающих импульсовсо счетными входами соответствующих счетчиков 8,-8> координат, и коммутаторами 7,-7>, синхронизирующим выходом — с соответствующими входами

35 аналого-цифровых преобразователей 6, и 6 . Устройство дополнительно включает три (по числу осей) группы 10,—

10 > электромагнитных излучателей (ко-. ординатных катушек), индукTHBHo свя- 40 эанных с датчиками 2 и 3 положения съемника 1 координат, расположенных равномерно с заданным шагом по осям системы координат и подключенных одними выводами к выходам коммутаторов

7, -7з, а другими — к точке нулевого потенциала устройства. Блок 11 определения положения индуктивных датчиков входами а, 6 соединен с синхронизирующими и входами ь, . с информационными выходами аналого-цифровых преобразователей 6„ и 6 соответственно. Устройство также содержит блок 1 2 вычисления координат, управляющим входом а подключенный к

55 выходу 1 блока 1..1 определения положения индуктивных датчиков 2 и 3 и выходу а начальной установки блока 9 управления, информационныМи выходами — к выходу устройства, а управляющим выходом выходом в — к блоку 9 управления, и группу ключей 13 †1 передачи кода счетчиков 8,-8 координат, информационными входами связанных с соответствующими счетчиками

8,-8д координат с информационными выходами — с соответствующими входами ь,, е блока 12 вычисления координат, при этом разрешающие входы ключей 13 -13 передачи кода связаны с выходами 6, ь, выбора координатных осей блока управления соответственно, а опрашивающие входы подключены к выходу g блока 11 определения положения индуктивных датчиков 2 и 3.

Блок 9 управления (фиг. 2) содержит счетчик 14 операций, входом начальной установки через генератор 1 5 одиночных импульсов, подключенный к кнопке 16 пуска, Счетчик 14 операций связан с дешифратором 17, выходы которого поданы на выход блока 9 управления и на распределитель 18 импульсов, подключенный к генератору 19 тактовых импульсов .

Блок 11 определения положения индуктивных датчиков 2 н 3 содержит два элемента 20„ и 20 сравнения, одни информационные входы которых поразрядно подключены к информационным выходам соответствующих аналого-цифровых преобразователей 6, и 6 непосредственно, а другие — через поразрядно соединенные запоминающие регистры 2!, и 21 и ключи 22<-22 передачи кода, при этом опрашивакщие входы а, b элементов 20 и 20 сравнения подключены к синхронизирующим выходам соответствующих аналого-цифровых преобразователей 6 и

6, выходы возрастания сравниваемых величин () ) — к оправшивающим входам соответствующих групп ключей

22, и 22 передачи кода, а выходы уменьшения или равенства сравйиваемых величин (< ) объединены через элемент ИЛИ 23 и поданы на управляющий вход блока 12 вычисления координат.

Блок 12 вычисления координат считываемой точки (фиг.4) содержит приемный регистр 24, поразрядно через группу 25 элементов ИЛИ подхваченный к соответствующим входам групп ключей 13, — 13 з счетчиков 8 „-8. координат, а инверсными и прямыми выходами

5 15505 своих триггеров связанный соответственно с первой 26 и второй 27 группами ключей передачи кода данного бло,ка, сумматор 28, связанный. с ключами первой группы 26 одноименными разряд дами, а с ключами второй — со сдвигом на один разряд влево, подключенную к сумматору третью группу 29 ключей выдачи кода, выходы которой поданы на выход устройства и на вход схемы 30 автономного управления бло ка 1 2, включающей счетчик 31 микро,команд, к выходам триггеров которого подключен дешифратор 32, связанный 15 соответственно с тремя элементами

ИЗЗ, 34 и 35, к вторым входам которых подключен генератор 36 импульсов, при этом установочным входом счетчик 31 микрокоманд связан с выходом 20 а начальной установки блока 9 управления, счетным через элемент ИЛИ37 . с выходом ч блока 11 определения положения индуктивных датчиков 2 и 3 и выходами элементов И33-35, элементы

ИЗЗ и 34 подключены также к спрашивающим входам первой 26 и второй 27 групп ключей передачи кода, а элемент И35 — к опрашивающим входам третьей группы 29 ключей выдачи кода 30 . и счетному входу счетчика 14 операций блока 9 управления.

Съемник 1 координат, предназначенный для указания человеком-оператором считываемой точки А на объекте, выпол-35 нен в виде щупа, в корпусе которого находятся два идентичных индуктивных датчика 2 и 3 положения, каждый из которых образован тремя приемными катушками индуктивности, расположен- 40 ными по ортогональным плоскостям сферы, причем магнитные оси образующих один датчик катушек индуктивности пересекаются в центре сферы. Острие съемника оператор помещает в точку 45 объекта (чертежа, макета), координаты которой считываются.

Умножители 4 индуктированных сигналов предназначены для усиления сигналов с выходов приемных катушек ин- 50 дуктивных датчиков 2 и 3 положения в соответствии с квадратичной зависимостью выхода от входного сигнала и могут быть собраны по известным схемам с использованием микросхем 55

К544УД2А.

Аналоговые сумматоры 5 предназначены для сложения выходных сигналов умножителей 4 для каждого из датчи48 6 ков 2 и 3 положения и могут быть собраны по известным схемам промышленных серий элементов вычислительной техникии.

Аналог о-цифровые прео бра зов а тели

61 H 6 g предназначены для представления амплитуд выходных сигналов сумматоров 5 и 5 в цифровой форме и могут быть выполнены с использованием микросхем 11 07ПВ2 согласно РТИ на эту серию .

Коммутаторы 7 предназначены для последовательностей коммутации трех ортогональных групп 1О, -103 координатных катушек индуктивности (электромагнитных излучателе® с целью последовательного возбуждения их импульсами тока, генерирующими в рабочем пространстве переменное электромагнитное поле. Коммутаторы мо-. гут быть реализованы на базе дешифраторов кодов соответствующих счетчиков 8,-83 координат и токовых ключей. Дешифраторы могут быть выполнены на микросхемах К155ИДЗ, а токовые ключи — на транзисторах КТ81 6.

Блок 9 управления (Фиг.2) предназначен для формирования необходимой последовательности сигналов управления блоками и элементами устройства . и реализуется на стандартных элементах дискретной вычислительной техники (счетчик, дешифратор, элементы И и ИЛИ).

Блок 11 определения положения индуктивных датчиков 2 и 3 (Фиг.З) предназначен для определения координат центров датчиков путем последовательного сравнения величин сумм квадратов амплитуд сигналов, индук-. тироваиных в приемных катушках датчиков, и может быть реализован на стандартных элементах промышленных серий и с использованием элементов сравнения.

Блок 12 вычисления координат считываемой .точки (фиг.4) предназначен для вычисления текущих координат х, у, z элементов обрабатываемых объектов по соотношениям х = 2х -х,, y = 2у.-у„, z = 2г -z, где (x у

z ), (х, у, z<) — координаты центров первого 2 и второго 3 индуктивных. датчиков положения и реализуется в соответствии с функциональной схемой на стандартных дискретных элементах промышленных серий.

) 550548

Ключи передачи (выдачи) кодов пред1 назначены для перезаписи кодов на триггерных регистрах или выдачи на

Выход устройства и реализуктся на стандартных двух- и трехвходовых схемах совпадения промышленных серий.

Устройство работает следующим об разом .

При установке острия съемника координат в выбранную точку обрабатываемого объекта (изображение, макет) замыкается кнопка 16 пуска (фиг.2), Ори этом счетчик 14 операций блока 9 управления устанавпивается в начальное состояние "01, а блок 9 управjTIeHHH сигналом по выхоцу ц производит необходимые начальные установки на счетчиках 8 -83 координат и других триггерных элементах устройства.Нри

20 ,этой установке счетчика 14 операций .блок 9 управления по выходе g выда ет импульсы на счетный вход счетчика ,81 координаты и на вход коммутатора

7, . В соответствии с поступлением этих импульсов прОисходит последрвательный во времени и пространстве оп рос координатных катушек инцуктивности 10„ оси ОХ, В процессе опроса с некоторого момента (в соответствии с удалением считываемой тсчки от координатных катушек) в приемных катушках индуктивных датчиков 2 и 3 положения индуктируются импульсы ЭДС суммарная амплитуда квадратов которых, формиру35 емая с помощью умножителей 4,-4 и сумматоров 5 -5, возрастает по мере сокращения расстояния между центром индуктивного датчика и координатной осью ОХ. Максимума амплитуда достигает при возбуждении координатной катушки, номер которой соответствует координате центра датчика по выбранной координатной оси. Номер данной катушки для каждого из датчиков 2 и 3 45 фиксируется с помощью элементов 20„20 сравнения, выполняюших последовательное сравнение цифровых эквивалентов амплитуд, полученных с помощью аналого-цифровых преобразователей

6, и 6 . На информационные входы элементов 201 и.20 сравнения поданы выходы аналого-цифровых преобразователей 6, и 6 < непосредственно, по которым поступают значения текущей ам55 плитуды, а на вторые входы через запоминающие регистры 21 и 21 и ключи

22, и 22 < передачи кода поступают значения предыдущей амплитуды. Если

Е ° ) Е;, (E — сумма квадратов амплитуд ЗДС, индуктируемых в трех приемных катушках индуктивных датчиков 2 и

3 положения), по выходу > цифровой код с аналого-цифровых преобразователей 6, и 6 переносится на запоминающие регистры 21, и 2I< и процесс возбуждения координатнь1х катушек i 0„ продолжается. Если Е. F;,, то сигнал с

1 выхода (элементов 20 и 20 сравнения через схему ИЛИ23 поступает на выход блока 11, передавая в блок 12 вычисления координат считываемой точки через посредство группы ключей 13 передачи кода, управляемых разрешающим сигналом на выходе < блока 9 управления, код счетчика 8,, координаты.

Оба канала формирования и анализа сигналов с индуктивных датчиков 2 и 3 положения работают параллельно, и за время опроса координатных катушек одной оси ОХ коды счетчика 8„ дважды поступают в блок 12 вычисления координат считываемой точки.

Блок 12 вычисления координат считываемой точки работает следующим образом.

По сигналу с выхода блока 11 оп-. ределения положения индуктивных датчиков 2 и 3 счетчик 31 микрокоманд устанавливается через элемент ИЛИ 37 в положение "01 " а на приемный ре1 гистр 24 через группу элементов

ИЛИ 25 поступает код счетчика 8 коорt динат. Сигналом с тенератора 36 импульсов через элемент И 33 код ко" ординаты х„центра первого индуктивного датчика 2 положения в обратном коде с инверсных выходов приемного регистра 24 через первую группу 26 ключей передачи кода заносится в сумматор 28. В процессе опроса координатных катушек на выходе блока 1i появляется второй сигнал, к коду счетчика 31 микрокоманд через элемент

ИЛИ 37 добавляется единица. При состоянии "10" счетчика 41 срабатывает элемент И34, а сигналом с его выхода через посредство второй группы 27 ключей передачи кода на сумматор 28 подается код координаты х центра

1 второго индуктивного датчика 3 положения,сдвинутый на один разряд влево, т.е. на сумматор 28 в прямом коде по= ступает число +2х . В итоге на сумматоре 28 образуется число х = 2х -х

2 1 т.е, искомая координата острия съем-.

9 15505

Использование изобретения позво- 30 ника 1 координат, совмещенного со считываемой точкой.

По завершении этой микрокоманды счетчик 31 микрокоманд принимает состояние "11" и очередной сигнал генератора 36 импульсов поступает на выдачу кода вычисленной координаты

1 х с сумматора 28 через третью группу.

29 ключей выдачи кода на выход уст- 10 ройства и по выходу в в блок 9 управления, а счетчик 31 микрокоманд занимает исходное состояние "00, схема

30 автономного управления блока 12 готова к вычислению координаты считы- 15

0Y и 0Z. В результате их трехкратного выполнения координаты х,у,z считываемой точки последовательно поступают на выход устройства. ляет расширить функциональные возможности устройств считывания графической информации за счет обеспечения возможности считывания третьей координаты. Использование съемника координат типа "карандаш", инвариантного к пространственной ориентации, повышает эргономические параметры устройства. ваемой точки по оси 0У.

По сигналу с выхода g блока 12 счетчик 14 операций блока 9 управления принимает состояние "10", что соответствует опросу импульсами тока 20 .координатных катушек индуктивности по оси OY. Описанные вьппе действия по определению координаты х острия съем-. ника 1 (кординаты х считываемой точки) полностью повторяются и для осей 25

10 датчиков положения, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности считывания третьей координаты, оно содержит блок вычисления координат считываемой точки, по три группы ключей и равномерно расположенных по осям координат электромагнитных излучателей, выполненных в виде катушек индуктивности, связанных с индуктивными датчиками положения и подключенных одними выводами к выходам коммутаторов, а другими — к шине нулевого потенциала устройства, информационные и синхронизирующие входы блока определения координат индуктивных датчиков положения соединены с соответствующими выходами аналого-цифровых преобразователей, выходы счетчиков координат подключены к информационным входам групп ключей, первые управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами блока управления, а входы— с информационными входами блока вычисления координат считываемой точки, первый управляющий вход которого подключен к установочным входам координатных счетчиков, второй управляющий вход, соединенный с вторыми управляю" щими входами групп ключей, подклкчен к выходу блока определения координат датчиков положения, причем первый выход блока вычисления координат считываемой точки соединен с информационным входом блока управления, а второй выход является информационным выходом устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для считывания,графической информации, содержащее съемник координат с индуктивными датчика- 45 ми положения, выходы которых соединены с входами умножителей, выходы которых подкюпочены к входам соответствующих сумматоров, выходы которых соединены с информационными входами яО аналого-цифровых преобразователей, коммутаторы, информационные входы которых подключены к выходам счетчиков координат, счетные и установочные входы которых и управляющие входы коммутаторов и аналого-цифровых преобразователей соединены с соответствующими выходами блока управления, и блок определения координат индуктивных

2. Устройство .по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок определения координат индуктивных датчиков положения содержит два элемента сравнения, два регистра, две группы ключей и элемент ИЛИ, выход которого является вьщодом блока, синхронизирЯющими.входаМи.которого являются, управляющие .входы элементов сравнения, Первые информационные входь которых, соединенные с информационными входами регистров, являются информационными входами блока, выходы регистров подключены к информационным входам групп ключей., выходы которых соединены с вторыми информационными входами элементов сравнения, первые выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ, а

1550548 вторые — к управляющим входам регистров.

3. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, vто блок вычисления координат считываемой точки содержит приемный регистр, четыре группы ключей, сумматор, генератор импульсов, счетчик микрокоманд, дешифратор, элементы И и элемент

ИЛИ, один из входов которого является вторым управляющим входом блока, первым управляющим входом котоporо является установочный вход счетчика микрокоманд, счетный вхоц которого соединен с выходом элемента ИЛИ, другие входы которого соединены с выходами элементов И, первые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а вторые входы — к выходам дешифратора, информационные входы которого соединены с выходами счетчика микрокоманд, информационными входами блока явля5 ются входы первой группы ключей, выходы которых соединены с информационными входами приемного регистра, прямые и инверсные выходы которого соединены соответственно с информационными входами второй и третьей групп ключей, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих элементов И, а выходы подключены к информационным входам суммато" ра, выходы которого соединены с информационными входами четвертой группы ключей, управляющий вход которой соединен с выходом соответствующего. элемента И, а выходы являются информационными выходами блока.!

550548

I

Фиг. У

1550548

Составитель Т. Ннчипорович

Редактор А. Лежнина Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Тираж 560

Подписное

Заказ 275

3НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101