Способ считывания графическойинформации и устройство для егоосуществления

 

(i>349253

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24. 10 ° 79 (21) 2831866/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23.07.р1, Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 23 .07 .81 (51)М. Кл.

G 06 К 11/00

Гесударстееииый комитет

СССР ио делам изобретений и втирмтий (53) УДК 681.327. .12(088 8) Л.Я. Фабрикант, В.Я. Зенин, А.В, Волович, В

В.И. Дятлов и А.Н. Шелухин .

Специальное конструкторское бюро Гомельскопо завода радиотехнологического оснащения (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для создания акустических. устройств ввода в электронные вычислительные машины (3BM) граS фической информации, а также при разработках систем автоматики, использующих акустические методы и средства измерения расстояния или координат.

Известны способы считывания графической информации, реализованные в устройствах и основанные на том, что в. каждом измерительном цикле формируют зондируюший электрический импульс, преобразуют его в ультраэвуко- т> вые колебания в зоне считывания или на краях поля считывания, формируют импульсную последовательность с постоянной частотой следования импульсов, преобразуют ультразвуковые колебания на краях поля считывания или в зоне считывания в электрический измерительный импульс, по моменту появления которого прекращают формирование импульсной последовательности, пропорциональной измеряемой координате, после чего измерительный цикл повторяют (1), (2), N и (4) .

Недостатком этого способа являются малое быстродействие и низкая точность измерения координат.

Малое быстродействие обусловлено тем, что последующий измерительный цикл всегда может быть начат после того, как закончится предыдущий иэмерительйый цикл, на который уходит значительное время. Низкая точность считывания обусловлена тем, что частота следования импульсов импульсной последовательности в процессе измерений остается постоянной, в то время как скорость распространения ультра" звука в плоскости поля считывания в общем случае изменяется во времени.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является известный способ считывания графической информации, реализованный в устройВ соответствии с предлагаемым способом для измерения координаты считываемой точки в измерительном цикле формируют зондирующий акустический импульс, формируют координатную импульсную последовательность по перво-му зондирующему импульсу, (фиг.2,а,в j импульс, по которому прекращают формирование координатной импульсной последовательности. В первом измеритель- чом цикле величина координатной имl пульсной последовательности соответствует значению измеряемой координаты считываемой точки. Однако в отличие от известного способа второй зондирующий импульс (фиг. 2..в) формируют до появления первого измерительного импульса (фиг.2,б), т.е. до окончания координатной импульсной последовательности. Таким образом, зондирующий импульс последующего измерительного цикла формируют до измерительного импульса предыдущего цикла.

3 8ч 925 стве и основанный на формировании в каждом измерительном цикле зондирувщего акустическorо импульса и электрического измерительного импульса, во временном интервале между которы5 гж.формируют координатную импульсную последовательность.

Известное устройство, реализующее способ считывания графической информации, содержит электроакустический преобразователь, акустически связанный со звукоприемниками, установленными на краях планшета, измерительные каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных времяимпульсного преобразователя и счетчика, преобразователь скорости распрострачения ультразвука в частоту тактовых импульсов, выход которого соединен с одним иэ входов время-импульсных преобразователей, другие вхо ды которых соединены с электроакустическим преобразователем LS) .

Однако быстродействие известного устройства ограничивается временем, необходимым для измерения максимального расстояния на рабочем поле считывания. Последующий измерительный цикл в принципе нельзя начинать раньше, чем закончится предьдущий. 30

Цель изобретения — повышение быстродействия считывания графической инф ормации .

Указанная цель достигается в сггособе считывания графической информации, основанном на формировании в каждом измерительном цикле зондирующего акустического импульса и электрического измерительного импульса, во временном интервале между которыми формируют координатную импульсную последовательность, тем, что зондирующий импульс каждого последующего цикла формируют до момента появле жя электрического измерительного им- 4 пульса предыдущего цикла, фиксируют первую опорную импульсную последовательность в интервале между двумя электрическими измерительными импульсами и вторую опорную импульсную пос- ледовательность в интервале между зондирующими акустическими импульсами, формируют результирующую импульсную последовательность путем суммирования координатной и первой опорной 55 импульсных последовательностей и вычитания второй опорной импульсной последовательности и по количеству импуль3 4 сов результирующей импульсной последовательности судят о координате считываемой точки.

В устройстве для осуществления способа, содержащем электроакустический преобразователь, акустически связанный со звукоприемниками, установленными на краях планшета, измерительные каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных время-импульсного преобразователя и счетчика, преобразователь скорости распространения ультразвука в частоту тактовых импульсов, выход которого соединен с одними из входов время-импульсных преобразователей, другие входы которых соединены с электроакустическим преобразователем, указанная цель достигается тем, что каждый измерительный канал содержит первый и второй дополнительные время-импульсные преобразователи, одни из входов которых подключены к выходу преобразователя скорости распространения ультразвука в частоту тактовых импульсов другие — соответственно с электроакустическим преобразователем и выходом звукоприемника, а выходы — соответственно с прямым и обратным входами счетчика.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для осуществления предлагаемого способа;.на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

5 8492

Для определения величины второго отсчета измеряемой координаты необходимо сформировать импульсную .последовательность, пропорциональную временному интервалу. между вторым зондирующим и вторым измерительным импульсами. Для этого формируют первую опорную импульсную последовательность, пропорциональную временному интервалу между двумя измерительными импульса- 10 ми (предыдущим и пс(следующим)(фиг.2 б) суммируют ее с координатной импульсной последовательностью, получая при этом суммарную импульсную последовательность, величина которой прапор- 15 циональна времени Топ.+Тизм„ затем формируют вторую опорную импульсную последовательность, пропорциональную периоду зондирующих импульсов — Тзонд, и вычитают ее из суммарной импульсной 20 последовательности; Величина результирующей импульсной последовательности пропорциональна времени Топ.+Тизм.—

Тзонд. Это время равно временному интервалу между BTopbIM зондирующим и 25 вторым измерительным Х импульсами и пропорционально второму отсчету измеряемой координаты Х . Последующие отсчеты определяются аналогично. При неподвижном съемнике. Тизм.=Тзонд. 30

f и последующий отсчет равен предьдущему в соответствии с выражением Х =

Топ.+Тизм.-Тзонд. В зависимости от направления движения съемника вдоль измеряемой координатi в процессе счи- 35 тывания изменяется знак выражения (Тизм-.Тзонд) и тем самым изменяется величина последнего отсчета.измеряемой координаты, т.е. при движении съемника в интервале между двумя 40 зондирующими импульсами интервал между двумя измерительылми импульсами уменьшится или увеличится в зависимости от направления движения (от звукоприемника или к звукоприемнику). 45

Устройство для осуществления способа содержит электроакустический преобразователь (съемник координат) 1, звукоприемники (координатные микрофоны) 2 и 3, идентйчные измерительные каналы 4 и 5, в состав которых входят время-импульсные преобразователи 6-11 и реверсивные счетчики (координат)

12 и 13, преобразователь 14 скорости распространения ультразвука в час-тоту тактовых импульсов, состоящий из электроакустического преобразователя

53 6

15, звукоприемника 16 и электронной схемы 17.

Электроакустический преобразователь

1 акустически связ ьн со эвукоприемниками 2 и 3, подключенными к измерительным каналам 4 и 5 соответственно.

Каждый измерительный канал содержит три время-импульсных преобразователя и счетчик координат. Выходы время-импульсных преобразователей в каждом канале соединены со входами счетчика, выход которого является выходом устройства. Время-импульсные преобразователи 6 и 7 одним входом соединены с выходом преобразователя 14, другим— с выходом соответствующего звукоприемника, третьим — с электрическим преобразователем 1, а выходами — с прямыми входами счетчиков соответственно 12 и 13. Время-импульсные преобразователи 8 и 9 одним входом соединены с преобразователем 14, другим— с электроакустическим преобразователем 1, а выходами — с реверсивными входами счетчиков соответственно 12 и 13. Время-импульсные преобразователи 10 и 11 одним входом соединены с преобразователем 14, другим — с соот" ветствующим звукоприемником, а выходами — с прямыми входами счетчиков соответственно 12 и !3. Электроакустический преобразователь 15 и звукоприемник 16 связаны акустически, расположены один от другого на фиксированном расстоянии и подключены к схеме 17.

Устройство работает спедукицим образом.

Электроакустический преобразователь

1 преобразует зондирующие импульсы в ультразвуковые волны в зоне считывания. Одновременна он выполняет функцию указателя координат.

Звукоприемники 2 и 3 преобразуют ультразвуковые волны на краях поля считывания в измерительные импульсы.

Измерительные каналы 4 и 5 формируют коды координат.

Время-импульсные преобразователи

6 и 7 формируют координатную импульсную последовательность, преобразователи 8-9 формируют вторую опорную импульсную последовательность, а преобразователи 10 и 11 — первую опорную импульсную последовательность в каналах 4 и 5 соответственно.

Преобразователь 14 имеет излучатель 15 и звукоприемник 16, предназ7 84925 наченные для измерения эталонного расстояния В эт. и электронную цифровую схему 17, которая в процессе измерения расстояния 6 эт. изменяет выходную тактовую частоту импульсов. 5

Считывание осуществляют следующим образом. На поле считывания закрепляют носитель графической информации, помещают электроакустический преобразователь 1 в зону считывания, совмещают 10 его с точкой изображения, подлежащей считыванию, и нажимают кнопку, расположенную непосредственно на преобразователе 1 (не показана) . При этом формируется первый зондирующий им- 15 пульс (фиг.2}, который возбуждает электроакустический преобразователь 1.

В зоне считывания возникают ультразвуковые волны. Одновременно зондирующим импульсом разрешается время-им- 20 пульсное преобразование в преобразоI вателях 6 и 7 и на их выходах формируется координатная импульсная последовательность. Как только ультразвуковая волна достигнет звукоприемника 25

3, на его выходе появится электрический измерительный импульс, который прекратит формирование координатной импульсной последовательности на выходе время †импульсно преобразовате- .30 ля 7. Записанный при этом в счетчике

13 код, соответствующий координатной импульсной последовательности, может быть передан во внешнее устройство.

Он представляет собой значение первой 35 из измеряемых координат. Но на этом работа счетчика не прекращается. На его суммирующий вход поступает первая опорная импульсная последовательность с выхода время-импульсного преобра- 40 зователя 11, управляемого измерительными иМпульсами с выхода звукоприемника 3. В момент прихода второго измерительного импульса в счетчике 13 оказывается записанная сумма координатной и первой опорной импульсной последовательности, пропорциональ ная сумме первой измеренной координаты .и пути, пройденному вдоль координатной оси съемником 1 за время 50 между двумя зондирующими импульсами.

Эта сумма превышает значение очередной измеряемой координаты f.â общем случае электроакустический преобразователь 1 перемещается на величину .периода повторения зондирукщих импульсов Х Топ.+Тнзм.+Тзонд,(фиг.2).

Поэтому вычитают из полученной им3 8 пульсной последовательности вторую опорную импульсную последовательность, соответствующую временному интервалу между двумя соседними зондирующими импульсами. Эту импульсную последовательность формирует преобразовательь 9. В результате описанных приемов в реверсивном счетчике 13 оказывает записанным новое число, соответствующее второй измеренной координате (фиг.2 г) . Аналогичные операции осуществляются и в другом измерительном канале.

Чтобы операция вычитания из реверсивного счетчика второй опорной импульсной последовательности не занимала дополнительного времени, ее выполняют на один такт. Это осуществляют следующим образом. В момент прихода второго и последующих измерительных импульсов на вычитающий вход соответствующего разряда реверсивного счетчика поступает импульс с преобразователя 9 (или 8), по которому содержимое счетчика уменьшается ровно на величину второй опорной импульсной последовательности.

Полученный при этом код передается во внешнее устройство.

Таким образом, на выходе устройства коды координат появляются с частотой, равной частоте повторения зондирующих импульсов.

Предельное значение величины выигрыша в быстродействии зависит от разрешающей способности эвукоприемников, т.е. способности различить два следующих один за другим акустических сигнала, Эксперименты показывают, что данная величина в импульсных устройствах с воздушной звукопроводящей средой может достигать величины 50 .

Формула изобретения

1. Способ считывания графической информации, основанный на формировании в каждом измерительном цикле зондирующего акустического импульса и электрического измерительного импульса, во временном интервале между которыми формируют координатную импульсную последовательность, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия, зондирующий акустический импульс каждого последующего цикла формируют. до момента появ9 84925 ления электрического измерительного импульса предыдущего цикла, фиксируют первую опорную импульсную последовательность в интервале между двумя электрическими измерительными импуль- 5 сами и вторую опорную-импульсную последовательность в интервале между зондирующими акустическими импульсами, формируют результирующую импульсную последовательность путем суммиро- >р вания координатной и первой опорной импульсных последовательностей и вычитания второй опорной импульсной последовательности и по количеству импульсов результирующей импульсной пос-1S ледовательности судят о координате считываемой точки.

2. Устройство для осуществления способа по п.l, содержащее электроакустический преобразователь, акусти- 20 чески связанный со звукоприемниками, установленными на краях планшета, измерительные каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных время-импульсного преобразова- 25 теля и счетчика, преобразователь скорости распространения ультразвука в частоту тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов время-импульсных преобразователей, дру- 30

3 l0 гие входы которых соединены с электроакустическим преобразователем, о т— личающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, каждый измерительный канал содержит первый и второй дополнительные времяимпульсные преобразователи, одни иэ входов которых подключены к выходу преобразователя скорости распространения ультразвука в частоту тактовых импульсов, другие — соответственно с электроакустическим преобразователем и выходом эвукоприемника, а выходы — соответственно с прямым и обратным входами счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Материалы 3-го совместного советско-болгарского семинара. ИТК

АН БССР— ИТК БАН. Минск, 1976, с.165173.

2. Авторское свидетельство СССР

У 488231, кл. G 06 К 11/00, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

М. 517908е кл. 4 06, К 11/00 ° 1976 °

4. Авторское свидетельство СССР

У 555413, кл. G 06 К 11/00, 1978.

5. Авторское свидетельство СССР

М -634314, кл. G 06 К 11/00, 1978 (прототип) .

849253

- г

Каор дина тная

X> = Топ+ Тиьи - Т,щу

BHHHIIH Заказ 6096/65 Тираж 745 Подписное филиал ЛПП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная,4