Устройство для считывания графической информации

 

Союз Советсиик

Социалистически«

Рес убп

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п>935986

{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.08.80 (2l ) 2972346/18 24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень №22

Дата опубликования описания 18.06.82 (Я)М. Кл .

G06 К 11/06 (Меударстее««ыИ кенитет

СССР ие делен «зебретеии« н етерьп«й (53)-УД К 681.327. .12(088.8) В. Я. Зенин, И. С. Люкевич, В. М. Рухл тнск

В. И. Тихоненко и В. П. Ушако

/ 3:;"::л, Светлов, (72) Авторы изобретенная

f ,/ (7l ) Заявитель центральное конст (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к, устройствам считывания и ввода графической информации в электронные вычислительные машины.

Извес тно устройство для считывания графической информации, которое. с одер жит планшет с двумя ортогональными системами токопроводяших координатных шин, соединенных с выходами соответст1О вуюших электронных коммутаторов, съем3пщ координат с катушкой, индуктивно связанной с шинами планшета и соедиенной через усилитель и блок обработки измерительных сигналов с блоком форми45 рования кодов координат, две группы выходов которого соединены со входами электронных коммутаторов (1 ) .

Недостаток этого устройства состоит в его конструктивной сложности.

Наиболее близко к изобретению уст ройство, содержашее планшет с двумя ортогональными системами токопроводяших координатньи шин, съемник координат с катушкой, индуктивно связанной с системами шин, два канала формирования сигналов сдвига фаз, входами соединенные с выходами соответствуюших систем токопроводящих шин, два канала формирования кодов координат, каждый иэ которых входом соединен с выходом соответствуюшего канала формирования сигналов сдвига фариз. последовательно соединенные генератор счетных импульсов, делитель частоты, разрядными выходами соединенный с gpyгимн входами каналов формирования кодов координат, и полосовой усилитель, выхо дом соединенный с катушкой индуктивности съемника координат f2) .

Однако у этого устройства недостаточно высокие точность и надежность.

11ель изобретения - повышение точности и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержашем планшет с ортогональными системами токопроводяших координатных шин, подключенных к соответствующим формирователям снг3 9359 палов сдвига фаэ, выходы которых соединены со входами соответствующих формирователей кодов координат, делитель частоты, подключенный к генератору счетных . импульсов н ко входам. формирователей кодов координат, и блок формирования сигналов возбуждения, один вход которого соединен с делителем. частоты, а выход подключен к съемнику координат, другой вход блока формирования сигналов 16 возбуждения соединен с одним нз формирователей сигналов сдвига фаз, при этом блок формирования сигналов возбуждения содержит первый усипитель, один вход которого подключен ко входу блока, другой вход соединен со вторым усилителем, подключенным к амплитудному детектору, вход которого является входом блока, а выход первого усилителя соединен с выходом блока, илн блок формирования сигналов возбуждения содержит первый усилитель соединенный со входом н выходом блока, амплитудный детектор, подключенный ко входу блока и ко второму усилителю, соединенному с одним входом третьего усилителя, другой вход которого подключен ко входу блока, а выход соединен с выходом блока, при этом съемник координат содержит вторую катушку ин« дуктивности, расположенную на одной оси с первой;

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства с одним вариантом конструктив ного выполнения блока формирования сигналов возбуждения; на фиг. 2 - то же, М с другим вариантом конструктивного выполнения этого блока.

Устройство включает планшет 1 с ор-. тогональными системами 2 и 3 токопроводяших координатных шин, съемник 4 . координат, формирователи 5 и 6 сигналов сдвига фаэ, формирователи 7 и 8 кодов, координат, генератор 9 счетных импульсов, делитель 10 частоты, блок 11 формирования сигналов возбуждения, при этом формирователи 5 и 6 содержат конденса« торы 12, векторные сумматоры 13, полосовые фильтры 14 и пороговые элементы (амплитудные дискриминаторы) 15.

Формирователи 7 и 8 содержат счетчики 16 и 17 и схемы 18 управления счетчиком периодов, включающие триггера 19 и элементы И 20 и 21, при этом блок 11 содержит узел 22 преобразования сигнала, включающий второй усилитель 23, амплитудный детектор 24, а также первый усилитель 25 и третий уси литель 26.

86 4

Устройство работает caeaynuuw o6разом.

В момент включения генератор 9 начинает вырабатывать счетные импульсы.

При пэступлении указанных импульсов на вход делителя 10 частоты последний вырабатывает периодический сигнал, который с помощью усилителя 25 блока 11 преобразуется в синусоидальный сигнал электрического тока. Ток, протекая в катушке съемника 4 координат, возбуждает в зоне пространства с центром в. точке считывания переменное алек тромагнйтное поле, изменяющееся во времени и в пространстве по синусоидальному закону.

Это поле наводит в проводниках синусных н косинусных обмоток обоих систем координатных шин сигналы ЭДС взаимоиндукцни. Векторные сумматоры 13 дифференцнруют один иэ этих сигналов и суммируют его с сигналом, поступающим на другой вход. Суммарный сигнал проходит через полосовой фильтр 14 и поступает на вход порогового элемента 15, где преобразуется в меандр, временная задержка переднего фронта, которого оч носительно переднего фрэнта выходного сигнала делителя 10 частоты и является величиной фазового сдвига. Код фазового сдвига регистрируется в счетчике 16 путем перезаписи текущего кода из делителя 10 частоты в этот счетчик стробом, формируеМым по переднему фронту меандра, поступающего на счет чик 16 с выхода порогового элемента 15.

Поскольку координата изменяется много раэ в пределах рабочего поля, то номер рамки определяется путем непрерывного анализа переходов через целые периоды пространственной час тоты. Этот анализ осуществляет схема 18 управления счетчиком 17 (числа периодов), которая на основании анализа состояний старших разрядов счетчика 16 (сдвига фаз) фиксирует момент его перехода иэ состояния максимально| о заполнения, в нулевое

ыш наоборот. При этом в реверсивный счетчик 17 либо заносится единица, либо вычитается из него.

Лля измерения координат произвольной точки изображения в предлагаемом устройстве допускается отрыв съемника от поверхности планшета и перемещение

его над поверхностью в зону считывания.

Это стало возможным благодаря наличию в устройстве замкнутой цепи автоматического регулирования; образованной элементами 25, 4, 3, 13, 14 и 24.

035986

Автоматическое регулирование,осуществляется следуюши м образом.

При расположении съемника 4 координат на поверхности планшета амплитуда суммарного периодического сигнала ос- S тается постоянной и характеризуется некоторой величиной. При этом на выходе амплитудного детектора 24 блока ll формируется постоянное напряжение, пропорциональное этой величине. Это наприжение поступает на вход усилителя 23, на другой вход которого подается напряжение смешения. При отрыве съемника координат от поверхности планшета, на водимая нв систему 3 ЭДС, уменьшается, 1S и амплитуда сигнала на выходе детектора.24 падает. Квк толысо это напряжение уменьшается ниже напряжения смещения, на выходе усилителя 23 блока 11 появляется сигнал, поступающий на управлякиний 2э вход усилителя 25. При этом ток на вые ходе усилителя 25 увеличивается и соответственно увеличится наводимая съемником координат ЭДС. При опускании съемника на планшет наблюдается обратная 2S картина: увеличивается сигнал на выходе фильтра 14 и соответственно на выходе детектора 24 блока 11, что приводит к уменьшению выходного сигнала усилителя 23 и уменьшению тока в ка«зр тушке съемника координат до номинального.

Экспериментальные испытания опытного образца с таким принципом дейст вия показали, что без ухудшения метро логических характеристик и нарушения однозначности в изменении координат устройство допускает подъем съемника на высоту до 10 см. В большинстве случаев эта величина оказывается доста- 4Э точной.

° В этом случае, когда необходимо соадать устройство, допускающее подъем съемника координат на высоту более 10см, его строят по функциональной схеме, изображенной иа фиг. 2. Во втором варианте устройства в отличие от первого для создания мощного электромагнитного поля, обеспечивающего надежную связь съемникв координат с системой шин на больших расстояниях, используются дополнительные катушка индуктивности и попосовой усилитель. При этом появляет ся воэможность. широко варьировать параметрами дополнительной ка.:ушки (ее

SS диаметром, числом витков, индуктивностью), поскольку она не участвует в измерительном процессе, в то время как в первом варианте параметры катушки

6 жестко связаны с параметрами рамок систем координатных шин, что обусловлено необходимостью обеспечения мшсимвльной методической погрешности преобразования перемещение — код.

Прн этом основная катушка индуктивности работает самостоятельно толысо при расположении съемника нв поверхности планшета. При подъеме съемника на высоту 2 - 5 мм, которая определяется напряжением смешения, подаваемым нв усилитель 23 блока 11, включается цепь автоматического регулирования, образоВанная дополнительной катушкой индуктивности, системой 3, векторным сумматором 13, фильтром 14,блоком 11 и усилителем 26. Работа этой замкнутой сис« темы ничем не отличается от работы такой же системы в устройстве. изображенном на фиг. 1.

В отличие от первого варианта устройства во втором основная катушка индуктивности несет лишь метрологическую функцию и по всем параметрам согласована с параметрами систем координатных шин. Дополнительная катушка индуктивности при этом строится из соображений получения максимального. элеи тромвгнитного поля. При отрыве съемника координат от поверхности планшета электромаг нитное поле юлучают обе катушки. При этом параметры съемникв оказываются несогласованными с параметрами систем шин. Но это не приводит к каким либо последствиям, посколысу оператор при оторванном съемнике координат отсчетов не осуществляет. При опускании съемника на поверхность планшета. автоматическое регулирование выключается, в устройстве устанавливается номинальный режим, осуществляется считывание координат.

Введение новых конструктивных связей, а также нового конструктивного вы-. полнения блока формирования сигналов возбуждения позволяет существенно повысить точность и надежность устройства.

Формула изобретения

Устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с ортогональными системами токопроводяших координатных шин, подключенных к соответствующим формирователям сигналов сдвига фвз, выходы которых соединены со входами соответствующих формирователей кодов координат, делитель часто. ты, подключенный к генератору счетных

935986 импульсов и ко входам формирователей кодов координат, и блок формирования сигналов возбуждения, один вход котороГо соединен с делителем частоты, а выход подключен к съемнику координат, S о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, в ием другой вход блока формирования сигналов возбуждения соединен

t одним из формирователей сигналов сдви1е гя фазе

2. Устройство по п. 1, о т л н ч а юш е е с я тем, что блок формирования сигналов возбуждения содержит иервый усилитель, один вход которого подключен ко входу блока, другой вход соедийен со вторым усилителем, подключенным к амплитудному детектору, вход которого яв- ляется входом блока, а выход первого усилителя соединен с выходом блока. m

3. Устройство по и. 1, о т п и ч а и» ш е е с я тем, что блок формирования сигналов возбуждения содержит первый усилитель, соединенный со входом и вы ходом блока, амплитудный детектор, подключенный ко входу блока и ко второму усилителю, соединенному с одним входом третьего усилителя, другой вход которого подключен ко входу блока, а выход со единеи с выходом блока, цри атом съемник координат содержит вторую катушку индуктивности, расположенную на одной осн с первой.

Источники информации, принятые во внимание при акспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 549Ц19, кл. 006 К ll/00, 1974.

2. Патент США. K 380,1733, кл. 178 - 19, Ьпублик. 1974 (прототип).

935988

Составитель А. Романов

Редактор Т. Парфенова Техред.Т.Маточка . Корректор А. Грииенко

Заказ 42 16/64 . „Тираж 731 Подписное

ВНННпН Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113036, Москва, Ж-38, Раушская наб., д. 4fS

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4