Устройство для считывания графической информации Советский патент 1984 года по МПК G06K11/06 

4

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода графической информации в электронные вычислительные машины.

Известно устройство, содержащее планшет с координатными шинами, выполненными в виде групп периодически повторяющихся вдоль координатных осей прямоугольных петлевых обмоток с постоянной высотой и шириной каждой петли в обмотках, а геометрические центры прямоугольных обмоток отдельных групп смещены друг относительно друга по соответствующей координатной оси, съемник координат, фазовые детекторы, генератор синусоидальных колебаний, блок формирования дискретного и кусочно-аналогового сигналов и блоки определения координат 1.

Недостатком этого устройства является то, что при изменении амплитудв генератора синусоидальных колебаний и коэффициентов передачи фазовых детекторов либо при отрыве съемника от планшета меняется угол наклона характеристики преобразования, что ведет к понижению точности устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее планшет с координатными шинами групп, подключенны.VIи к соответствующим фазосдвигаюши.м цеиочкам, генератор синусоидальных колебаний, соединенный со съе.мником координат, и каналы преобразования сигналов, содержащие усилители-ограничители, нодк.пюченные к фазосдвигающим цепочкам, фазовые детекторы, входы которых соединены с усилителями-ограничителями и с компараторами, подключенньши к фазовращателю, а входы подключены к сумматорам, соединенным с преобразователями код-напряжение, компараторы, подключенные к реверсивному счетчику, соединенному с коммутатором, с преобразователем код-напряжение 2.

Однако устройство характеризуется недостаточно высокой точностью.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее планшет с координатными шинами групп, индуктивно связанными со -съемником координат, подключенным к генератору синусоидальных колебаний, и каналы преобразования сигналов, каждый из которых содержит сумматор, один вход которого соединен с преобразователем код-напряжение, подключенным к выходу реверсивного счетчика, и последовате.мьно соединенные фазовращатель, вход которого является однимвходом канала преобразования сигналов, коммутатор, другой вход которого подключен к реверсивному счетчику, фазовый детектор, другой вход которого подключен к усилителю-ограничителю, а выход подключен к сумматору, и компараторы, другие входы которых являются входами устройства, а выходы соединены с входами реверсивного счетчика, введены балансные модуляторы, одни входы которых соединены с координатными шинами соответствующих групп, квадратурный генератор сигналов, подключенный к другим входам балансных модуляторов, преобразователь частоты, входы которого соединены с генератором синусоидальных колебаний и с квадратурным генератором сигналов, а выход подключен к фазовращателям каналов преобразования сигналов, группу сумматоров, входы которых подключены к выходам соответствующих балансных модуляторов, и избирательные усилители, входы которых соединены с выходами соответствующих сумматоров группы, а выходы подключены к входам соответствующих усилителей-ограничителей каналов преобразования сигналов.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - расположение координатных шин группы; на фиг. 3 - эпюры, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит планшет 1, съемник координат 2, генератор синусоидальных колебаний 3, балансные модуляторы 4-7, квадратурный генератор 8 сигналов, группу сумматоров 9 и 10, избирательные усилители II и 12, преобразователь частоты 13 и два канала преобразования сигналов 14 и 15.

Планщет 1 изготовлен из изоляционного материала, на поверхности которого вырезаны пазы с определенным щагом, например, равным 1/2 щирины элементарной петлевой обмотки. Для определения горизонтальной координаты съемника координат 2 используеься две группы прямоугольных петлевых обмоток с постоянной высотой и шириной каждой петли обмоток, сдвинутых друг относительно друга на 1/2 ширины элементарной петлевой обмотки и уложенных в пазы (фиг. 2). Перпендикулярно к первым уложены другие две группы прямоугольных петлевых обмоток.

На поверхности планщета 1 укладывается тонкий изоляционный лист, на который крепится носитель информации. Вы.ходы координатных щин подключены к входам балансных модуляторов 4-7.

Съемник 2 координат, предназначенный для возбуждения координатных щин, имеет форму карандан1а, на оконечник которого намотана 6озбул дающая катушка, запитывается током генератора 3 синусоидальных колебаний. Кроме того, генератор 3 подключен к первому входу преобразователя частоты 13.

Балансные модуляторы 4-7 предназначены для дополнительной модуляции несущей. При этом в качестве опорных напряжений балансных модуляторов 4-7 используются напряжения, вырабатываемые квадратурным генератором 8 сигналов.

Сумматоры 9 и 10 предназначены для суммирования выходных сигналов балансных модуляторов 4-7 соответственно. При этом выходные фазомодулированные сигналы сумматоров 9 и 10 имеет две составляющие. Первая составляющая имеет разностную частоту, равную разнице частот генератора 3 синусоидальных колебаний и квадратурного генератора 8 сигналов, и обратно скользящую фазу, а вторая - суммарную частоту и вперед скользящую фазу.

Избирательные усилители 11 и 12 предназначены для выделения разностных составляющих выходных сигналов сумматоров 9 и 10.

Преобразователь частоты 13 предназначен для формирования из выходных сигналов генератора 3 синусоидальных колебаний и квадратурного генератора 8 сигнала разностной частоты.

Каналы преобрзования 14 и 15 предназначены для формирования дискретных, пропорциональных целому числу шагов квантования, и кусочно-аналоговых, пропорциональных положению съемника координат 2 внутри шага квантования, сигналов, а также осуществляют формирование выходных сигналов устройства, амплитуды которых являются пропорциональными положению съемника координат 2 относительно центра координат.

Каналы преобразования 14 и 15 содер жат усилитель-ограничитель 16, фазовый детектор (демодулятор) 17, сумматор 18, преобразователь код-напряжение 19, компараторы 20 и 21, реверсивный (цифровой) счетчик 22, коммутатор 23 и фазовращатель 24.

Усилитель-ограничитель 16 усиливает выходной сигнал избирательного усилителя 11 или 12 и преобразует его в прямоугольный сигнал с амплитудой, стабилизированной на уровне ограничения.

Фазовый детектор 17 вырабатывает сигнал, пропорциональный разности фаз между сигналом с усилителя-ограничителя 16 и опорным напряжением, подключенным в данный момент времени коммутаторо.м 23 с фазовращателя 24. Вы.ходной сигнал фазового детектора 17 является кусочно-аналоговым.

Сумматор 18 предназначен для суммирования сигналов, поступающих с фазового детектора 17 и преобразователя код-напряжение 19. Выходной сигнал сумматора 18 является выходным сигналом устройства.

Преобразователь код-напряжение 19 предназначен для преобразования кодового сигнала реверсивного (цифрового) счетчика 22 в аналоговый.

Компаратор 20 предназначен для выдачи короткого импульса, когда выходной сигнал фазового детектора 17 достигает верхнего уровня шага квантования, а компаратор 21 - для выдачи короткого импульса, когда выходной сигнал фазового детектора 17 достигает нижнего уровня шага квантования.

Реверсивный (цифровой) счетчик 22 осуществляет подсчет общего чнсла импульсов, поступивших с компараторов 20 и 21 и соответствующих шагу квантования. Цепь «Сброс предназначена для установки реверсивного цифрового счетчика 22 в исходное состояние.

Коммутатор 23 предназначен для подключения в определенный момент времени и в определенном порядке выходных опорных напряжений фазовращателя 24 к входу фазового детектора 17. Коммутатор 23 управляется кодовым сигналом реверсивного цифрового счетчика 22.

Фазовращатель 24 предназначен для получения на его выходах опорных нанряжений, сдвинутых по фазе на заданным интервал.

Работа устройства для считыва |ия графической информации поясняется Э11Ю|)ами, представленными на фиг. 3.

Пусть в начальный момент времени сьемник координат 2 находится в центре (фиг. За} Цепью «Сброс реверсивный цифровой счетчик 22 устанавливается в исходное состояние. Поэтому выходное напряжение преобразователя код-напряжение 19 равно нулю.

Так как выходной сигнал фазового детектора 17 равен нулю, то н выходное напряжение сумматора 18 также равно нулю. С этого момента времени съемник координат 2 начинает перемещаться и на выходах усилителя-ограничителя 16 появляется напряжение, фаза которого меняется соответственно перемещению съемника координат 2, а на второй вход фазового детектора 17 подключено напряжение, фаза которого совпадает с фазой выходного сигнала усилителя-ограничителя в начальный момент времени.

В следующий момент времени выходное напряжение фазового детектора 17 достигает верхний предел зоны |)егистра1и1и (фиг. Зг), и компаратор 20 вырабатывает короткий импульс (фиг. 36), соответствующий аналоговому куску перемещения съемника координат 2 (фиг. За, 36, Зг), который поступает на вход прямого счета реверсивного цифрового счетчика 22. Поэтому выходной код реверсивного цифрового счетчика 22 увеличивается на единицу. Изменение содержимого реверсивного цифрового счетчика 22 приводит к тому, что коммутатор 23 переключается, и на второй вход фазового детектора 17 поступает напряжение с другой (()азой, при этом на выходе фазового детектора 17 напряжение падает до нуля и далее меняется согласно перемещению съемника координат 2 (фиг. За, Зг). Кроме того, в тот же момент времени код поступает на вход нреобразователя код-напряжение 19, который формирует первую ступень аналогового сигнала (фиг. Зд). При дальнейшем перемещении съемника координат 2 работа устройства происходит аналогично. Пусть в некоторый момент времени (фиг. За) съемник координат 2 меняет направление перемещения. При этом на выходе преобразователя код-напряжение 19 сформировано восемь ступеней аналогового сигнала (фиг. Зд), а ко второму входу фазового детектора 17 подключено напряжение с другой фазой. Наичная с этого момента времени, выходное напряжение фазового детектора 17 начинает уменьщаться (фиг. Зг) и в следующий момент времени достигает нижний предел зоны регистрации, при этом koMnaратор 21 вырабатывает короткий импульс (фиг. Зв), который поступает на вход обратного счета реверсивного цифрового счетчика 22. При этом на выходе реверсивного цифрового счетчика 22 код уменьшается на единицу, что приводит к переключению коммутатора 23 и на второй вход фазового детекtopa 17 поступает напряжение с иной фазой. Напряжение на выходе фазового детектора 17 скачком увеличивается до нуля и далее меняется согласно перемещению съемника координат 2 (фиг. За, Зг). Код поступает на вход преобразователя код-напряжение 19,. который на одну ступеньку уменьщает свой выходной сигнал (фиг. Зд). При дальнейшем перемещении съемника координат 2 в том же направлении работа устройства происходит аналогично. Полный выходной аналоговый сигнал устройства (для одной координаты) формируется путем определения количества дискретных шагов и суммированием с величиной перемещения съемника координат в пределах зоны регистрации. Аналогично определяется вторая координата съемника. Обе координаты определяются одновременно и выходные сигналы устройства, амплитуда которых является пропорциональной положению съемника относительно центра координат, являются аналоговыми во всей .плоскости планщета. Введение новых узлов, а также новых конструктивных связей позволило существенно повысить точность устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее планшет с координатными шинами групн, индуктивно связанных со съемнико,м координат, подключенным к генератору синусоидальных колебаний, и каналы преобразования сигналов, каждый из которых содержит сумматор, один вход которого соединен с преобразователем код-напряжение, подключенным к выходу реверсивного счетчика, и последовательно соединенные фазовращатель, вход которого является одним входом канала преобразования сигналов, коммутатор, другой вход которого подключен к реверсивному счетчику, фазовый детектор, другой вход которого подключен к усилителю-ограничителю, а выход подключен к сумматору, и компараторы, другие входы которых являются входами устройства, а выходы соединены с выходами реверсивного счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит балансные модуляторы, одни входы которых соединены с координатными шинами соответствующих групп, квадратурт ный генератор сигналов, подключенный к другим входам балансных модуляторов, преобразователь частоты, входы которого соединены с генератором синусоидальных колебаний и с квадратурным генератором сигнаI лов, а выход подключен к фазовращателям каналов преобразования сигналов, группу ел сумматоров, входы которых подключены к выходам соответствующих балансных модуляторов, и избирательные усилители, входы которых соединены с выходами соответствующих сумматоров группы, а выходы подключены к входам соответствующих усилителей-ограничителей каналов преобразования сигналов.

.J

Т.... 9иг1

Выход 0