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

4. Устройство поп.1,отлича ю щ е е с я тем, что блок управления содержит распределитель импульсов, вход которого соединен с генера-гОром импульсов, а выходы подключены к од;ному входу первого регистра, другой :вход которого соединен с выходами эл ментов И третьей группы, и к одному входу второго регистра , другие входы которого подключены к выходам первого регистра, а выходы соединены с соответствукяцими входами первого регистра и элементов И третьей группы, второй элемент ИЛИ, входы которого являются входами блока, а выход подключен к другому входу одного элемента И третьей группы, шестой триггер, вход которого соединен с соответству нидим входом второго регистра, а выходы подключены к соответствующим входам элементов И четвертой группы, другие входы которых соединены с со119 ответствующими выходами второго регистра, третий элемент ИЛИ,входы которого подключены к соответствующим выходам второго регистра, а выход соединен с одним входом четвертого элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к распределителю импульсов, пятую группу элементов И, входы которых соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов и второго регистра, и элемент запрета, один вход которого .является входом ч блока, а другой подключен к выходу одного элемента И пятой группы. 5. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что коммутатор дополнительно содержит, «пятый элемент И, входы которого являются вxoдa(и коммутатора, а выход соединен с вводом соответствующего формирователя импуль сов.

.1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, и, в .частности, может быть использовано в устройствах для считывания графической информации..

Известно устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с системами координатных шин, подключенных к соответст-. ву1С«щм коммутаторам, входы которых соединены с блоком управления, съемник координат, индуктивно связанный с координатными шинами и подключенный через усилитель ко входам блока управления, блок определения координат, соединенный с блоком управления и с счетчиком грубого и точного отсчета координат ClНедостатком этого устройства является его невысокая точность.

Наиболее 0лизким к предлагаемому, по технической сущности является устройство, содержащее планшет с двумя системами координатных шин, соединенный с системами координатных шин коммутатор, входом подключенный к блоку управления и соединенный со вторым входом блока управления, блок определения координат, формирователь

импульсов компенсации и съемник координат, содержащий рамку компенсации и индуктивно связанные с рамкой компенсации первую и вторую катушки ин дуктивности, соединенные с выходами съемника координат первый и второй усилители и блок идентификации точек считывания, входы блока идентификации точек считывания подключены к выходам первого и второго усилителей, формирователя импульсов компенсагщи и блока управления, выходы соединены со входами блока управления 2.

Устройство отличается простотой . конструкции и допускает значительный шаг укладки координатных шин (3040 мм).

Однако известное устройство характеризуется недостаточно высокой точностью считьшания вследствие ограниченной разрешакяцей способности канала восприятия съемник-усилитель при расположении съемника на больших удалениях от возбуждаемой шины планшета, а также недостаточно высоким быстродействием, обусловленным необходимостью последовательного сканировакия всей зоны, заключенной соседними вюнами.

Цель изобретения - повышение точности считьгаания и быстродействия устройства.5

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее планшет, выполненный в виде двух систем взаимно-ортогональных координатЕШХ шин, подключеншлх к выходу . Ю коьмутатора, входы которого соединены с блоком .управления, подключенным к блоку идент ф«кации точек считывания, к формирователю импульсов ком ,

пеясации и к блоку определения коор- S

динат, съемник координат, индуктивно связанный с координатшАШ яшнами планшета и подключеннь к входам первого и второго усилителей, выхо- да котсфых соединены с блоком идектификации точек считывания, подюяоченл ным к выходу формирователя импульсов компенсации, введены блок формирования сигналов управления считыванием, входы которого соединены с перв и вторьм усилителями и с блоком управления, а выходы подключены к мутатору, к блоку управления, к блоку идентификации точек считывания и к блоку определе1шя координат, один 30 вход которого соединен с выходом блока идентификации точек считывания и первую группу элементов И, входа которых подключены к формирователе импульсов компенсации и к соответст- 35 вукя1{им выходам блока фор шрования сигналов управления считьшанием, а выходы соединены с входами.съемника , координат.

Блок формирования сигналов уКрав- 40 ления считыванием содержит первый триггер, один вход которого соединен с выходом первого элемента И, другой подключен к выходу первого элемента ИЛИ, вход которого соединен с выхо- 4S дом второго элемента И, третий элегс. мент И, входы которого соединены с выходами первого элемента И и первого

триггера, а выход подюючен к оди(Н4у входу первого элемента И и к одно- W му входу второго триггера, и втору группу элементов И, одни входы кото-рых соединены с соответствующими вы-, ходами первого триггера, а другие ; являются входами блока. S5

Блок идентификации точек считывания содержит первую группу элементов 2И-ИЛИ, входь которых являются ,

входами блока, а выходы подключены к соответствующим входам элементов 2И-ИЛИ второй группы, другие входы которых соединены с выходами третьего и четвертого триггеров, при этом выг ходы соответствующих элементов 2И-ШШ второй группы подключены к соответствующим входам четвертого и пятого триггеров, а входы третьего триггера являются одними входами блока.

Елок управления содержит распределитель импульсов, вход которого соеда1нен с генератором импульсов, а выходы подключены к одному входу первого регистра, другой вход которого соединен с выходами элементов И третьей группы, и к одному входу вто|рого регистра, другие входы которого подключены к выходам первого регистра,. а мрсоды соединены с соответствую входами первого регистра и элементов И третьей группы, второй элемент ШШ, входы которого являются входаю блока, а выход подключен к другому входу одного элемента И третьей группы, шестой триггер, вход, которого соединен с соответствующим выходом второго регистра, а выходы подключены к соответствукорсм входам элементов И четвертой группы, другие входы которых соединены с соответствуюфми выходами второго регистра, третий элемент ШШ, входы которого, подключены к соответствую нм выходам втефого регистра, а выход соеда-г неи с одним входом четвертого элемента ИМ, другой вход которого подключен к распределителю импульсов, пятую элементов И, входы которых соедимею с соответствуквфпос выхо. распределителя импульсов и второго tpemcTpa, и элемент запрета, , один вход которого является входом i блока, а другой подключен к выходу Годного элемента И пятой группы.

Коммутатор дополнительно содержит пятый элемент И, входы которого являются входами кo в4yтaтopa, а выхс1д с входом соответствующего фо1 мироаания импульсов.

На ir. t представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фмг.2 - схема съемника координат; на фиг. 3 - вариант выполнения блокг формирования сигналов управления считыванием; на г. 4 - вариант выполнения коммутатора; на фиг. 5 вариант выполнения блока идентификации точек считьюания; на фиг. 6 графические зависимости ЭДС, индуцир емых в катушках индуктивности съемни ка координат, от расстояния до возбуждаемой координатной шины; на фиг схема формирователя импульсов компен сации; на фиг. 8 - вариант вьтолнения блока управления; на фиг, 9 - схема блока определения координат. Устройство для считьгоания графичссг(ой информации (фиг. 1) содержит планшет 1, на котором уложены системы координатных шин 2, съемник 3 коо динат, первый усилитель 4, второй угилитель 5, блок 6 идентификации точек считывания, коммутатор 7, формирователь 8 импульсов компенса ции, блок 9 определения координат, блок 10 управления, блок 11 формирования сигналов управления считыванием и первую группу элементов И 12 и 13. Планшет 1 с системами координат ных шин 2 вьтолнен известным образом Каждая система координатных ший 2 да лит рабочую поверхность планшета 1 k зоны, ширина которых сравнима с зоно {чувствительности съемника 2 координат . Съемник 3 координат (фиг.2) содер жит первую катушку 14 индуктивности и вторую катушку 15 индуктивности большего диаметра, между которыми ус та:новлена рамка 16 компенсации, обес печивакйцая возможность (при ее воз-. буждении) равной компенсахщи магнитных потоков, ггроходящих через катушк 14 и 15, в результате оДроса координатных шин 2 планшета 1. Блок 11 (фиг.З) содержит первый элемент И 17, второй элемент И 18, элемент ИЖ 19, первый триггер 20, третий элемент И 21, вторую группу элементов И 22 и 23 к второй триггер 24.Коммутатор 7 (фиг. 4) состоит из счетчика 25, дешифратора 26, первого формирователя 27 и myльcoв опроса, второго формирователя 28 импульсов опроса, пятого элемента И 29, первой грзшпы токовых ключей 30, второй группы токовых ключей 31, первой группы элементов ИЛИ 32, второй груп пы элементов ИЛИ 33, первого вентиля 34 опроса, второго вентили 35 опроса Блок 6 идентификации точек считывания (фиг.5) содержит первую группу элементов 2И-ШШ 36-39, вторую группу элементов 2И-ИЛИ 40 и 41, третий триггер 42, четвертый триггер 43, пятый триггер 44. Формирователь 8 импульсов компенсации (фиг. 7) состоит из последовательно соединенных счетчика 45, формирователя 46 эталонных импульсов, обеспечивающего формирование импульсов тока, однозначно соответствующих по величине выходному коду счетчика, и элемента ИЛИ 47. На выходеформирователя 8 формируется последовательность импульсов тока, амплитуды которых изменяются по закону изменения результирующей характеристики считьшания (фиг.6) в одной из полузон зоны между соседними координатными шинами 2. На участке 1 прлузоны напряжение определяется первой характеристикой, выражающей зависимость ЭДС, индуцируемой в первой катушке 14 съемника 3 координат, от расстояния съемника дс опрашиваемой шины 2. На участке II полузоны напряжение определяется характеристикой, выражающей зависимость ЭДС, индуцируемой во второй катушке 15 съемника 3 координат, от расстояния съемника до опрашиваемой шины 2, Блок 10 управления (фиг.8) содержит генератор 48 импульсов,распределитель 49 импульсов, первый регистр 50, второй регистр 51, третьк группу элементов И 52 и 53, элемент ИЛИ 54, шестой триггер 55, третий элемент ШШ 56, четвертую группу элементов И 57 и 58, четвертый эле- . мент ИЛИ 59, пятую группу элементов И 60-62 и элемент ЗАПРЕТ 63. Блок 9 определения координат/ (фиг. 9) содержит счетчик грубого отсчета. Счетчик 65 точного отсчета, регистр 66 координат X и регистр 67 координаты У. Устройство работает следукяцим образом. При установке съемника 3 коордич нат в точку считывания на рабочей поверхности планшета 1 замыкается кнопка Пуск (не показана), вмонтированная в съемник 3. Запускается генератор 48 блока 10, а также уста-, навливаются в исходное состояние расределитель 49, регистры 50 и 51 и счетчьй триггер 55. Последовательность импульсов с геератора поступает на распределитель

49 импульсов, который формирует на своих выходах четьфе последовательности Т1, Т2, ТЗ и Т4 импульсов, сдвнутых относительно друг друга. На первом выходе появляется 1-й, 5-й и т.п. импульсы генератора 48, на втором - 2-й, 6-й и т.д., на третьем - 3-й, 6-й и т.д., и на чет- . вертом - 4-й, 8-й и т.д. импульсы генератора 48..

Импульсами Т1 и Т2 фиксируется исходное состояние регистров 50 и 51 и на первом вькоде регистра 51 по является сигнал, который поступает на вход триггера 55. Триггер 55 устанавливается в состояние, при котором через второй выход блока 10 разрешается работа первого вентиля 34 опроса координаты X в коммутаторе. 7. Одновременно сигнал с первого выхода регистра 51 поступает на первый выход блока 10 и по установочным входам устанавливает в исходное состояние блок 6, коммутатор 7, формирователь 8 импульсов компенсации, блок 9 и блок 11. При этом все разряды счетчика 64 и старший разряд счетчика 65 в блоке 9 устанавливаются в единичное состояние Хцена младшего разряда в счетчике 64 ч грубого отсчета эквивалентна ширине зоны между соседними шинами планшета) .

Очередной парой импульсов Т1, Т2 регистры 50 и 51 переводятся в соетояние, при котором на втором вькоде регистра 51 устанавливается режим грубого отсчета координаты считьшаемой точки. По разрешению сзлемента ИЛИ 56 через элемент 59 ИЛИ на второй выход блока 10 проходит импульс ТЗ и поступает на первый вход ко№ утатора 7. На выходе формирователя 27 появляется импульс опроса, который проходя через ключ 30 первой группы токовых ключей и элемент 32 первой группы элементов ИЛИ, возбуждает первую шину 2 планшета 1. Разрешение на опрос шин 2 по координате X обеспечивается открытым вентилем 34 опроса. Опрос первой шины 2 разрешается счетчиком 25, установленным в исходное состояние и подключенным к его выходу дешифратором 26.

При отсутствии на вторых выходах . усилителей 4 и 5 усиленных сигналов индуцированных в съемнике 3 координа (возбуждается шина 2, предшествующая точке считьгаания, - левая шина) , импульсом Т4 через элемент И 62 блока 10 в счетчик 64 блока 9 записывается единичное приращение, эквивалентное ширине зоны между соседними шинами 2 (после опроса первой шины 2 счетчик 64 обнуляется, т.е. в исхс.дном состоянии в нем было записано максимальное число). Одновременно импульс Т4 через элемен 62, 63 и выход блока 10 поступает на вход счетчика 25 коммутатора 7 коммутатор готов к опросу следующей шины 2.

Последовательный опрос шин 2 коммутатора 7 и подсчет зон в счетчике 64 блока 9 продолжается до получения сигнала со второго выхода второго усилителя 5, индуцированного во вто-г рой катушке 15 (большего диаметра) съемника 3 координат в результате возбуждения первой после точки считЫ вания координатной шины 2 - .правой шины - планшета 1. Сигнал поступает на второй вход блока 11 и, проходя через элемент И 17, устанавливает триггер 20 в единичное состояние, а по заднему фронту сигнала через элемент И 21 устанавливает в единичное состояние триггер 24.

Выход триггера 24 обеспечивает единичный уровень на третьем выходе блока 11, разрешающий по второму управляющему входу коммутатора 7 работу второго формирователя 28 импульсов опроса (через элемент И 29), а также обеспечиваюпщй по четвертому входу блока 10 (через элемент 52) с тактовыми импульсами Т1 и Т2 перевод регистров 50 и 51 в третье состояние, при котором на третьем выходе регистра 51 устанавливается режим определения полузон, и запрещающий вьщачу импульса Т4 через элемент И б2 на :. счетчик 64 грубого отсчета блока 9 через элементы 62 и 63 - на счетчик. 25 коммутатора 7. В результате очередной импульс ТЗ, проходя через элемент 59 и выход блока 10, обеспечивает вьщачу из формирователей 27 и 28 токовых импульсов, которые, проходя через соответствуюоше ключи 30 и 31 групп и элементы 32 групп, зоэбуж|дают одновременно две соседние шины 2, ограничивающие участок считывания. Индуцированные в катушках 14 и 15 индуктивности съемника 3 координат сигналы при таком опросе будут иметь полярность, соответствукмцую полярности соответствуюпрпс характеристик считывания, т.е. в правой полузоне индуцируются положительные а в левой полузоне - отрицательные i сигналы. Соответственно, если гочка считывания находится в правой полузоне, то усиленные сигнала иоявятся на вторых выходах усилителей 4 и 5, левой полузоне соответствуют сигналы с первых выходов усилителей 4 и 5. Таким образом, если в блок 11 по второму входу со второго выхода первого усилителя 4 поступит индуцированный в съемнике 3 координат сигнал, то этот сигнал, пройдя через элемент И 18 и элемент ИЛИ 19, установит в исходное состояние триггер 20, и при наличии разрешения по первому ходу блока II на выходе элемента И 23 установится разрешающий уровень, фиксирующий положение точки считывания в правой полузоне зоны считывания. Если же в результате опроса шин 2, ограничивающих зону, на второй вход блока 11 индуцированный сигнал не поступит, то.это будет соответствовать положению считываемой точки в левой полузоне, и разрешающий уровень установится на выходе элемента 22 (второй выход блока 11). Благодаря обратной связи с третьего выхода регистра 51 на четвертый вход регистра 50 очередной па рой импульсов Т1, Т2 на четвертом выходе регистра 51 устанавливается режим точного отсчета. В этом режиме импульсы ТЗ проходят на коммутатор (на входе формирователей 27 и 28 импульсов опроса) и на формирователи 46 эталонных импульсов формирователя 8. Импульсы Т4 через элемент 61 и выходы блока 10 проходят на вход счетчика 45 формирователя 8 и на : i счетный вход счетчика 65 блока 9. Одновременно разрешакн1Ц1й уровень с четвертого выкода регистра 51 че рез выход блока 10 поступает на элементы 22 и 23 блока 11, связанные соответственно со вторым и первым выходами блока 11. В правой.полузоне сигнал с первого выхода блока 11 устанавливает счетчик 65 точного отсчета в блоке 9 в режим сложения, разрешает работу первого вентиля 34 и обеспечивает разрешающие уровни не первых входах элементов 36-39 блока 6. В левой полутоне сигнал со второ го. вьйсода блока 11 устанавливает счетчик 65 в режим вычитания, разрешает работу второго вентиля 34 и обеспечивает разрешающие уровни на четвертых входах элементов 36-39 блока 6. В момент установки режима точного отсчета в счетчике 64 записан код, i эквивалентный суммарной ширине зон, предшествукяцих зоне считываемой точки, в счетчике 65 - код, эквивалентный ширине полузоны. В режиме точного отсчета (счетчик 25 коммутатора 7 хранит код числа шин, предшествующих точке считывания) осуществляется периодический опрос шин 2, ограничивакнцих зону сч(тываемой точки, с частотой импульсов ТЗ. Одновременно формирователь 8 импульсов компенсации на выходе элемента ИЛИ 47 вьщает последовательность импульсов с частотой ТЗ, огибающая амплитуды которых изменяется соответственно результирующей характеристике считывания съемника 3 координат. На первом участке полузоны амплитуда импульсов компенсации в последовательности возрастают от нуля до максимального значения, на втором участке происходит убывание амплитуд от максимального значения до нуля. Точка перегиба фиксируется сигнало /, поступаняцим на блок 6 с первого выхода формирователя 8 (со счетчика 45). Конец последовательности импульсов компенсации фиксируется сигналом переноса со счетчика 45 блока 8, поступающим на один из входов элемента ИЛИ 54 блока 10. Изменение амплитуд на выходе элемента 47, подключенного к формирователю 46 эталонных импульсов, обеспечивается изменением кода счетчика 45, на счетный вход которого поступает последовательность импульсов Т4 с выхода элемента И 61. Эта же последовательность подается на счетный вход счетчика 65 блока 9. При уточнении координаты считьшаемой точки в левой полузоне зоны считывав ния происходит вьмитание последовательности Т4 из числа (ширины по- лузоны), зафиксированного в счетчике 65, в правой полузоне - число импульсов последовательности Т4 складьшается с числом, зафиксированным в счетчике 65. 1111 В правой полузоне импульсы компен сации поступают на второй вход съемника 3 координат на один из вьгоодов рамки 16 компенсации через первый вентиль 34, создавая в катушках 14 и 15 магнитный поток, противоположно направленный потоку, возникающему в катушках Т4 и 15 в результате опроса шин 2. В левой полузоне магнитный поток от опроса шин 2 через катушки 14 и 15 меняет направление; соответственно и компенсирующие импульсы подаются на другой вьшод рамки 16 компенсации (через второй вентиль 35 и третий вход съемника 3 координат). Средняя точка рамки 16 компенсации подключена к общей ошне устройства. Анализ сигналов, индуцированных в катушках 14 и 15 индуктивности съемника 3 координат в режиме точного отсчета, осуществляется в блоке 6 В правой полузоне сигналы с выходов усилителей 4 и 5 поступают через информационные входы блока 6 на вторые входы элементов 2И-Ш1И 36-39. В левой полузоне фиксации сигналов, посту- лающих с первых и вторых выходов каждого из усилителей 4 и 5, меняются на противоположные (это поясняется графиком на фиг. 6), и они проходят W вьпсоды элементов 36-39, через третьи входы этих элементов. Таким образом, дальнейший анализ ийдуцированных сигналов благодаря элементам 3639 производится аналогично как при положении съемника 3 (точки считыва- ния) в правой Яолузоне, так и при нахождении съемника 3 в левой полузоне зоны считывания точки. Допустим, точка считывания находи ся в правой полузоне. Тогда для каждого из участков I и II полузоны пр периодическом опросе ограничивающих зону шин 2 и компенсации магнитных потоков через катушки 14 и 15 по описанному закону возможны два случа На участке I триггер 41 находится в исходном состоянии и по второму в ходу обеспечивает разрешение на в,торой вход элемента 40 и первый вход элемента 41 2И-ИЛИ. При наличии сигнала с первого выхода первого усилителя 4 и сигнала со второго выхода второго усилителя 5 на выходе элемента 40 появляется сигнал, устанавливающий единичный уровень на выходе триггера 43 (первый выход блока 6). Состояние твиг-- 9 гера A3 передается через элемент 54 блока 10 на пятый вход регистра 50. Режим точного отсчета заканчивается и по пятому выходу регистра 51 импульсов Т2 устанавливается режим ввода координаты. Во втором случае при наличии сигнала со второго выхода второго усилителя 5 и отсутствии сигналов на первом и втором выходах первого усилителя 4 устанавливается в единичное состояние триггер 44. В данном случае происходит переход из режима точного отсчета в режим ввода. При этом со второго выхода блока 6 на входы младших разрядов регистров 66 |и 67 блока 9 поступает поправка в половину мпадшего разряда счетчика 65. Если точка считьшания находится на участке II полузоны, то анализ инду1щрованных сигналов разрешается только после установки триггера 42 блока 6 в единичное состояние сигналом, поступающим с выхода формирователя 8 импульсов компенсации на первый управлякиций вход блока 6. Разрешение с первого выхода триггера 42 поступает на четвертый вход элемента 40 и пятый вход элемента 41. Сигналом на втором выходе первого усилителя 4 и на втором выходе второго усилителя 5 устанавливается чере з элемент 40 в единичное состояние триггер 43, а в случае отсутствия сигналов с выходов второго усилителя 5 и наличия сигнала со второго вьрсода первого усилителя 4 в единичное состояние устанавливается триггер 44. В обоих случаях аналогично заканчивается режим точного отсчета и устанавливается режим ввода в блоке управления. В этом режиме сформированной код координаты со счетчиков 64 и 65 с учетом поправки, поступающей со второго выхода блока 6, вводится сигналами с выходов элементов И 57 или И 58 через выход блока 10 в регистры 66 или 67 блока 9. Код координаты X записьшается сигналом с выхода элемента 57 в регистр 66, а код координаты У записывается соответственно сигналом с выхода элемента И 58 в регистр 67. Режимы формирования координат X и У определяются счетным, триггером 55.

После ввода сформированной координаты в соответствующий регистр блока 9 регистры 50 и 51 переводятся в первое состояние, все узлы устройства по первому выходу регистра 51 под- 5

готавливаются к формированию очередной координаты.

Введение новых узлов и элементов позволяет существенно повысить точность и быстродействие устройства.

Л

fPii-

Фиг.5

Ут I ч1i

Р« I

UJ2

J2

27

I

Г

1

«

.

Фиг Л