Устройство для считывания графической информации Советский патент 1987 года по МПК G06K11/06 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к полуавтоматическим устройствам считывания координат элементов изображения с документа, принцип действия которых основан на измерении времени распространения ультразвуковой волны в различных средах, и может быть использовано для преобразования сложной

входы которого соединены с распределителем 22 импульсов и с селектором 25 импульсов, а выход соединен с входами тригг,ера 15 и электроакустического преобразователя 28, расположенного на подвижном пульте 29 ввода команд, и последовательно подключенные второй формирователь 30 сигналов, соединенньй с одновибратором 26,элеграфической информации (например, то- О менты И 31 и 32 группы, выкоды котопографических карт) в цифровую форму с последующим введением ее в ЭВМ.

Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет повышения достоверности считывания координат элементов изображения.

На чертеже приведена блок-с.хема предлагаемого устройства.

Устройство для считывания графической информации содержит планшет выполненный в виде экрана, первый электроакустический преобразовате ль 2, акустически связанный с линейными координатными микрофонами 3 и 4, подключенными к блокам 5 и 6 преобразования координат, выходы которых соединены с одним из входов первого 7 и второго 8 триггеров, второй элетроакустический преобразователь 9 и звукоприемник 10, подключенные к блку 11 коррекции, первьй выход которого соединен с одним из входов первого 12, второго 13 и третьего 14 элементов И, а второй подключен к входу триггера 15, выход которого соединен с другим входом элемента И 14, подключенного к счетчику 16,первый формирователь 17 сигналов, вход -которого соединены с счетчиками 16 и 18, а первый выход которого подключен к первому регистру 19, подключенному своими информационными входами и выходами к ЭВМ и к одному входу блока 20 формирования команд, другие входы которого подключены к счетчикам 16 и 18, а выход соединен с первым коммутатором 21, распределитель 22 импульсов, соединенный с электроакустическим преобразователем 2, с блоком 11 коррекции и с входами триггеров 7 и 8, выходы которых через элементы И 13 и 12 подключены к счетчикам 16, 23 и Т8,

24соответственно, селектор 25 импульсов, соединенный с распределителем 22 импульсов5 первьй одновиб- ратор 26, подключенньй к селектору

25импульсов, элемент 2 И-ИЛИ 27,

входы которого соединены с распределителем 22 импульсов и с селектором 25 импульсов, а выход соединен с входами тригг,ера 15 и электроакустического преобразователя 28, расположенного на подвижном пульте 29 ввода команд, и последовательно подключенные второй формирователь 30 сигналов, соединенньй с одновибратором 26,эле0

0

рых соединены с распределителем 22 импульсов, с другими входами элемента 2И-ИЛИ 27, регистр 33, подключенный к счетчикам 23 и 24. элемент И 34,

f- .

элементы ИЛИ 35 и 36, элемент НЕ 37, расположенные на одной оптической оси, проекционную электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 38 с отклоняющей системой 39, подключенной к усилителям 40 и 41 отклонения электронного луча, светоделительньй элемент 42, объектив 43, оптически соединен- |ный с планшетом 1., одна грань свето делительного элемента 42 оптически соединена через световод 44 с оригиналом 45 изображения, а другая через конденсор 46 - с источником 47 света последовательно соединенные генератор 48 тактовых импульсов, элемент И 49, другой вход которого подключен к регистру 19, счетчик 50 адреса X, второй одновибратор 51, соединенньй с вторым входом первого счетчика 50 адреса и через элемент НЕ 37 с первым входом элемента И 52, и второй счетчик 53 адреса, выходы счетчиков 50 и 53 адресов соединены соответственно с входом цифроаналогового преобразователя 54, выходы которого подключены к входам усилителей 40 и 41, к второму входу коммутатора 21 и к первому входу коммутатора 55, другой вход соединен с выходом регистра 33, а управляющий вход, соединенный с первым входом элемента И 34, подключен к выходу одновибра- тора 51, -выход коммутатора 55 соединен с входами блока 56 памяти и первого дешифратора 57, выход которого соединен с вторым входом блока 56 памяти, выход которого соединен через элемент И 52 с входом модулятора яркости луча проекционной ЭЛТ 38 и через элемент И 58, другой вход которого подключен к первому выходу второго дешифратора 59, - с вторым входом регистра 19, третий вход которого подключен к старшему разряду

5

0

5

0

5

счетчика адреса У, а второй выход соединен через элемент 11ПИ 35, ДРУ- гой вход которого подключен к второму выходу дешифратора 59, подключенного к выходу блока 20 формирования команд, с первым входом триггера 60 инверсный выход которого соединен с третьим входом блока 56 памяти, и с первым входом элемента ИЛИ 36, второй выход формирователя 17 сигналов управления соединен с управляющим входом регистра 33 и через элемент 61 задержки - с вторыми входами триггера 60 и элемента И 34, выход которого через элемент ИЛИ 36 соединен с четвертым входом блока 56 памяти.

Устройство для считывания графической информации работает следующим образом.

Перед началом работы оригинал 45 изображения, например топографическую карту, помещают на планшет двух- координатного механизма перемещения световода 44 (двухкоординатный механизм и схема его управления не указаны) . При включении питания устройства все многоустойчивые элементы устанавливаются в нулевое состояние .(цепи и средства установки не указаны) и световой поток от источника 47 света через конденсор 46 и свето- делительный элемент 42 попадает на торец гибкого световода 44, другой торец которого прижат к оригиналу 45. Распространяясь по световоду 44, световой поток доходит до оригинала 45, отражается от него и промодули- рованный изображением топографичесВо втором такте происходит определение местоположения подвижного пульта 29 ввода команд. Сигналом с третьего выхода распределителя 22

кои карты идет по тому же световоду . „

.. „„ - 40 через первый вход элемента 2И-ИЛИ 27

44 назад. Промодулированныи световой поток, вышедший из торца световода 44, поворачивается светоделительным элезапускается электроакустическийпреобразователь 28 и триггер 15 устанавливается в единичное состояние, которое разрешает прохождение через элемент И 14 тактовых импульсов от блока 11 на вход вычитания счетчика 16. После того, как звуковой сигнал, излучаемый электроакустическим преобразователем 28 достигает звукоприемника 10,на выходе последнего появляется сигнал установки триггера 15 в нулевое состояние и тем самым прекращается прохождение тактовых импульсов на вход вычитания счетчика 16.

ментом 42 на 90 и попадает через объектив 43 на рабочее поле планшета 1. Далее путем перемещения оригинала 45 на планшете двухкоординатного механизма точки привязки оригинала 45 оптически совмещаются с точками привязки планшета 1.

В устройстве реализуется два режима работы: дискретньй с контролем достоверности считывания и непрерывный с контролем достоверности считызапускается электроакустическийпр образователь 28 и триггер 15 уста навливается в единичное состояние, которое разрешает прохождение чере элемент И 14 тактовых импульсов от блока 11 на вход вычитания счетчик 16. После того, как звуковой сигна излучаемый электроакустическим пре разователем 28 достигает звукоприемн ка 10,на выходе последнего появляетс сигнал установки триггера 15 в нулевое состояние и тем самым прекращается прохождение тактовых импульсов на вход вычитания счетчика 16.

вания. Режимы работы устройства за/; - Число, находящееся к этому времени даются органами управления, показан- до

ными на чертеже кнопками Кн1 и Кн2.

Рассмотрим работу устройства в дискретном режиме с контролем достоI

в счетчике 16, соответствует коорди нате X пульта 29 в. обратном коде, и такт определения пульта 29 ввода ко манд заканчивается.

веркости считывания информации. Этот режим реализуется при включении кнопки Кн1, при этом кнопка Кн2 выключена.

5 Электроакустический преобразователь 2 помещают на рабочем поле планшета 1, на который проецируется изображение выбранного фрагмента топографической карты (в точку изображе0 ния, координаты которой необходимо определить, или в точку пульта 29 соответствующую определенной команде) , и нажимают кнопку Кн1, при этом .из формирователя 30 в распреде5 литель 22 импульсов поступает через элемент И 31 сигнал о работе устройства в дискретном режиме и распределитель 22 импульсов формирует ниже- перечи.сленные такты работы устройства.

В первом такте сигналом с второго выхода распределителя 22 запускается электроакустический преобразователь 9 и разрешается автоподстройка генератора тактовой частоты блока 11 коррекции.После того, как звуко&ой сигнал, излучаемый электроакустическим преобразователем 9, достигает звукоприемника 10, на выходе последнего появляется сигнал, который осуществляет подстройку генератора тактовой

.частоты блока 11, на чем такт коррекции заканчивается и частота генератора соответствует текущим клима- 5 тическим условиям.

Во втором такте происходит определение местоположения подвижного пульта 29 ввода команд. Сигналом с третьего выхода распределителя 22

0

5

0

. „

запускается электроакустическийпреобразователь 28 и триггер 15 устанавливается в единичное состояние, которое разрешает прохождение через элемент И 14 тактовых импульсов от блока 11 на вход вычитания счетчика 16. После того, как звуковой сигнал, излучаемый электроакустическим преобразователем 28 достигает звукоприемника 10,на выходе последнего появляется сигнал установки триггера 15 в нулевое состояние и тем самым прекращается прохождение тактовых импульсов на вход вычитания счетчика 16.

Число, находящееся к этому времени

в счетчике 16, соответствует координате X пульта 29 в. обратном коде, и такт определения пульта 29 ввода команд заканчивается.

В третьем такте распределитель 22 импульсов запускает (сигналом с первого выхода) электроакустический преобразователь 2 и триггеры 7 и 8 устанавливаются в единичное состояние, чем разрешается поступление тактовых импульсов из блока 11 в счетчики 23 и 24 и на суммирующие входы счетчиков 16 и 18 через элементы И 12 и 13. В момент, когда звуковой сигнал, изучаемый электроакустическим преобразователем 2, достигает определенного микрофона 3(4), на его выходе появляется сигнал, который прой10

ного в блоке 20 формирования команд, через коммутатор 21 в ЭВМ.

Если оператор снял координаты точки изображения, то контроль достоверности считывания осуществляется следующим образом.

По сигналу с второго выхода формирователя 17 содержимое счетчиков 23 и 24 записывается в регистр 33 и при на личии сигнала с одновибратора 51 через коммутатор поступает в блок 56 памяти как адрес необходимой ячейки. При этом разрядные сигналы со счетчика 50 адреса поступают на дешифрадя блоки 5(6) преобразования коорди- тор 57, где дешифрируются как сигнал

нат, устанавливает триггеры 7(8) в нулевое состояние и тем самым прекращает поступление тактовых импульсов через элементы И 12 (13) на входы

Выбор кристалла нужной микросхемы блока 56 памяти. Одновременно с эти сигнал с второго выхода формироват ля 17, пройдя элемент 61 задержки

счетчиков 16(18) и 23(24). После то- элемент И 34 при наличии сигнала с

го, как звук достиг поверхности микрофонов 3 и 4 заканчивается такт считывания координат точки.

В четвертом такте в формирователе 17 происходит формирование управляющих сигналов в зависимости от содержимого счетчиков 16 и 18.

Возможны следующие случаи.

1.В счетчике 16 содержится число со знаком минус. Это означает, что оператор сдвинул пульт 29 вправо и снял координаты точки в части изображения, находящейся слева от пульта.

2.Содержание счетчика 16 является положительном и не превьшает числа, сответствующего ширине пульта 29. Это

Для реализации сигнала, поступающего на проекционную ЭЛТ 38, и высвечивающую точку, координаты которой записаны в блоке 56 памяти, тактовые импульсы с генератора 48 через элемент И 49 поступают на счетчик 50 адреса. Разрядные сигналы со счетчика 50 поступают на вход цифроана- логового преобразователя 54, где формируются в соответствующие напряже- 35 кия, которые через усилители 40 и 41 поступают в отклоняющую систему 39 проекционной ЭЛТ 38. По окончании считывания строки по сигналу со стар45

означает, что оператор ввел с пульта

29 конкретную команду и необходимо сфор- шего. разряда счетчика 50 в одновибр§торе 51 формируется импульс гашения электронного луча при обратном ходе и содержимое счетчика 53 адреса увеличивается на единицу. В результате этого на экране проекционной ЭЛТ 38 омуществляется его построчное сканирование. Одновременно с этим разрядные сигналы со счетчиков 50 и 53 при отсутствии сигнала с выхода одновибратора 51 поступают через коммутатор 55 в блок 56 памяти. Если в процессе считывания строки блока 56 памяти в ней появляется 1 то сигнал с выхода блока 56 памяти через элемент И 51 поступает на вход модулятора яркости луча проекционной ЭЛТ 38, при этом на экране проекционной ЭЛТ 38 высвечивается точка, изобрамировать код команды, соответствующей содержимому счетчиков 16 и 18.

3. Содержимое счетчика 16 является положительным, но превышает число, соответствующее ширине пульта 29. Это означает, что оператор сдвинул пульт 29 влево и снял координаты точки изображения, находящейся справа от пульта 29.

Если оператор снял координаты точки, соответствующей определенной команде на пульте 29 ввода команд, то сигнал с первого выхода формирователя 17 разрешает блоку 20 сформировать код команды, соответствующей содержимому счетчиков 16 и 18, и поступает на вход регистра 19. Изменение состояния в одном из разрядов регистра 19 разреша50

55

ет передачу кода команды, сформирован- жение которой через светоделитель

ного в блоке 20 формирования команд, через коммутатор 21 в ЭВМ.

Если оператор снял координаты точки изображения, то контроль достоверности считывания осуществляется следующим образом.

По сигналу с второго выхода формирователя 17 содержимое счетчиков 23 и 24 записывается в регистр 33 и при наличии сигнала с одновибратора 51 через коммутатор поступает в блок 56 памяти как адрес необходимой ячейки. При этом разрядные сигналы со счетчика 50 адреса поступают на дешифра Выбор кристалла нужной микросхемы блока 56 памяти. Одновременно с этим сигнал с второго выхода формирователя 17, пройдя элемент 61 задержки и

элемент И 34 при наличии сигнала с

одновибратора 51, через элемент ИЖ 36 записывает в выбранную ячейку блока 56 памяти 1 так как триггер 60 находится в нулевом состоянии.

Для реализации сигнала, поступающего на проекционную ЭЛТ 38, и высвечивающую точку, координаты которой записаны в блоке 56 памяти, тактовые импульсы с генератора 48 через элемент И 49 поступают на счетчик 50 адреса. Разрядные сигналы со счетчика 50 поступают на вход цифроана- логового преобразователя 54, где формируются в соответствующие напряже- кия, которые через усилители 40 и 41 поступают в отклоняющую систему 39 проекционной ЭЛТ 38. По окончании считывания строки по сигналу со стар

ный элемент 42 и объектив 43 попадает на экран 1 в ту точку, координаты которой снял оператор. Так как оптические оси проекционной ЭЛТ 38 и источника 47 света посредством светоде лительного элемента 42 совмещаются, т6 изображение оригинала, проецируемого на экран 1, совмещается со светящейся точкой, формируемой проекционной ЭЛТ 38. Возможны два случая.

1.Световое пятно на экране 1 совмещается с точкой изображения оригинала, координаты которой снимают оператор, т.е. координаты точки считаны правильно, при этом оператор снимает координаты следующей точки изображения .

2.Световое пятно на экране 1 не совмещается с точкой изображения ори гинала, координаты которой снимает оператор, т.е. координаты точки снят неточно. В этом случае оператор вводит с подвижного пульта 29 команду Стереть. Сформированный код команд

в блоке 20 поступает на дешифратор 59 Сигнал с второго выхода дешифратора 59 через элемент ИЛИ 35 устанавливае триггер 60 в единичное состояние и через элемент ИЛИ 36 записывает О в ячейку памяти с координатами, находящимися в регистре 33. После чего вводятся координаты следующей точки. Для вьздачи информации в ЭВМ после окончания оцифрования выбранного фра мента с пульта 29 оператор вводит команду Ввод, в результате чего с выхода дешифратора 59 на элемент И 58 поступает сигнал, который разрешает прохождение сигнала с блока 56 памя- ти. По этому же сигналу счетчики 50 и 53 устанавливаются в исходное состояние (цепь установки не указана). Далее происходит считывание информации из блока 56 памяти. При появлении 1 на выходе блока 56 памяти с выхода элемента И 58 в регистр 19 поступает сигнал, который означает, что находящиеся на входе коммутатора 21 координаты соответствуют координатам считанной точки изображения оригинала, которые передаются в ЭВМ, По переднему фронту этого сигнала с первого выхода регистра 19 на вход элемента И 49 поступает нулевой сигнал, который запрещает поступление тактовых импульсов на вход счетчика 50 адреса X. Сигналом с второго входа

5

5 10

-5

0

5 0

0

0

5

регистра 19, через элемент ИЛИ 35 триггер 60 устанавливается в единичное состояние, и в ячейку блока 56 памяти, из которой была считана 1, записьгаается О, т.е. процесс вьща- чи информации в ЭВМ сопровождается переводом блока 56 памяти в исходное состояние. По окончании записи О в блок 56 памяти с регистра 19 снимается сигнал с первого выхода, чем раз- решается дальнейшее считывание информации с блока 56 памяти. По заднему фронту сигнала, поступающему на третий В4СОД регистра 19 с выхода старшего разряда счетчика 53 адреса У, ввод информации в ЭВМ заканчивается.

Рассмотрим работу устройства в непрерывном режиме.

В непрерывном режиме работы устройства оператор помещает электроакустический преобразователь 2 на рабочее поле планшета 1 в начальную точку обводимого контура изображения и нажимают кнопки Кн1 и Кн2. При включенных кнопках Кн1 и.Кн2 формирователь 30 формирует сигнал о работе устройства в непрерывном режиме, который поступает через элемент И 32 в распределитель 22 импульсов. В этом режиме электроакустический преобразователь. 2 излучает ультразвуковые волны непрерывно с определенной частотой. I .

Распределитель 22 импульсов организует следующие циклы работы.

Первый цикл состоит из четьфех описанных тактов. Первый такт этого цикла аналогичен описанному, во втором такте - такте определения местоположения подвижного пульта 29 ввода команд - местоположение пульта 29 определяется при съеме координат только первой точки контура изображения. Это достигается тем, что сигнал с третьего выхода распределителя 22 импульсов поступает в селектор 25 выделения первого импульса из последовательности и через третий вход элемента 2И-ИЛИ 27 запускает электроакустический преобразователь 28 и згстанавливает триггер 15 в единичное состояние, которое разрешает прохождение через элемент И 14 тактовых импульсов от блока 11 на вход вычитания счетчика 16. Дальнейшая работа устройства во втором такте совпадает с описанным.

Третий такт работы устройства осуществляется так же, как и в дискретном режиме. В четвертом происходит формирование управляющих сигналов в формирователе 17 в зависимости от содержимого счетчика 16 и 18,

Если оператор вводит команду с пульта 29, то формирователь 17 вырабатывает сигнал, который разрешает сформировать блоку 20 код команды и выдать его в ЭВМ.

Если оператор обводит контур изображения на рабочем поле планшета 1, то контроль достоверности считывания информации происходит аналогично опи санному.

При окончании обвода контура изображения отпусканием кнопки Кн1 одно вибратор 26 формирует отрицательный импульс, которьй переводит селектор 25 в начальное состояние, в результате чего устройство готово к считьгеа- нию следующего контура изображения.

При повторении съема координат в непрерывном режиме описанный цикл повторяется. Выдача информации в ЭВМ происходит аналогично описанному.

Формула изобретения

Устройство для считывания графической информации, содержащее планшет, выполненный в виде экрана, первый электроакустический преобразова- тель, акустически связанный с линейными координатными микрофонами, установленными на ортогональных сторонах планшета и подключенными к входам блоков преобразования координат, вы- ходы которых соединены с одними из входов первого и второго триггеров, акустически связанные второй электроакустический преобразователь и звукоприемник, подключенные к блоку кор- рекции, первый выход которого соединен с одними из входов первого, второго и третьего элементов И, а второй подключен к первому входу третьего триггера, выход которого соединен с другим входом третьего элемента И, выход которого подключен к одному из входов первого счетчика, первый формирователь сигналов, входы которого соединены с выходами перво го и второго счетчиков, а первьй выход подключен к первому входу первого регистра, соответствующие входы и

.-

,-

5

0

25

30

35

50

55

выходы которого являютсй информационными входами и выходами устройства, и к первому входу блока формирования команд, второй и третий входы которого подключены к выходам первого и второго счетчиков, а выход соединен с первым входом первого коммутатора, распределитель импульсов, выходы которого соединены соответственно с входами первого электроакустического преобразователя и другими входами первого и второго триггеров, выходы которых-подключены соответственно через первый и второй элементы И к входам первого, второго, третьего и четвертого счетчиков, селектор импульсов, первый вход которого соединен с одним из выходов распределителя импульсов, первый одновибратор, выход которого подключен к второму входу селектора импульсов, элемент 2И-ИЛИ, одни из входов которого соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов и селектора импульсов, а выход подключен к второму входу третьего триггера и входу третьего электроакустического преобразователя, последовательно соединенные второй формирователь сигналов и элементы И rpynrfti, выходы которых подключены к входам распределителя импульсов и другим входам элемента 2И-ИЛИ, вход первого одновибратора подключен к одному из выходов второго формирователя сигналов, второй регистр, первый вход которого соединен с выходами третьего и четвертого счетчиков, четвертый элемент И, первьй и второй элементы ИЛИ, элемент задержки и элемент НЕ, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности, оно содержит расположенные на одной оптической осчИ проекционную электронно-лучевую трубку, светоделительньй элемент и объективд оптически свя- занньш с планшетом, а также узел передачи изображения, выполненньй в виде световода, последовательно включенные генератор тактовых импульсов, пятый элемент И, первый счетчик адреса, второй одновибратор, второй счетчик адреса, цифроаналоговьш преобразователь и усилители, выходы которых подключены к входам отклоняющей системы проекционной электроннолучевой трубки, шестой и седьмой элементы И, четвертьй триггер, блок па- г

мяти, первый и второй дешифраторы

и второй коммутатор, выход которого подключен к первому входу блока памяти и входу первого дешифратора, выход которого соединен с вторым вхо- дом блока памяти, третий вход кото- рого подключен к инверсному выходу четвертого триггера, а четвертый вход - к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, а второй вход - с первым входом четвертого триггера и выходом первого элемента ИЛИ, один из входов которого подключен к первому выходу первого регистра, а другой вход - к первому выходу второго дешифратора, второй выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И, второй вход которого, соединенный с первым входо шестого элемента И, подключен к вы ходу блока памяти, выход седьмого элемента И соединен с вторым входом первого регистра, второй выход которого подключен к одному из входов пятого элемента И, второй выход первого формирователя сигналов соединен с втор.ым входом второго регистра и

5 s

15

20

через элемент задержки - с вторым входом четвертого триггера и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого, соединенный с управляющим входом второго коммутатора, подключен к выходу второго одновиб- ратора, входу элемента НЕ и одному из входов первого счетчика адреса, выход которого подключен к входу ци- фроаналогового преобразователя и пер- вому входу второго коммутатора, соединенному с выходом второго счетчика адреса,второй вход второго коммутатора подключен к выходу второго регистра, выход шестого элемента И соединен с входом модулятора яркости луча проекционной электронно-лучевой трубки, выходы первого и второго счетчиков адресов подключены соответственно к второму входу первого коммутатора и третьему входу первого регистра, причем один торец световода оптически связан с соответствующей гранью светоделительного элемента, а другой является оптическим входом устройства, причем выход элемента НЕ подключен к второму входу шестого элемента И.

Q

Редактор A. Ворович

Составитель В. Киселев

Техред Л.Олейник Корректор Н, Король

Заказ 274/50Тираж 673Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4