Устройство для считывания графической информации Советский патент 1988 года по МПК G06K11/00 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для считывания графической информации.

Цель изобретения - повьш1ение точности устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма сигналов, формируемых в уст ройстве.

Устройство содержит планшет-зву- копровод 1 с пьезоэлектрическими преобразователями 2 и 3, съемник 4 координат с пьезоэлектрической пластиной 5, подключенной к входу усилителя 6, выход которого через амплитудный де- .тектор 7 подключен к входу интегратора 8, выход которого соединен с первыми входами первого 9 и второго Ю компараторов, вторые входы которых подключены к источнику 11 и 12 опорных напряжений, выходы компараторов подключены к входам третьего триггера 13; первый элемент И 4, один вход которого является входом устройства и подключен к первым входам первого 15 и второго 16 элементов ИЛИ и к входам сброса в ноль счетчиков 17, 18, а выход через первый одновибра- тор 19 соединен с входом первого 20 и второго 21 формирователей сигналов, выходы которых соединены соответственно с входами пьезоэлектрических преобразователей 2 и 3 и одними из входов первого 22 и второго 23 триггеров, другие входы которых подключены к выходам элементов ИЛИ 15 и 16, а выходы - к одним из входов второго 24 и третьего 25 элементов И. Компа- ратор 9 и источник 11 опорного напряжения образуют третий формирователь импульсов, а компаратор 10 и источник 12 образуют четвертый формирователь импульсов.

Выход генератора 26 импульсов подключен к второму входу элемента И 14 и к вторым входам четвертого 27 и пятого 28 элементов И, выходы котор ых подключены к вычитающим входам счетчиков 17 и 18,

Выход первого одновибратора 19 подключен к третьему входу четвертого элемента И 27 и через инвертор 29 - к третьему входу пятого элемента И 28,

Выход первого компаратора 9 соединен с входом второго одновибратора

с

o

5 05 О / Q 5

0

5

30, выход которого подключен к второму входу элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31 , первьш вход которого подключен к выходу третьего триггера 13, а выход - к первым входам четвертого и пятого элементов И 27 и 28.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства по одной из координат, например X, При появлении импульса на входе устройства синхронно с импульсом генератора 26 срабатывает первый одновибратор 19, который вырабатывает импульс длительностью, равной 20 мс. По переднему фронту этого импульса на выходе формирователя 20 формируется короткий (2 мкс) импульс (см, напряжение U на фиг. 2), которьй поступает на излучатель 2, ив планшете-звукопроводе 1 вдоль координаты X распространяется ультразвуковая волна. Одновременно этот импульс взводит триггер .22, формируя передний фронт координатного импульса (см, напряжение на фиг. ,2),

Кроме того, импульс с выхода одно- вибратора I9 поступает на элемент И 27, подготавливая его к открытию для включения канала коррекции погреш. ности измерения по координате X, Как только фронт бегущей ультразвуковой волны достигает съемника 4, выполненного в виде металлического стержня, в пьезоэлектрической пластине 5 возбуждается электрический-сигнал в виде пакета синусоид с частотой резонанса системы, состоящей из план- шета-звукопровода 1, металлического стержня 4 и пьезоэлектрической пластины 5. Этот сигнал усилителем 6 усиливается, детектируется амплитудным детектором 7 и подается на вход интегратора 8, на выходе которого появляется сигнал, представляющий собой огибающую сигнала с выхода детектора 7 (см. напряжение U4 фиг. 2, кривая 2) ,

В момент равенства сигнала на выг ходе детектора 7 с пороговым напряжением и„, , поступающим с блока 11, на выходе компаратора 9 появляется короткий импульс, который сбрасьшает координатный триггер 22 в исходное состояние, формируя при этом задний фронт координатного импульса (см. напряжение U,o на фиг, 2),

На время действия координатного импульса открываются элемент И 24 и импульсы с генератора 26 поступают на суммирующий вход реверсивного с счетчика 17.

В процессе обводки контура изображения амплитуда сигнала на выходе съемника 4 координат может изменяться ввиду изменения усилия прижатия его к планшету, а также за счет увеличения затухания волны в планшете- звукопроводе при удалении съемника 4 от начала координат. При этом будет

как разность времени между срабатыванием первого 9 и второго 10 компараторов. На время t, настраивается

длительность импульса второго одно- вибратора 30. Вычисление и устранение погрешности происходит следующим образом; импульс с выхода первого компаратора 9 кроме формирования заднего фронта координатного импульса взводит третий триггер 13 и запускает второй одновибратор 30, на выходе ко- - торого формируется импульс, длительность которого равна с, (см. напря-

Изобретение относится к автомат тике и вычислительной технике, в частности к полуавтоматическим устройствам для считьгоания графической информации, и может быть использовано для обработки графических изображений. Целью изобретения является повышение точности считьшания графической информации. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее планшет-звукопровод, на взаимно перпендикулярных ёторонах которого установлены пьезоэлектрические преобразователи, съемник координат, выход которого подключен-к входу усилителя, первый элемент И, один вход которого является входом устройства, а выход через первьй одновибратор соединен с входами первого и второго формирователей сигналов, выходы которых соединены соответственно с входами пьезоэлектрических преобразователей и одними из входов первого и второго триггеров, другие входы которых подключены к выходам первого и второго элементов ИЛИ, а выходы - к одним входам второго и третьего элементов И, генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и другими входами второго и третьего элементов И, выхо- ды которых подключены к суммирующим входам реверсивных счетчиков, управляющие входы которых соединены с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ и с входами устройства, выходом которого являются одни из выходов счетчиков, другие выходы которых подключены к вторым вхо дам первого и второго элементов ИЛИ, второй одновибратор, интегратор, компараторы, источники опорного напряжения и третий триггер, введены: амплитудный детектор, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход - к входу интегратора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго компараторов, вторые входы которых подключены к источникам опорных напряжений, а выходы - к установочным входам третьего триггера, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу третьего триггера, второй вход - к выходу второго одновибратора, вход которого соединен с выходом первого компаратора и с третьими входами первого и второго элементов ИЛИ, четвертый и пятый элементы И, выходы которых подключены к вычитающим входам р.версивных счетчиков, первые входы - к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, инвертор. 2 ил. (Л 00 00

изменяться наклон огибающей сигнала 15 жение Uj на фиг. 2), который посту- и она будет пересекать пороговое На- пает на первый вход элемента ИСКЛЮЧА- пряжение U, в другой точке, что при- ЮЩЕЕ ИЛИ 31. Как только напряжение ведет к появлению погрешности Л t, на выходе интегратора 8 достигнет по- Устройство позволяет вычислить и уст- рогового напряжения и„, на выходе ранить возникающую погрешность. Дпя 20 второго компаратора 10 возникает ко- доказательства этого рассмотрим две роткий импульсу которьй сбрасывает кривые 1 и 2 напряжения U, представленные на фиг. 2. Кривая 1 снята при .Номинальном усилии прижатия в точке планшета, соответствующей минимапь- 25 5.., который поступает на второй вход ному затуханию акустической волны элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31, на выхо- (начало координат).

Как следует из фиг. 2, погрешность

третий триггер 13 в исходное состояние. Таким образом.на выходе триггера 13 сформируется импульс длительностью

де которого сформируется импульс, равный разности С - €, At (см. напряжение Ua на фиг. 2). На время дейст- (1) 30 ия этого импульса открывается элемент И 27 и импульсы с генератора 26 проходят на вычитающий вход реверсив- -f, ного счетчика 17, содержимое которого tT корректируется на величину, пропорцио с нальную погрешности ut.

Nt t. - t,

„I

условия подобия л ABC и ВВ С

ем

в с вс

вс

АС

или

Uni - Uni

и

ni

IK, откуда t jfi

лг - n

IT,

Из условия подобия ЛАПЕ и DD Е

D Е DE

DE;

АЕ

или

и

hi

- Un, t 40

t.

- U,

и

пг

- U

Подставляя (2) и (3) в (1), имеем

Un.

«а

- и,

П1

(С-.-С-, ), (4)

Если съемник 4 не прижат к планшету 1, триггер 22-находится во взве денном состоянии до момента переполнения счетчика 17. С появлением на выходе переноса счетчика импульса последний через элемент ИЛИ 15 сбрасывает триггер 22, подготавливая канал координаты X к следующему циклу измерения. По заднему фронту импульса первого формирователя 20 на выходе форВ формуле (4) и, и известны,

поэтому для определения погрешности

b:t необходимо найти г, и и прове- с ирователя 21 появляется импульс, пости соответствующие вычисления.

В случае, если U,,, 2и„, , формула (4) примет вид ut . - J , , t, определяется при калибровке прибора

ступающий на излучатель 3. Одновременно через инвертор 29 напряжение с выхода одновибратора 19 поступает на вход элемента И 28, подготавливая его

жение Uj на фиг. 2), который посту- пает на первый вход элемента ИСКЛЮЧА- ЮЩЕЕ ИЛИ 31. Как только напряжение на выходе интегратора 8 достигнет по- рогового напряжения и„, на выходе второго компаратора 10 возникает ко- роткий импульсу которьй сбрасывает 5.., который поступает на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31, на выхо-

третий триггер 13 в исходное состояние. Таким образом.на выходе триггера 13 сформируется импульс длительностью

15 жение Uj на фиг. 2), который посту- пает на первый вход элемента ИСКЛЮЧА- ЮЩЕЕ ИЛИ 31. Как только напряжение на выходе интегратора 8 достигнет по- рогового напряжения и„, на выходе 20 второго компаратора 10 возникает ко- роткий импульсу которьй сбрасывает 25 5.., который поступает на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31, на выхо-

40

де которого сформируется импульс, равный разности С - €, At (см. напряжение Ua на фиг. 2). На время дейст- 30 ия этого импульса открывается элемент И 27 и импульсы с генератора 26 проходят на вычитающий вход реверсив- ного счетчика 17, содержимое которого корректируется на величину, пропорцио- с нальную погрешности ut.

Таким образом на выходе счетчика появляется код, пропорциональный координате X и не содержащий погрешности, вызванньй влиянием изменения усилия прижатия съемника 4 координат к планшету-звукопроводу 1 и увеличением затухания ультразвуковой волны при удалении съемника координат от начала координат.

Если съемник 4 не прижат к планшету 1, триггер 22-находится во взве- денном состоянии до момента переполнения счетчика 17. С появлением на выходе переноса счетчика импульса последний через элемент ИЛИ 15 сбрасывает триггер 22, подготавливая канал координаты X к следующему циклу измерения. По заднему фронту импульса первого формирователя 20 на выходе фор

45

50

ирователя 21 появляется импульс,

ступающий на излучатель 3. Одновременно через инвертор 29 напряжение с выхода одновибратора 19 поступает на вход элемента И 28, подготавливая его

к открытию для включения канала коррекции погрешности измерения по координате Y.

В дальнейшем все указанные процес- сы повторяются и происходит формирование кода координаты Y.

По сравнению с прототипом предпа- гаемое устройство имеет более высокую точность, так как вычисляет и устраняет погрешности, вызьшанные изменением усилия прижатия съемника координат к планшету-звукопроводу и увеличением затухания в нем ультразвуковой волны.

Формула изоб-ретения

Устройство для считьшания графической информации, содержащее план- шет-звукопровод, на взаимно перпендикулярных сторонах которого установлены пьезоэлектрические преобразователи, съемник координат, вьгход которого подключен к гшформационному вхо д у усилителя, первый элеме1гт И, первый вход которого является управляющим входом устройства и соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ и с установочными вхо- дами первого и второго счетчиков, одни из выходов которых являются выходами устройства, выход первого эле мента И подключен к запускающему входу первого одновибратора, выход кото рого соединен с управляющими входами первого и второго формирователей сих налов, выходы которых подключены сооветственно к входам соответствующих пьезоэлектрических преобразователей и к первым установочным входам первого и второго триггеров, вторые установочные входы которых соединены сооветственно с выходами первого и второго элементов ИЛИ, а выходы - с пер выми входами второго и третьего эле- ментов И, вторые входы которых, сое

5

0 5 О параторов, О j

диненные с вторым входом первого элемента И, подключены к выходу генератора импульсов, выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно с суммирующими входами первого и второго счетчиков, другие выходы которых подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, третий и четвертый формирователи сигналов, содержащие источники опорных напряжений и компараторы, выходы которьрс подключены к установочным входам третьего триггера, и второй одновибратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит четвертый и пятый элементы И, ин вертор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и последовательно соединенные амплитудный детектор и интегратор, выход которого подключен к информационным входам компараторов, входы задания порогов которьк соединены с выходами соответствующих источников опорных напряжений, выход усилителя подключен к информационному входу детектора, выход третьего триггера соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго одновибратора, запускающий вход которого, соединенный с третьими входами первого и второго элементов ИЛИ, подключен к выходу одного из ком- выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединён с первыми входами четвертого и пятого элементов И; вторые входы которых соединены с выходами генератора импульсов, выход первого одновибратора подключен к третьему входу четвертого элемента И и к входу инвертора, выход которого соединен с третьим входом пятого элемента И, выход которого подключен к вычитающему входу второго счетчика, а выход четвертого элемента И соединен с вычитающим входом первого счетчика.