Устройство для считывания графической информации Советский патент 1988 года по МПК G06K11/06 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 и 3 - сигналы формируемые на выходах отдельных блоков устройства.

Устройство содержит планшет-звуко провод 1 с укрепленными вдоль взаимно перпендикулярных сторон пьезоэлектрическими излучателями 2 и 3; соеди ненньми с выходами соответственно первого 4 и второго 5 формирователей .сигналовJ третий формирователь 6 сигналов, усилитель 7, выход которого подключен к входу фазовращателя 8 и,первому входу компаратора 9, второй вход которого соединен с выхода- ми фазовращателя 8, а выход - с входом третьего формирователя 6 сигнало одновибратор 10, выход которого подключен к входам первого и второго формироватепей сигналов, генератор 11 импульсов, выход которого соединен с одним из входов первого 12, BTOpoi o 13 и третьего 14 элементов И, съемник 15 координат с пьезокера- мической пластиной 16, соединенной с входом усилителя 7, первый 17 и второй 18 элементы РШИ, первь е входь которых подключены к , выходу третьего формирователя 6 сигналов, вторые входы - к входу устройства сое- диненного с вторьм входом первого элемента И 12, выход которого соединен с входом одновибратора tO, первый 19 и второй 20 триггеры, первые

входы которых подключены к выходам

сортветственного первого и второго элементов ИЛИ 17 и 18, вторые входы к выходам соответственно первого 4 и второго 5 формирователей, а выходы

соединены с вторыми входами соответственно второго и третьего элементов И 13 и 14, первый 21 и второй 22 счетчики, информадионные вкоды которых подключены к выходам соответственно второго и третьего элементов И 13 и 14, управляющие входы - к входу устройства, а управляющие выходы соединены с трет1Л1ми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ 17 и 18„

Устройство работает следующим образомо

Рассмотрим работу устройства при измерении какой-нибудь координаты.

0 5 0

д

5

0

5

например координаты х. При появлении импульса на входе устройства синхронно с импульсом генератора 11 срабатывает одновибратор 10, вырабатывающий импульс длительностью равной 20 мс, а также устанавливаются в нулевое состояние счетчики 21 и 22 и через элементы ИЛИ 17 и 18 триггеры 19 и 20. По переднему фронту импульса с выхода одновибратора формируется короткий импульс в формирователе 4, которьй поступает на излучатель 2, и в планшете - звуко- проводе 1 вдоль координаты х начинает распространяться плоская бегущая ультразвуковая волна. Одноврем,енно передний фронт этого импульса взводит триггер 19, формируя передний фронт координатного импульса.

Как только фронт бегущей волны достигнет съемника 15, выполненного в виде металлического стержня, в пьезоэлектрической пластине 16 возбуждается электрический сигнал в виде пакета синусоид с частотой резонанса системы, состоящей из планшета- звукопровода t, пьезоэлектрического излучателя 2, металлического стержня съемника 15 и пьезокерамической пластины 1 6.

Этот сигнал усиливается усилителем 7 и поступает на один из входов компаратора 9, на другой вход которого подается такой же по форме и амплитуде, но сдвинутый по фазе сигнал с выхода фазовращателя 8. В момент времени, когда сигнал U,, (фиг.2а) на втором входе компаратора 9 превьшает сигнал и,(фиг.2а) на его первом входе на величину Uf, , опредегшемую чувствительностью компаратора., на его выходе формируется потени 1ал высокого уровня. В момент, когда сигнал и, превьшает сигнал Uj компаратор возвращается в исходное состояние (фиг.2б). Таким образом, на его выходе формируется импульс, по переднему фронту которого формируется короткий импульс формирователем 6 сигнала (фиг.2в). Этот импульс через элемент ИЛИ 17 сбрасывает триггер 19 в исходное состоя1ше. Таким образом, формируется задний фронт координатного импульса.

На время, равное длительности ко-| ординатного импульса, открывается элемент И 13 и импульсы генератора 11 поступают на информационньй вход

счетчика 21, на выходах которого формируется код координаты х точки, в которой производится измерение.

В процессе преобразования графической информации амплитуда сигнала на выходе -съемника 15 координат может изменяться из-за изменения усилия прижатия его к поверхности планшета- звукопровода, из-за поворотов и на- клонов съемника координат относительно оси, нормальной к поверхности план шета-звукопровода, а также за счет затухания волны в планшете-звукопро- воде при ее удалении от излучателя.

В известном устройстве, для определения момента прихода ультразвуковой волны к съемнику координат применены пороговые устройства фиксированным порогом срабатывания Up, а амплитуда первой полуволны сигнала с выхода съемника координат может изменяться под действием дестабилизирующих факторов. На фиг. 3 показаны напряжения U., и UjJ при различных уси- ЛИЯХ прижатия съемника 15 координат к планшету-звукопроводу и при фиксированном пороге срабатывания Ufj. Как видно из фиг. 3 при этом возни

Ч кает погрешность Лt определении момента прихода ультразвуковой волны в точку, где производятся измерения.

Предлагаемое устройство позволяет устранить эту погрешность.

Для доказательства этого записывает равенство, определяющее момент срабатывания компаратора 9 Ui - Ui 4U(1)

или

U sinCwt ,+t)-U sinwt, ли, (2)

где - амплитуда первой полуволны

сигнала;

w - круговая частота сигнала; ( - угол сдвига между сигналами, приходящими на первый и второй входы компаратора

9;

t - время, определяющее момент срабатывания компаратора 9 После несложных преобразований получаем

(cJ t+ if/2) sin 1//2 4U (3)

arccos

У П§1Ё5/1 U)

- /2

В случае, когда чувствительность компаратора 9 высока,величина dU пренебрежимо мала и вь ражение .

:i sinLf/2

с высокой степенью точности можно считать равным нулю. С учетом.этого допущения вьфажение (4) преобразуется к виду

uJ

II- V Iw

t,

SE2E2s y I /2

OJ

(5)

т i н-

2515

20

30

Поскольку в вьфажение (5) не входят величины, зависящие от амплитуды сигнала, можно считать погрешность в определении координаты отсутствующей.

Если съемник 15 координат не прижат к поверхности планшета-звукопро- вода 1 триггер 19 находится во взведенном состоянии до момента переполнения счетчика 21. С появлением на выходе переноса счетчика 22 импульса, послед НИИ через элемент ИЛИ.17 сбрасьшает триггер 19, подготавливая канал координаты X к следующему циклу измерений .

Все описанные вьш1е процессы повторяются и при определении координаты у за исключением того, что импульс запуска формируется формирователем 5 сигналов по заднему фронту 35 импульса с выхода одновибратора 10.

По сравнению с известным предлагаемое устройство имеет более высокую точность, так как оно устраняет погрешность, вызванную изменением амплитуды сигнала на выходе съемника координат ввиду нестабильности его контакта с поверхностью планшета-зву- копровода и затуханием ультразвуковой волны в звукопроводе по мере ее уда.-. ления от излучателя.

Формула изобретения

Устройство для считывания графической информации, содержащее планшет- звукопровод, на взаимно перпендикулярных сторонах которого установлены пьезоэлектрические излучатели, съемник координат, выход которого под ключен к входу усилителя, первый элемент И, один из входов которого является входом устройства и соединен с первьми входами первого и второго

40

50

элементов ИЛИ и с установочными входами первого и второго счетчиков, выходы которых являются выходами устройства, а информационные входы подключены соответственно к выходам второго и третьего элементов И, первые входы которых и другой вход первого элемента И соединены с выходом .генератора импульсов, выход первого элемента И подключен к входу одновибра- тора, выход которого соединен с входами первого и второго формирователей сигналов, вькоды которых подключены соответственно к входам пьезоэлектри- ческих излучателей и одним из установочных входов первого и второго триггеров, другие установочные входы которых соединены соответственно с

выходами первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к другим выходам первого и второго счетчиков соответственно, и третий формирователь сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит фазовращатель и компаратор, выход которого соединен с входом третьего формирователя сигналов, выход которого подключен к третьим входам первого и второго элементов ИЛИ, выходы усилителя и фазовращателя соединены с информационными входами кo fflapaтopa, а выходы первого и второго триггеров подключены соответственно к вторым входам второго и третьего элементов И.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания графической информации. Цель изобретения - повышение точности устройства. Устройство содержит планшет- звукопровод, на взаимно перпендикулярных сторонах которого установлены пьезоэлектрические излучатели, съемник координат, выход которого подключен к входу усилителя, три элемента И, три формирователя сигналов, два триггера, два счетчика, выходы которых являются выходами устройства, и генератор импульсов, выход которого подключен к одним из входов элементов И. В устройство введены фазовращатель и компаратор, выход которого соединен с входом третьего формирования сигналов, выходом подключенного к одним из входов первого и второго элементов ИЛИ. Выходы усилителя и фазовращателя соединены с информационными входами компаратора, а выходы первого и второго триггеров подключены соответственно к вторым входам второго и третьего элементов И. Устройство позволяет устранить погрешность, вызванную изменением амплитуды сигнала на выходе съемника координат и обусловленную нестабильностью его контакта с поверхностью планшета-звукопровода и затуханием ультразвуковой волны в звукопроводе по мере ее удаления от излучателя. 3 ил. 1 09 СО

Фие.З