Устройство для считывания графической информации Советский патент 1989 года по МПК G06K11/00 

ел

tarn. Ч

4

N0

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматизированного ввода графической информа- ции в ЭВМ.

Целью изобретения является повышение достоверности считывания за счет исключения сбойных ситуаций при считывании информации с носителей, отличающихся по толщине.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема формирователя опорных сигналов; на фиг. 3 - схема координат- ного матричного плашета; на фиг. 4 - функциональная схема блока формирования кодов координат; на фиг.5 - функциональная схема аналогового коммутатора; на фиг. 6 - функциональ ная схема блока управления; на фиг. 7 - функциональная схема блока формирования сигналов фазового рассогласования; на фиг. 8 - амплитудно координатные характеристики сигна- лов, снимаемых с выходов, аналоговьк коммутаторов на фиг. 9 - временные диаграммы, пояснякнцие работу мостового переключателя и коммутацию считывающих катушек индуктивности.

Устройство содержит координатньм матричный планшет 1 с сетками параллельных ортогонально ориентированных, последовательно соединенньк координатных шин, формирователь 2 опорных сигналов, съемник 3 координат, первый 4 и второй 5 блоки формирования сигналов фазового рассогласования, первый 6 и второй 7 блоЛи формирования кодов координат, блок 8 управления, первьш 9 и второй 10 аналоговые коммутаторы, первый 11 и второй 12 амплитудные компараторы, первьш 13, второй 14 и третий 15 элементы И и аналоговый ключ 16.

Формирователь опорных сигналов содержит генератор 17 тактовых импульсов, первый счетчик 18, формирователь 19 синусоидального сигнала

Координатный матричньш планшет содержит сетки 20 - 23i параллельных ортогонально расположенньк, последовательно соединенных координатных

шин.

Блок формирования кодов координа содержит первую 24 и вторую 25 группы элементов И, регистр 26, второй счетчик 27, элемент 28 управления.

четвертый элемент И 29, элемент ИЛИ 30 и элемент 31 задержки.

Аналоговьш коммутатор содержит распределитель 32 импульсов, первую 33 и 34 и вторую 35 и 36 группы аналоговых ключей, мостовой переключатель 37, первый триггер 38 и первый усилитель 39.

Блок управления содержит второй 40, третий 41 и четвертый 42 триггеры, кнопку 43, инвертор 44, пятый 45, шестой 46 и седьмой 47 элементы И.

Блок формирования сигналов фазового рассогласования содержит резистор 48, конденсатор 49, второй усилитель 50, фильтр 51 и третий амплитудный компаратор 52.

Устройство работает следующим образом.

При выводе центра съемника 3 координат, совмещенного с мапштной осью первой и второй катушек индуктивности, в считываемую точ-ку графического изображения, расположенную в направлении измеряемой координаты Х(У), например, в i-й (j-й) зоне поля считывания, и включении устройства (элементы включения не показаны) генератором 17 тактовых импульсов формирователя 2 опорных сигналов начинает вырабатываться последовательность тактовых импульсов, циклически заполняющая счетчик 18, а на выходах триггеров старшего разряда и предшествующего ему разряда формируются периодические двухуровневые опорные сигналы. При этом в счетчике 27 числа зон блока 6(7) формирования кодов координат Х(У) установлен максимальный код, триггеры 40-42 блока 8 управления установлены в нулевое состояние, аналоговый ключ 16 закрыт, аналоговые ключи 33-36 аналогового коммутатора 9(10) также закрыты.

Поступая на вход формирователя 19 синусоидального сигнала (выполненного, например, по схеме фильтра первой гармоники опорного сигнала), опорный сигнал, поступающий с выхода триггера старшего разряда суммирующего счетчика 18, преобразуется в синусоидальный сигнал, который с его выхода поступает на первую считывающую катушку индуктивности съемника 3 координат и на вход аналогового ключа 16.

Протекание по первой катушке электрического тока вызывает в окружающем пространстве над сетками 20-23 координатных шин планшета 1 периодическое электромагнитное поле, симметрично распределенное относительно магнитной оси первой считывающей катушки индуктивности.

Амплитудно-координатные характеристики (фиг. 8) взаимодействующих систем (первая и вторая считывающие катушки индуктивности и сетка 20(22), а также указанные катушки и сетка 21(23) представляют собой функции, близкие к синусоидальным благодаря выбору их геометрических параметров (радиусы катушек, период укладки сеток 20-23 координатных шин). Поэтому сигналы на выходах сеток 20,21, и 22,23 являются практически синусо-.;. идальными функциями пространственной переменной Х(У) и времени t.

Поступая на входы блока 4(5) форв остальные ячейки буферного регистра 26. Описанный процесс повторяется синхронно с частотой сигнала фазового рассогласования до момента нажатия оператором на кнопку 43 Отсчет, по которому производится считывание координат.

При нажатии оператором на кноп- 10 ку 43 Отсчет очередной единичньй перепад проинвертированного инвертором 44 опорного сигнала, поступающего на третий вход блока 8 управления с информационного выхода (вы- 15 хода триггера старшего,разряда) формирователя 2 опорных сигналов, устанавливает триггеры 40-42 блока В управления в единичное состояние. Единичный отсчетный сигнал, выраба- 20 тываемый при этом на единичных вы- , ходах указанных триггеров, подготавливает элемент И 45(46) к пропусканию единичных и myльcoв опорного сигнала на четвертый вход блоПогтупая на входы олика чч-)/ мирования сигналов фазового рассогла- 25 ка 6(7) формирования кодов коордисования, указанные сигналы векторно нат и на --;™ -°J/« ° ° суммируются в общей точке соединения коммутатора 9(10). При совпадении 48 и конденсатора 49 кана- отсчетного сигнала с единичным уров- ла ) Суммарный сигнал, усиленнь,й нем первого по счету опор усилителем 50 и отфильтрованный филь-ЗО него сигнала элемента И 45(46) вы трГз блока 4(5) представляет собой рабатывается первьй по счету еди- синусоидальный сигнал с линейно изменяющейся фазой, пропорциональной удалению центра съемника 3 координат от границы качала i-й (j-й) зоны считывания, в пределах которой расположена считываемая тоЧка графичес35

кого изображения. Сформированньш амплитудным компаратором 52 упомянутый

ничный сигнал, который поступает на четвертый вход блока 6(7) формирования кодов координат и через элемент ИЛИ 30 фиксирует в счетчике 27 числа зон нулевой код. Одновременно этот же сигна.и поступает на счетный вход аналогового коммутатора 9(10), изменяя состояние распределителя 32

плитудным компаратором э упомииу.ь.. „мпульсов. При этом вк аючается пер- сигнал в форме двухуровневого сигна- 40 «мпульс Р ,,.,,о,,«

ла фазового рассогласования с выхода блока 4(5) поступает на первый вход блока 6(7) формирования кодов координат. Пройдя через открытый по первая пара из двух групп аналоговых ключей (ключи 33 и 34) и на вход амплитудного коьшаратора 11(12) через мостовой переключатель 37 и усилидинат. Пройдя через открытый по пеупоступает амплитудно-модувому входу элемент И 29 на управля- 45 ,,, ,гнал первой зоны счиющий вход блока 24 элементов И, ука- занньш сигнал единичным фронтом заносит содержимое счетчика 18, пропорциональное удалению центра съемника 3 координат от границы начала i-й (j-й) зоны с точкой считывания, в соответствуюш 1е ячейки регистра 26. Через некоторое время, определяемое параметрами элемента 31 задержки, задержанный сигнал фазового рассогласования поступает на управляющий вход блока 25 элементов И блока 6(7) формирования кодов координат и заносит содержимое счетчика 27 числа зон

50

55

лированны сигнал первой зоны тывания, снимаемый с дополнительных выходов а, ,bi) сетки 20(22) координатных шин (a mлитyднo-кoopди- натная характеристика, отвечающая этому случаю, показана на фиг.8,а).

В момент времени, соответствующий первому полутакту первого папуперио- да импульса опорного сигнала, подключена только первая считывающая катушка индуктивности. Пусть сигнал на выходе аналогового коммутатора 9(10) не достигает установленного уровня опорного напряжения Uob ам1742

в остальные ячейки буферного регистра 26. Описанный процесс повторяется синхронно с частотой сигнала фазового рассогласования до момента нажатия оператором на кнопку 43 Отсчет, по которому производится считывание координат.

При нажатии оператором на кноп- 10 ку 43 Отсчет очередной единичньй перепад проинвертированного инвертором 44 опорного сигнала, поступающего на третий вход блока 8 управления с информационного выхода (вы- 15 хода триггера старшего,разряда) формирователя 2 опорных сигналов, устанавливает триггеры 40-42 блока В управления в единичное состояние. Единичный отсчетный сигнал, выраба- 20 тываемый при этом на единичных вы- , ходах указанных триггеров, подготавливает элемент И 45(46) к пропусканию единичных и myльcoв опорного сигнала на четвертый вход бло- 25 ка 6(7) формирования кодов коордиат и на --;™ -°J/« ° ° коммутатора 9(10). При совпадении отсчетного сигнала с единичным уров- нем первого по счету опор него сигнала элемента И 45(46) вы рабатывается первьй по счету еди-

ничный сигнал, который поступает на четвертый вход блока 6(7) формирования кодов координат и через элемент ИЛИ 30 фиксирует в счетчике 27 числа зон нулевой код. Одновременно этот же сигна.и поступает на счетный вход аналогового коммутатора 9(10), изменяя состояние распределителя 32

„мпульсов. При этом вк аючается пер- «мпульс Р ,,.,,о,,«

„мпульсов. При этом вк аючается пер- «мпульс Р ,,.,,о,,«

вая пара из двух групп аналоговых ключей (ключи 33 и 34) и на вход амплитудного коьшаратора 11(12) через мостовой переключатель 37 и усилипоступает амплитудно-модупоступает амплитудно-моду45 ,,, ,гнал первой зоны счи50

55

лированны сигнал первой зоны тывания, снимаемый с дополнительных выходов а, ,bi) сетки 20(22) координатных шин (a mлитyднo-кoopди натная характеристика, отвечающая этому случаю, показана на фиг.8,а).

В момент времени, соответствующи первому полутакту первого папуперио да импульса опорного сигнала, подключена только первая считывающая катушка индуктивности. Пусть сигнал на выходе аналогового коммутатора 9(10) не достигает установленного уровня опорного напряжения Uob амплитудного компаратора 11(12). Тогда в течение второго полутакта этого же полупериода импульса опорного сигнала дополнительно коммутируется вторая считывающая катушка индуктивности (фиг. 8,6)-.. Подключение второй считывающей катушки индуктивности производится при поступлении на вход аналогового ключа 16 через элемент И 15 единичных сигналов, дважды за период опорного сигнала снимаемых с дополнительного выхода формировате- ля 2 опорных сигналов (фиг. 9, а,б),. Если в течение второго полутакта сигнал на выходе аналогового коммутатора- 9(10) также не достигает установленного уровня опорного напряжения амплитудного компаратора 11(12), то на выходах указанных компараторов сигнал сравнения не появляется и триггер 40(41) остается в исходном состоянии. Поэтому очередным единичным импульсом опорного сигнала, поступающим на четвертьш вход блока 6(7) формирования кодов координат и на счетный вход аналогового коммутатора 9(10), к содержи- мому счетчика 27 числа зон добавляется единица, фиксируя в нем код, соответствующий второй по счету зоне поля считывания в направлении измерения Х(У). При этом коммутируется следующая пара аналоговых ключей (34,35) аналогового коммутатора 9(10), подключая к входам мостового переключателя 37 дополнительные выходы а,,а(Ь,Ь2) сеток 20(22) координатных шин, причем в дальнейшем при работе устройства все ключи комму- . тируются попарно со сдвигом на единицу в сторону увеличения с поступлением каждого последующего импульса опорного сигнала.

Описываемый процесс циклически повторяется до того момента, пока один из амплитудно-модулированных сигналов i-й зоны поля считывания, снимаемый с i-ro дополнительного выхода а,-(Ь,0 сетки 20(22) координатных шин, приведенный к одноименному уровню мостовым переключателем 37 (фиг. 9,в) и усиленный усилителем 39 аналогового коммутатора 9(10), не превысит установленного уровня опорного напряжения U . При этом в дальнейшей работе устройства возможны два случая.

Первый случай отвечает положению съемника 3 координат в пределах зоны i (J) с точкой считывания (в частном случае i j) в направлении измерения Х(У), при котором на выходе амплитудного компаратора 11(12) появляется единичный сигнал сравнения в момент коммутации только первой

считывающей катушки индуктивности. К этому моменту в счетчике 27 числа зон блока 6(7) формирования кодов координат зафиксирован код числа i-1 (j-1). Сигнал сравнения с выхода

амплитудного компаратора 11(12), поступая на первый (второй) вход блока. 8 управления, устанавливает триггер 40 (41) в нулевое состояние (триггер 40 устанавливается в нулевое состояние на i-м такте опорного сигнала, триггер 41 - на j-м), при этом элемент И 45(46) блокирует дальнейшее прохождение импульсов опорного сигнала на счетный вход

аналогового коммутатора 9(10) и на четвертый вход блока 6(7) формирования кодов координат, а элементом И 47 вырабатывается единичный сигнал сов- падения, которым триггер 42 устанавливается в нулевое состояние. Единичный сигнал с нулевого и нулевой сигнал с единичного выходов триггера 42 поступают через первьй и четвертьш выходы блока 8 управления

соответственно на третий вход блока 6(7) формирования кодов координат и на второй вход элемента И 15. По этим сигналам блокируется включение второй считывающей катушки индуктивности сьемника 3 координат, а элемент И 29 блока 6(7) формирования кодов координат оказывается подготовленным к пропусканию единичного сигнала фазового рассогласования. ОчереднЫми импульсами сигнала фазового рассогласования, поступающими на первьш вход блока 6 (7) формирования кодов координат, элементом И 29 вырабатываются единичные управляюш 1е

сигналы, поступающие на управляющий вход блока 24 элементов И и через элемент 31 задержки на управляющий вход блока 25 элементов И. Единичным уровнем сигнала фазового рассогласования, снимаемого с выхода элемента И 29 блока 6(7)формирования кодов координат и задержанного схе- мой 31 задержки сигнала фазового рассогласования, осуществляется пере71/4

дачл кодов счетчккз 18 фор№1ровате- ля 2 опорных сиг-налов и кода счетчика 27 числа зон в соответствующие ячейки регистра 26. К моменту окончания переходных процессов в буферном регистре 25 каждого канала формирования кодов координат оказывается зафиксированным код координаты Х(У) считываемой точки графического изображения. На этом формирование истинного значения кодов координаты Х(У) считываемой точки заканчивается. Код координаты Х(У), зафиксированный в ячейках буферного регистра 26 блока 6(7) формирования кодов координат состоит из кода младших разрядов, занесенных с выхода счетчика 18 формирователя 2 опорных сигналов, отвечающего расстоянию от считываемой точки до начала границы зоны i (j) ее расположения, и кода старших; разрядов, соответствующего расстоянию от оси ОХ (ОУ) координатной системы планщета 1 до упомянутой границы зоны i (J) с точкой считывания.

Второй случай соответствует положению съемника 3 координат, при котором на выходе амплитудного компаратора 11(12) появляется единичный сигнал сравнения в момент коммутации второй считывающей катушки индуктивности. Это свидетельствует о том, что считываемая точка графического изображения находится либо в ближайшей окрестности границы конца i-й (j-й) зоны поля считывания планшета 1, либо в ближайшей окрестности границы начала (1+1)-й (3+1)-й зоны (по направлению координаты Х(У| . Имеющая место неопределенность связана с непрерывностью амплитудно- координатных характеристик (фиг. 8, д,е). Для устранения этой неопределенности в устройстве используется дополнительная информация о состоянии триггера старшего разряда кода точного отсчета регистра 26(фиг.8,ж) характеризующего положение считываемой точки относительно границ ее расположения. Положению считываемой точки в пределах ближайшей к оси координат половины каждой зоны считывания отвечает единичное значение сигнала на выходе триггера старшего разряда инверсного кода точного отсчета, положению,занимаемому считывемой точкой в пределах другой половины каждой зоны считывания - нуле.

5

0

5

0

5

0

45

50

55

вое значение сигнала указанного триггера старшего разряда инверсного кода точного отсчета. Исключение неопределенности производится следующим образом.

Единичный сигнал сравнения с выхода амплитудного компаратора 11(12) и сигнал с выхода триггера старшего разряда блока 6(7) формирования кодов координат поступают на первый и второй входы элемента И 13(14). Если при зтом на втором входе элемента 13(14) присутствует единичный сигнал, снимаемьй с инверсного выхода триггера старшего разряда, это свидетельствует о том, что считьшаемая точка находится в пределах начала (1+1)-й (+1)-й зоны считывания. Тогда единичный сигнал совпадения с элемента И 13(14) поступает на пятый вход блока 6(7) формирования кодов координат и далее через элемент ИЛИ 30 на суммирующий вход счетчика 27 числа зон. В результате в счетчике фиксируется код числа i (j), от- вечаюш ий действительному значению номера зоны, в пределах которой находится считываемая точка. Если же на втором входе элемента И 13(14) присутствует нулевой сигнал, снимаемый с инверсного выхода триггера старшего разряда, это свидетельствует о том, что считываемая точка находится в пределах конца i-й (j-й) зоны считывания, которой соответствует код числа i-1 (j-1). Дальнейшая работа устройства осуществляется аналогично первому случаю.

Таким образом,устройство для считывания графической информации, обладав т всеми преимуществами, присущими устройствам, основанным на фазовых методах считывания координат, и позволяет с высокой -достоверностью считывать координаты точек графических изображений в абсолютных значениях. Предлагаемое устройство работает с перекрытием по зонам, приблизительно сое-, тавляющим с/ d/2 (фиг.9,г), что при ширине зоны d 25,6 мм составляет около 12 мм, что существенно больше прототипа ( 1,5 - 2 мм). Наличие такой широкой зоны перекрытия исключает сбойные ситуации, присущие устройству-прототипу, как от , влияния толщины носителя графической информации, так и от влияния краевого эффекта.

Фи&1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода графической информации в ЭВМ, например, в составе систем автоматизированного про.ектирования. Целью изобретения является повышение достоверности считывания графической информации. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее координатньп матричный планшет с двумя группами параллельных сеток - координатных шин, съемник координат, формирователь опорных сигналов, блок управления, аналоговые коммутаторы, блоки формирования сигналов фазового рассогласования, блоки формирования кодов координат, амплитудные компараторы, элементы И, введены элемент И, аналоговый ключ и вторая считывающая катушка индуктивности съемника координат, индуктивно связанная с первой катушкой съемника координат. При этом достигается повышение достоверности считывания графической информации путем исключения сбойных ситуаций при считывании информации с носителей, отличающихся по толщине. 9 ил. о S (/)

(uaZ

Фие.5

Фиг. 5

ff

Hh

V

n n П n П П П

фиг

X(Y)

a

г

П П П П Г

.ff