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

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам преобразования графической информации в цифровой код с последующим вводом в ЭВМ, и может быть использовано в автоматизированных системах управления и проектирования.

Цель изобретения - повышение точности .

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства-, на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема фазового преобразователя; на фиг. 3 функциональная схема блока анализа длительности сигнала считывания; на фиг. k - схема

блока управления; на фиг. S схема усилителя} на фиг. 6 - схема блока определения координат; на фиг о 7 диаграммы, поясняющие принцип работы фазового преобразователя.

Устройство (фиг.1) содержит планшет 1, координатные шины 2, элементы ИЛИ 3, первый и второй 5 коммутаторы, элемент 6 считывания, усилитель 7, блок 8 управления, блок 9 определения координат, фазовый преобразователь 10, блок 11 анализа длительности сигнала считывания, выход устройства 12.

Кроме того, на фиг. 1 показаны первый 13 и второй 1A информационные

ел

00

15

входы первого коммутатора k, выходы 16 и 16 второго коммутатора 5. индук тивная связь координатных шин 2 с входом 17 элемента 6 считывания, выход 18 элемента 6 считывания, выход 19 усилителя 7, выходы 20-2 блока управления, выход 25 фазового преобразователя 10, выходы 2б и 27.

фазовый преобразователь 10 (фиг.2) содержит эмиттерный повторитель 28, содержащий резистор 29, транзистор 30, конденсатор 31, резистор 32, транзистор 33, резистор 3, первый 35 и второй 36 разделительные (ем- костные элементы) конденсаторы, первый 37 и второй 38 компараторы, усилитель 39, выполненный на резисторах kQ и k , полевом транзисторе 2 и резисторах 3 и 4, элемент И 45.

Блок 11 анализа длительности сигнала считывания (фиг.З) содержит первый счетчик 46, первый делитель 47 первый 48, второй 49, третий 50, четвертый 51 и пятый 52 элементы И,вто- рой 53, третий 5 и четвертый 55 счетчики, элемент 5б сравнения, элемент 57 задержки, второй делитель 58 первый триггер 59, шестой 60 и седьмой 61 элементы И, первый элемент ИЛИ б2, пятый счетчик 63, второй и третий б5 триггеры.

Блок 8 управления (фиг. 4) содержит первый генератор 66, с восьмого по десятый элементы И б7-б9, индикатор 70, соединенного по тринадцатый элементы И 71-73, четвертый Jk и пятый 75 триггеры,, второй элемент ИЛИ 7б, шестой триггер 77, третий делител ь 78, с четырнадцатого по восемнадцатый элементы И 79-83, второй генератор , шестой 85 и седьмой 86 счетчики .

Усилитель 7 (фиг. 5) содержит линейный усилитель 87, выполненный на резисторе 88 и усилителе 83, диод 90, компаратор 91, выполненный на резисторе 92 и компараторе 93. На фиг. 5 показан также микропереключатель 9.

Блок 9 определения координат (фиг.6 содержит первый 95 и второй 96 сумматоры, первый 97 и второй 98 регистры.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания устройство устанавливается в начальное состояние. При этом все его элементы памяти сбрасываются (обнуляются). В та

Q 5 0

5 Q

5

0

5

0

5

174

ком состоянии устройство находится до начала подготовительного этапа, который начинается при установке оператором элемента 6 считывания в фиксированной точке планшета 1. Фиксированная точка находится над предпоследней шиной 2 в первой группе шин 2 по координате X планшета 1.. При установке элемента 6 считывания на планшет 1 замыкается расположенный в нем микропереключатель (фиг.5) и соответствующий сигнал разрешения поступает через усилитель 7 в блок 8 управления. Блок 8 управления выдает в коммутатор 4 код опрашиваемой группы шин по координате X планшета 1, синхросигнал опроса шины 2, а в коммутатор 5 - код опрашиваемой шины 2. По логике работы блока 8 на подготовительном этапе опрашивается первая группа шин 2 по координате X, т.е. опрашивается последняя шина в первой группе шин 2. При этом в катушке элемента 6 считывания индуцируется ЭДС, величина которой зависит от расстояния от опрашиваемой шины 2 и от внешних условий работы устройства (от температуры, влажности и т.п.). Индуцированный сигнал с выхода 18 элемента 6 поступает в фазовый преобразователь 10, где он преобразуется в прямоугольные импульсы, длительность которых пропорциональна амплитуде сигнала. Частота следования указанных импульсов с выхода 25 фазового преобразователя 10 и количество их в одном такте опроса шины 2 определяется частотой гармонических сигналов, поступающих в это время с четвертого выхода 23 блока 8 управления на второй вход фазового преобразователя 40. Импульсы определенной длительности с выхода фазового преобразователя 10 поступают на информационный вход блока 11 анализа длительности сигнала считывания. В блоке 11 эти импульсы заполняются импульсами большой частоты и осуществляется подсчет количества импульсов большой частоты, вместившихся в одном импульсе с выхода 25 фазового преобразователя 10. Таким

образом, осуществляется измерение длительности импульсов с выхода фазового преобразователя 10, а следовательно, осуществляется измерение амплитуды сигналов с выхода 18 элемента 6 считывания. Измеряя амплиту51

ду сигнала на выходе элемента 6, т.е измеряя длительность сигнала на выходе 25 фазового преобразователя 10, можно определить положение элемента 6 относительно опрашиваемой шины 2 планшета 1. Длительность импульсов на выходе 25 фазового преобразовател 10 зависит от температуры и влажност окружающей атмосферы, от толщины и

свойств используемых носителей графической информации. Для того, чтобы обеспечить высокую точность измерения координат при изменяющихся внешних условиях, необходимо обеспечить одинаковое число импульсов заполнения в И1 пульсах с выхода 25 фазового преобразователя 10 при фиксированном положении элемента 6 относительно опрашиваемой шины 2. В подготови- тельном этапе работы устройства элемент 6 находится в указанной фиксированной точке планшета 1 и адаптация устройства к изменяющимся внешним условиям осуществляется путем изме- нения в блоке 11 частоты импульсов заполнения. Частота импульсов заполнения меняется путем соответствующего изменения в блоке 11 коэффициента деления частоты импульсов, ко- торые непрерывно поступают с пятого 2k выхода блока 8 на вход синхронизации блока 11 при замкнутом микропереключателе 96 элемента 6. Изменение частоты импульсов заполнения осуществляется до тех пор, пока их число в одном импульсе с выхода 25 фазового преобразователя 10 не станет равным требуемому числу У, хранимому в блоке 11. При этом с первого выхода 26 блока 11 на вход синхронизации блока 8 поступает сигнал, по которому в нем загорается индикатор 52, сигнализирующий оператору об окончании настройки устройства на внешние условия. При снятии оператором элемента 6 считывания с указанной фиксированной точки планшета 1 (т.е. при размыкании в элементе 6 микропереключателя Э ) снимается сигнал с выхода микропереключателя 9, который поступал с выхода 18 элемента 6 через усилитель 7 на информационный вход блока 8 управления. Это обеспечивает окончание подготовительного этапа устройства и установку блока

8 и всего устройства в целом в исходное состояние. В этом состоянии соответствующие элементы памяти уст

Q

0 5 о

5

0

5

0

176

ройства сброшены и устройство готово к считыванию координат точек графической информации.

Цикл считывания координат начинается при совмещении элемента 6 считывания с выбранной точкой изображения, находящейся в пределах рабочей поверхности планшета 1. При этом замыкается микропереключатель 9 в элементе 6 считывания и соответствующий сигнал разрешения с выхода 18 элемента 6 поступает через усилитель 7 на информационный вход блока 8 управления. Считывание координаты начинается с поиска группы по координате X, в области которой находится считываемая точка. Блок 8 управления начинает последовательный опрос групп шин 2 путем выдачи на коммутатор Ц кода опрашиваемой группы и синхроимпульса, а на коммутатор 5 - кода последней шины 2 в группе шин. Таким образом, с помощью коммутаторов + и 5, управляемых блоком 8, начинается последовательное подключение групп шин 2 по координате X и подача импульсов опроса на последнюю шину 2 поочередно каждой группы, начиная с первой, с последующим подсчетом в блоке 8 числа опрошенных групп до тех пор, пока не появится индуцированный в элементе 6 сигнал от первой опрашиваемой последней шины в группе, находящейся справа от считываемой точки (правый импульс). Указанный сигнал с выхода 18 элемента 6 поступает на усилитель 7 и с его выхода 19 на информационный вход блока Я управления. Благодаря этому в блоке 8 фиксируется число опрошенных групп, предшествующих области расположения считываемой точки, и блок 8 начинает последовательный поиск шины 2 в последний из опрошенных групп шин по координате X. При этом блок 8 через коммутатор поддерживает в открытом состоянии группу, от последней шины которой получен правый импульс, а через коммутатор 5 осуществляет последовательное подключение шин 2 данной группы, начиная с первой. Опрос подключаемых шин 2 в зафиксированной в блоке 8 группе и подсчет опрошенных шин 2 осуществляется до тех пор, пока не появится индуцированный в элементе 6 сигнал от первой опрашиваемой шины 2, находящейся справа от считываемой точки. Этот сигнал с вы 15

хода 18 элемента 6 через усилитель 7 поступает на информационный вход блока 8, благодаря чему в блоке 8 фиксируется число опрошенных шин 2 в за- фиксированной группе. Одновременно импульсом опроса шин 2 (диаграмма а на фиг. 7) блок В управ ления выдает на вход синхронизации фазового преобразователя 10 после- довательность гармонических сигналов (диаграмма б на фиг. 7). При поступлении в момент опроса некоторой шины 2 с элемента 6 на информационный вход фазового преобразователя 10 правого импульса последний осуществляет преобразование его ампли|Туды в длительность импульсов, которые поступают с его выхода 25 на информационный вход блока 11 анализа дли- тельности сигнала считывания. Число этих импульсов определяется числом гармонических сигналов, поступивших на вход синхронизации фазового преобразователя 10 в такте опроса шины 2, Указанные импульсы с фазового преобразователя 10 поступают на информационный вход блока 11. При поступлении правого импульса в режиме поиска шины 2 в группе блок 8 помимо фиксации числа шин в группе шин 2 выдает указанный импульс со своего выхода 2k на вход синхронизации блока 1 1 в сопровождении импульсов большой частоты. В случае поступления правого импульса на второй вход синхронизации блока 11, последний начинает подсчет импульсов заполнения, соответствующих правому сигналу импульсов с выхода 25 фазового преобразователя 10. При этом частота импульсов заполнения определяется путем деления в блоке 11 делителем 7 частоты импульсов, поступающих с выхода 2k блока 8, на коэффициент, хранимый в блоке 11 на выходе счетчика 46, и определенный на подготовительном этапе работы устройства с учетом имеющихся внешних условий. Одновременно с подсчетом числа импуль- сов заполнения в импульсах с выхода 25 фазового преобразователя 10 блок 11 осуществляет подсчет последних счетчиком 55. После окончания правого импульса с выхода 2 блока 11 блок 8 осуществляет определение и фиксацию в счетчике 63 среднего числа импульсов заполнения в одном импульсе с выхода 7-5 фазового преобра

8

зователя 10, т.е. фиксацию и определение точного отсчета. Таким образом осуществляется уточнение положения считываемой точки в пространстве между шинами 2 путем измерения амплитуды (подсчета числа импульсов заполнения) соответствующего правого импульса. Код точного отсчета поступает с выхода 27 блока 11 на второй информационный вход блока 9 определения координат в сопровождении синхроимпульса записи. При этом на первый информационный вход блока 9 с выхода 22 блока 8 поступают определенные ранее коды соответствующей группы и шины. Таким образом в блоке 9 определяется и фиксируется в регистре 97 координата X считываемой точки После выдачи в блок 9 координаты X считываемой точки устройство переходит к определению ее координаты У, Процесс определения координаты У осуществляется аналогично. Координаты X и У считываемой точки хранятся в регистрах 97 и 98 блока 9 и поступают на выход 12 устройства до момента считывания следующей точки. После определения координат точек устройство возвращается в исходное состояние. Если при этом элемент 6 будет на поверхности планшета (микропереключатель 9 замкнут), начинается очередной цикл определения координат. В противоположном случае устройство остается в исходном состоянии. Если оператор снимет элемент 6 с планшета 1 до окончания соответствующего цикла определения координат, устройство принудительно вернется в исходное состояние, не закончив формирования координат, при этом ранее записанные в регистры 97 и 98 коды сохраняются.

Формула изобретения

1. Устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с системами взаимно перпендикулярных координатных шин, разделенных на группы, первый коммутатор, . первый и второй информационные входы которого подключены через группы элементов ИЛИ к координатным шинам, второй коммутатор, выход которого соединен с соответствующими координатными шинами, съемник координат, выполненный в виде катушки индуктив.

51

ности, индуктивно связанной с координатными шинами и подключенный через усилитель к информационному входу блока управления, первый, второй и третий выходы которого подключены со ответственно к управляющим входам первого и второго коммутаторов и первому информационному входу блока определения координат, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит фазовый преобразователь и бло анализа длительности сиг-нала считы- вания, информационный вход и вход синхронизации фазового преобразователя подключены соответственно к выходу съемника координат и четвертому выходу блока управления, пятый выход которого подключен к входу синхронизации блока анализа длительности сигнала считывания, первый и второй выходы и информационный вход которого подключены соответственно к входу синхронизации блока управления, второму информационному входу блока определения координат и выходу фазового преобразователя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фазовый преобразователь содержит эмиттерный повторитель, первый и второй компараторы, усилитель, разделительные ем- костные элементы и элемент И, информационный вход усилителя является информационным входом преобразователя, вход синхронизации через первый разделительный емкостной элемент подключен к первому выходу эмиттер- ного повторителя, второй выход которого через второй разделительный емкостной элемент соединен с входом второго компаратора, выход усилителя подключен к входу первого компаратора, выходы первого и второго компараторов соединены с входами элемента И, выход которого является выходом

преобразователя.

3. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что блок анализа длительности сигнала считывания содержит счетчики, делители частоты, элементы И, ИЛИ, элемент задержки, триггеры и элемент сравнения, выход первого счетчика подключен к информационному входу первого делителя

5

5311

, 2025

30

т, Q дс

50

55

1710

частоты, выход которого соединен с вторыми входами первого, третьего и четвертого элементов И, выход которого подключен к вычитающему входу третьего счетчика и счетному входу второго делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом пятого счетчика, выход которого является вторым выходом блока, входы сброса третьего, четвертого и пятого счетчиков, второго делителя частоты и первого триггера соединены с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу элемента задержки, являющемуся первым выходом блока второй вход элемента ИЛИ, соединенный с вторыми входами второго пятого элементов И, третьими входами третьего и четвертого элементов И, с установочным входом первого триггера и счетным входом первого делителя частоты, является входом синхронизации блока, информационным входом которого являются первые входы первого, второго, третьего и пятого элементов И, выход шестого элемента И подключен к входу сброса первого де-i лителя частоты, счетному входу первого счетчика, входу сброса второго счетчика и установочному входу второго триггера, прямой выход третьего триггера является первым выходом блока и соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, установочный вход третьего триггера подключен к выходу седьмого элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом элемента сравнения, первый выход которого подключен к второму входу шестого элемента И, четвертый вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, вход сброса которого под- ключен к выходу первого элемента И и счетному входу второго счетчика, выход которого соединен с первым информационным входом элемента сравнения, второй информационный вход которого является входом задания константы, выход второго элемента И соединен с третьими входами шестого и седьмого элементов И, выход третьего элемента И подключен к суммирующему входу третьего счетчика, выход переполнения которого соединен с входом элемента задержки и первым выходом блока, выход пятого элемента И подключен к счетному входу четвертого счетчика, выход которого соеФиг

J9

et°l

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания графической информации. Цель изобретения - повышение точности считывания графической информации путем автоматического учета влияния внешних условий. Для этого в устройство, содержащее планшет с системами взаимно перпендикулярных координатных шин, разделенных на группы, первый и второй коммутаторы, группу элементов ИЛИ, съемник координат, выполненный в виде катушки индуктивности, индуктивно связанный с координатными шинами и подключенный к блоку управления, блок определения координат, введены фазовый преобразователь и блок анализа длительности сигнала считывания, содержащий счетчики, делители частоты, элементы И, ИЛИ, элемент задержки, триггеры и элемент сравнения, а фазовый преобразователь содержит эмиттерный повторитель, первый и второй компараторы, усилитель, разделительные емкостные элементы и элемент И. 2 з.п.ф-лы, 7 ил.

W

Ж

Фиг 3

IS

IZJ 94

JO

93

,

3t

S

96

С

55

Фиг. 6

из.

-

С

т

fZ

-