Устройство для считывания графической информации Советский патент 1990 года по МПК G06K11/06 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для считьшания графической информации, и может -быть использовано для преобразования графической информации в цифровой код с целью последующего ввода в электронные вычислительные машины.

Цель изобретения - повышение точности считывания за счет подсчета и суммирования числа индуцированных сигналов и числа импульсов компенсации.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства на Фиг.2 - функциональная схема блока управления; на Фиг. 3 - график, поясняющий принцип определения координат точки считываемой информации.

Устройство (фиг.1) содержит планшет 1 с взаимно ортогональными координатными шинами, разделенными на группы, токопроводящие координатные шины 2, п первых элементов ИЛИ 3, где п - число групп координатных шин,блок 4 коммутации, блок 5 управления, блок 6 компенсации, блок 7 определения координат, элемент 6 считывания, усилитель 9, первый элемент И 10, счетчик II индуцированных сигналов, мультиплексор 32 и вход 13 устройства.

Блок управления (фиг.2) содержит счетчик 14, генератор 15, триггер 16, первый элемент 17 задержки, первый элемент ИЛИ 18, второй элемент 19 задержки, шестой элемент И 20,- двенадцатый .темент И 21, второй элеел ел

о

СП

ел

мент И 22, третий элемент И 23, четвертый элемент И 24, пятый элемент И 25, седьмой элемент И 26, восьмой элемент И 27, девятый элемент И 28, десятый элемент И 29, первый элемент И 30, одиннадцатый элемент И 31, второй элемент ИЛИ 32, первый выход 33 блока, второй выход 34 блока, третий выход 35 блока, четвертый выход 36 блокаs пятый выход 37 блока и вход 38 блока.

На графике у поясняющем принцип определения координат (фиг.З), обоз10

второй выходы счетчика 14 и второй выход триггера 16). Последовательный опрос группы X шин 2 планшета 1 и подсчет их значений в блоке 7 определения координат продолжается до появления сигнала на входе блока 5 управления, проходяшего с элемента 8 считывания через первый выход (выход а) усилителя 9. Этот сигнал индуцируется в катушке индуктивности элемента 8 считывания в результате опроса группы, в зоне которой находится считываемая точка А (посначены: д- расстояние между соседни- ледняя опрашиваемая шина группы нами шинами} Е - ЭДС индукции; Eonp - линейный участок характеристики считывания; Ш - координатные шины, А точка считываемой информации;Е (омп ЭДС индукции компенсации, сРмеч- зона нечувствительности; тп2, глг - числа тактов компенсации; б - временная диаграмма на втором выходе усилителя , а - временная диаграмма на первом выходе усилителя„

Устройство работает следующим образом.

При совмещении элемента 8 считывания со считываемой точкой А замыкается ключ, вмонтированный в элемент 8, и по входам сброса .(ключ и входы сброса не показаны) устанавливаются в исходное состояние все элементы памяти устройства, запуска- ется генератор 15 блока 5 управления. Нулевые состояния первого и второго выходов счетчика 14 определяют цикл опроса группы, нулевое состояние третьего выхода - режим считывания координаты X. С поступлением последовательностей импульсов Т1, Т2 с генератора 15 блока 5 управления на блок 4 коммутации осуществляется поочередный опрос последних шин 2 групп по координате X. Одновременно импульсы Т2 проходя через элемент И 31 и элемент ИЛИ 32, поступают на управляющий вход сложения сумматора блока 7 определения координат, осуществляя после каждого такта опроса добавление в сумматор значения К Л, соответствующего ширине опрашиваемой группы и поступающего на информационный (второй) вход блока 7 определения координат через третий вход мультиплексора 12 с входа констант устройства (на управляющий первый вход мультиплексора J2 поступает из блока управления код 000 - первый и

20

25

30

35

ходится после точки А относительно начала отсчета) В сумматоре блока 7 определения координат зафиксировано число, соответствутошее целому числу групп шин 2, предшествующих точке А. Управляющий сигнал с входа блока 5 управления проходит последовательно через элемент 17 задержки, элемент ИЛИ 28, элемент 19 задержки и поступает на счетный вход счетчика 14, переводя его в очередное состояние (001), которое определяет цикл последовательного опроса шин 2 группы по координате X, содержащей считываемую точку А, Опрос шин 2 происходит аналогично описанному для групп, начиная с первой шины 2 данной группы. Только в этом цикле с каждым тактом Т2 через четвертый вход мультиплексора 12 в блок 7 определения координат проходит значение, определяемое константой & - значение ширины зоны между соседними шинами 2 планшета (на управляющем входе мультиплексора установлен код 001 с пятого выхода блока 5 управления) . Прекращается последовательный опрос шин 2 с появлением индуктированного сигнала на выходе 45 элемента 8 считывания, проходящего на вход блока 5 с первого выхода уси лителя 9 (результат опроса шины 2, находящейся после считываемой точки А). Проходя через элемент 17 задержки, элемент ИЛИ 18 и элемент задержки 19, сигнал поступает на счетный вход счетчика и устанавливает цикл точного отсчета (состояния выходов счетчика 010). В блоке 7 определения координат оказывается зафиксированным число, соответствующее целому числу участков л предшествующих точке А от начала отсчета, увеличенному на 2 и ,

40

50

55

второй выходы счетчика 14 и второй выход триггера 16). Последовательный опрос группы X шин 2 планшета 1 и подсчет их значений в блоке 7 определения координат продолжается до появления сигнала на входе блока 5 управления, проходяшего с элемента 8 считывания через первый выход (выход а) усилителя 9. Этот сигнал индуцируется в катушке индуктивности элемента 8 считывания в результате опроса группы, в зоне которой находится считываемая точка А (пос0

5

0

5

ходится после точки А относительно начала отсчета) В сумматоре блока 7 определения координат зафиксировано число, соответствутошее целому числу групп шин 2, предшествующих точке А. Управляющий сигнал с входа блока 5 управления проходит последовательно через элемент 17 задержки, элемент ИЛИ 28, элемент 19 задержки и поступает на счетный вход счетчика 14, переводя его в очередное состояние (001), которое определяет цикл последовательного опроса шин 2 группы по координате X, содержащей считываемую точку А, Опрос шин 2 происходит аналогично описанному для групп, начиная с первой шины 2 данной группы. Только в этом цикле с каждым тактом Т2 через четвертый вход мультиплексора 12 в блок 7 определения координат проходит значение, определяемое константой & - значение ширины зоны между соседними шинами 2 планшета (на управляющем входе мультиплексора установлен код 001 с пятого выхода блока 5 управления) . Прекращается последовательный опрос шин 2 с появлением индуктированного сигнала на выходе 5 элемента 8 считывания, проходящего на вход блока 5 с первого выхода усилителя 9 (результат опроса шины 2, находящейся после считываемой точки А). Проходя через элемент 17 задержки, элемент ИЛИ 18 и элемент задержки 19, сигнал поступает на счетный вход счетчика и устанавливает цикл точного отсчета (состояния выходов счетчика 010). В блоке 7 определения координат оказывается зафиксированным число, соответствующее целому числу участков л предшествующих точке А от начала отсчета, увеличенному на 2 и ,

0

0

5

В цикле точного отсчета разрешается (с выхода элемента И 24) работа блока 6 компенсации. Одновременно с периодическим опросом зафиксированной шины 2 осуществляется формирован ние последовательности убывающих по амплитуде импульсов компенсации в блоке 6. Через рамку компенсации эти импульсы воздействуют в противофазе ю с импульсами опроса шины 2 на катушку индуктивности элементов 8 считывания. Так как ЭДС, индуцируемая в катушке индуктивности в результате возбуждения рамки компенсации, имеет 15 лолярность, противоположную ЭДС, индуцируемой в результате опроса шины, то и результирующая ЭДС вначале оказывается противоположной полярности, что приводит к появлению последова- 20 тельности сигналов на втором выходе (выходе б) усилителя 9. Эта последовательность, стробируемая по второму входу на элементе И 10, поступает на счетный вход счетчика 11 индуцирован- 25 ных сигналов.

После каждого такта опроса в цикле точного отсчета через пятый вход мультиплексора 12 пропускается на второй вход блока 7 определения коор- 30 динат значение константы й/п (на управляющем входе мультиплексора блоком 5 управления установлен код 01), соответствующее ширине зоны, меньшей в п раз расстояния между соседними ши- д5 нами Е

ординат кода счетчика 11 индуцирован ных сигналов. Этот код записывается в сумматор блока 7 задержанным на элементе 17 задержки сигналом с входа блока 5 управления, проходящим через элемент И 21 и элемент ИЛИ 32 на третий выход блока 5. В результат за цикл точного отсчета в сумматор блока 7 определения координат добавится число

m л. Л /п

+ m г и. /п (m ,+ nt) - и /п,

где ш -, - общее число тактов компенса ции до получения сигнала с выхода я усилителя 9; т2 - число сигналов, поступившее в счетчик I1 с выхода усилителя 9. В таком случае (фиг.2)

m

13;

вательно,

m .j 8 m 1

+ m

при п 21, следо

(т , + та)

d п

21 А 2G d:

& +

А

20 т.

По условиям работы сумма m + не превышает максимального значения 2п.

Итак, общее число, полученное за три цикла на сумматоре блока 7 определения координат:

М-Д + 2 и + & + -: М-Д+ +й/20

где М - число целых участков ,

предшествующих точке считывания А от начала отсчета. Входной сигнал, проходя через

элемент ИЛИ 18 и элемент 19 задержки

2 (п - число уровней компенсации комп на Участке 24).

В процессе изменения амплитуд импульсов компенсации от максимальной до минимальной сначала формируется по-40 поступает на счетный вход счетчика следовательность сигналов на втором 14 и устанавливает на его выходе код выходе (выходе б) усилителя 9, кото- 011. На первом входе мультиплексора рая подсчитывается в счетчике И индуцированных сигналов, потом на определенном временном отрезке отсутству- 45 ют сигналы и на первом, и втором вы12 соответственно с пятого выхода бло ка 5 управления устанавливается код 111. Очередной импульс Т2 с второго выхода генератора 15, пройдя через элемент И 31 и элемент ИЛИ 32, вычитает из содержимого сумматора блока 7 определения координат входную кон-

ходах усилителя 9 (длина отрезка определяется шириной зоны (неч) и наконец появляется сигнал на первом выходе (выходе а) усилителя 9. Поступая на вход блока 5 управления, сигнал, благодаря разрешению с выхода элемента И 24, проходит через элемент И 20 на второй вход триггера 16 и устанавливает его в единичное состояние. На пятом выходе блока 5 управления устанавливается код 110, который коммутирует мультиплексор 1 2 на передачу в блок 7 определения координат кода счетчика 11 индуцированных сигналов. Этот код записывается в сумматор блока 7 задержанным на элементе 17 задержки сигналом с входа блока 5 управления, проходящим через элемент И 21 и элемент ИЛИ 32 на третий выход блока 5. В результате за цикл точного отсчета в сумматор блока 7 определения координат добавится число

m л. Л /п

+ m г и. /п (m ,+ nt) - и /п,

е ш -, - общее число тактов компенсации до получения сигнала с выхода я усилителя 9; т2 - число сигналов, поступившее в счетчик I1 с выхода усилителя 9. В таком случае (фиг.2)

13;

m .j 8 m 1

+ m

при п 20, 21, следовательно,

(т , + та)

d п

21 А 2G d:

& +

А

20 т.

По условиям работы сумма m + не превышает максимального значения 2п.

Итак, общее число, полученное за три цикла на сумматоре блока 7 определения координат:

М-Д + 2 и + & + -: М-Д+ +й/20

где М - число целых участков ,

предшествующих точке считывания А от начала отсчета. Входной сигнал, проходя через

элемент ИЛИ 18 и элемент 19 задержки,

поступает на счетный вход счетчика 14 и устанавливает на его выходе код 011. На первом входе мультиплексора

поступает на счетный вход счетчика 14 и устанавливает на его выходе код 011. На первом входе мультиплексора

12 соответственно с пятого выхода бло-. ка 5 управления устанавливается код 111. Очередной импульс Т2 с второго выхода генератора 15, пройдя через элемент И 31 и элемент ИЛИ 32, вычитает из содержимого сумматора блока 7 определения координат входную кон- w

станту, равную по абсолютной величине 3. Следующий за Т2 через полпериода импульс XI, благодаря разрешению с выхода элемента И 25 проходит с первого выхода генератора 15 через

элемент И 26, сбрасывает триггер 16 в исходное состояние, а благодаря нулевому состоянию третьего выхода счетчика 14, пропускается через элемент И 28 на третий выход блока 5

управления и осуществляет запись окончательного результата сумматора (М и + л/20 в регистр координаты X блока 7 определения координат. На этом формирование кода координаты X заканчивается. Следующий импульс Т2 с второго выхода генератора 15, проходя через элемент И 30 (ни втором входе элемента 30 разрешение с выхода элемента И 27) на четвертый выход блока 5 управления, сбрасывает в исходное состояние счет- 11 индуцированных сигналов, проходя на первый, второй и третий выходы блока 5 устанавливает в исходное состояние элементы памяти блока 4 ком муЈации, блок 6 компенсации и накопительный сумматор в блоке 7 олреде- координат и, проходя через элемент ИЛИ 18 и элемент J 9 задержки переводит счетчик J4 в состояний 100, что соответствует установке цийла опроса трупп координаты Y. Начинается процесс формирования кода координаты Y считываемой точки А. Опрос групп, шин планшета, работа блфка 6 компенсации в цикле точного отсчета, а также накопление соответ- ст$ующих значений координаты Y в блоке 7 определения координат происходят аналогично описанному для координаты X. После окончательного формирования кода координаты Y в накопительном сумматоре блока 7 запись этого кода в регистр координаты Y блока 7 осущест- влйется сигналом с выхода элемента И 9, поступающим через третий выход 5 управления на первый вход блока 7 определения координат. Этим сиг- найом является импульс Т1 с первого вывода генератора, проходящий через элемент И 26, благодаря разрешению с элемента И 29, на втором входе которого в режиме формирования кода координаты Y установлен разрешающий уровень с третьего выхода счетчика 14„ Следующий за этим сигналом импульс Т2 с второго выхода генератора проходит, как и в режиме формирования координаты X, через соответствующие элементы - блока 5 управления и устанавливает в исходное состояние узлы и блоки устройства, подготавливая устройство к считыванию координат очередной точки графического изображения.

В предлагаемом устройстве по срав нению с известным погрешность считы

5

0

5

0

5

0

5

0

5

вания уменьшается с + 0,25 до + 0,05 мм при одних и тех же параметрах катушки индуктивности элемента считывания и усилителя и числе уровня компенсации, равном 20. При этом нет необходимости в достижении максимальной чувствительности канала восприятия (элемент считывания - усилитель), для дальнейшего повышения точности важно сохранять симметричность усилителя и увеличивать число уровней в последовательности компенсирующих импульсов, формируемой блоком компенсации .

Формула изобретения

1. Устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с взаимно ортогональными координатными шинами, разделенными на группы, блок коммутации, первый выход которого соединен с соответствующими координатными шинами, второй и третий выходы подключены соответственно к группам шин через элементы ИЛИ, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом блока коммутации, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к информационным входам блока компенсации магнитного поля и блока определения координат, элемент считывания, индуктивно связанный с координатными тинами планшета, вход элемента считывания соединен с выходом блока компенсации магнитного поля, а выход подключен к входу усилителя, первый выход которого соединен с входом блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены счетчик, элемент И и мультиплексор, причем установочный вход счетчика подключен к четвертому выходу блока управления, а счетный вход - к выходу элемента И, первый вход которого соединен с вторым выходом усилителя, а второй - с выходом блока компенсации магнитного поля, выход счетчика подключен к информационному входу мультиплексора, первый управляющий вход которого подключен к пятому выходу блока управления, второй управляющий вход мультиплексора является управляющим входом устройства, выход мультиплексора подключен к второму инфбрмаци«энному входу блока определения координат .

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит генератор импульсов, счетчик, триггер, два элемента ИЛИ, двенадцать элементов И и два элемента задержки, выход первого элемента задержки соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выходом соединенного с вторым элементом задержки, выход которого подключен к счетному входу счетчика, вход первого элемента эедержки является входом блока, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента И, первые и вторые входы с первого по пятый элементы И подключены соответственно к первому и второму выходам счетчика, выходы второго и третьего элеме нтов И, третий выход счетчика и выходы генератора импульсов являются первым выхрдом блока, первый вход шестого элемента И сое- динен с выходом четвертого элемента И, второй вход - с входом первого элемента задержки, выход шестого элемента И соединен с S-входом триггера, R-вход которого соединен с выхо- дом седьмого элемента И,прямой выход триггера совместно с первым и вторым выходами счетчика являются пятым выходом блока, инверсный выход триггера подключен к второму входу лосьмо- го элемента И, первый вход которого объединен с первым входом седьмого элемента И и подключен к выходу пятого элемента И, второй вход седьмо-; го элемента И соединен с первым выходом генератора, первые и вторые входы девятого и десятого элементов И ; объединены и подключены соответственно к выходу седьмого элемента И и третьему выходу счетчика, первые и вторые входы первого и одиннадцатого элементов И объединены и подключены соответственно к выходу восьмого элемента И и второму выходу генератора, выходы девятого, десятого и первого элементов И являются третьим выходом блока, выход одиннадцатого элемента И подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом двенадцатого элемента И, а выход является третьим выходом блока, выход первого элемента И является четвертым выходом блока, а выход генератора импульсов является вторым выходом блока.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматизации преобразования графической информации в цифровой код с целью последующего ввода в ЭВМ. Цель изобретения - повышение точности считывания графической информации. Цель достигается путем формирования значений точного отсчета координаты как результата подсчета и суммирования числа индуцированных сигналов и числа импульсов компенсации до получения сигнала управления. Устройство содержит планшет с системами взаимно перпендикулярных координатных шин, объединенных в группы посредством элементов ИЛИ, блок коммутации, блок управления, блок компенсации, блок определения координат, элемент считывания, усилитель, элемент И, счетчик индуцированных сигналов и мультиплексор, соединенный с входом устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

/J

7777

фиг.1