Устройство для считывания графической информации Советский патент 1991 года по МПК G06K11/06 

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

Цель изобретения - упрощение устройства путем исключения блоков анализа амплитудных значений информационных сигналов наведенных ЭДС, снимаемых с помощью аналоговых коммутаторов с промежуточных выходов сеток координатных шин планшета и предназначенных для определения номера зоны планшета, в которой находится считываемая точка графического изображения (грубый отсчет абсолютных координат). В предлагаемом. устройстве операции определения номера зоны считываемой координаты возложены на

блоки формирования и анализа фазовых соотношений между опорными и информационными фазомодулированными сигналами, Ранее эти блоки выполняли только функции определения приращений считываемых координат (точный отсчет) в пределах определенной с помощью блоков анализа амплитудных значений зоны с точкой считывания.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - функциональная схема блока управления; на фиг.З -электрическая схема координатного матричного планшета и ее связи с другими элементами устройства; на фиг.4 - функциональная схема блока формирования кодов координат; на фиг.5 - функциональная

ма аналогового коммутатора: на фиг.6 - схема блока фазоимпульсной коррекции; на фиг.7 - схема блока формирования фазомо- дулированного сигнала.

В состав устройства {фиг. 1) входят координатный матричный планшет 1 с сетками параллельных ортогонально ориентированных по отношению к направлению измере- ния последовательно соединенных координатных шин, блок 2 формирования опорных и управляющих сигналов, выходом синусоидального сигнала возбужденния подключенный к индукционной системе съемника 3 информации, индуктивно связанной с координатными сетками планшета 1, первый 4 и второй 5 блоки формирования фазомодулированных сигналов, первый б и второй 7 блоки формирования кодов координат, первый 8 и второй 9 аналоговые коммутаторы, первый 10 и второй 11 блоки фазоимпульсной коррекции.

В состав блока 2 управления (фиг.2) входят генератор 12 тактовых импульсов, суммирующий счетчик 13, суммирующим входом подключенный к выходу генератора 12, формирователь 14 синусоидального тока возбуждения, входом связанный с выходом старшего разряда счетчика 13, триггеры 15- 17, единичными входами подключенные к контакту кнопки 18 Отсчет, вторым контактом подключенной к клемме 19 источника Е электрического тока, элементы И 20 и 21, первыми входами подключенные соответственно к единичным выходам триггеров 15 и 16, а вторыми входами - к выходу старшего разряда счетчика 13, элемент И 22, входами подключенньГй к нулевым выходам триггеров 15 и 16, а выходом - к нулевому входу триггера 17, причем нулевые входы триггеров 15 и 16 являются установочными входами блока, выходы разрядов счетчика 13, элементов И 20 и 21, единичный и нулевой выходы триггеров 15 и 16 и нулевой выход триггера 17 составляют цифровой выход блока, а выход формирователя 14 является выходом синусоидального сигнала возбуждения блока.

В состав координатного матричного планшета 1 (фиг.З) входят первые сетки 23 и 24 и вторые сетки 25 и 26 из параллельных, последовательно соединенных и уложенных с периодом укладки координатных шин каждая. Конец последней по счету координатной шины каждой сетки соединен с проводниками токоотводящего контура, выход которого подключен к шине нулевого потенциала. Начало первой по счету координатной шины каждой сетки является ее выходом.

Все поле планшета 1 условно разбито в направлении каждой измеряемой координаты на зоны, равные периоду укладки координатных шин каждой сетки, как это

показано на фиг.З для направления X,

В состав блока 6 (7) формирования кодов координат (фиг.4) входят блок 27 элементов И, выходами поразрядно связанный с входами буферного регистра 28, блок 29

0 элементов И, выходами поразрядно связанный с другими входами буферного регистра 28, счетчик 30 числа зон, выходами поразрядно соединенный с входами блока 29 элементов И, схема 31 управления счетчиком

5 числа зон, первым и вторым входами соединенная с выходами предпоследнего и последнего (старшего) разрядов кода точного отсчета буферного регистра 28, а выходами - через элементы ИЛИ 32 и 33 - с вычи0 тающим и суммирующим входами счетчика 30, элемент И 34, выходом подключенный к управляющему входу блока 27 и через элемент 35 задержки к управляющему входу блока 29, причем входы блока 27 элементов

5 И, вход элемента И 34 и второй вход элемента ИЛИ 32 составляют цифровой вход, второй вход элемента И 34 и третий вход схемы 31 управления счетчиком зон составляют вход фазомодулированного сигнала, второй

0 вход элемента ИЛИ 33 и третий вход элемента ИЛИ 32 составляют вход импульсов коррекции, выход старшего разряда кода точного отсчета буферного регистра 28 является выходом стробирующего сигнала, а

5 его цифровой выход является выходом кода считываемой координаты блока формирования кодов координат и устройства.

В состав аналогового коммутатора 8 (9) (фиг.5) входят распределитель 36 импульсов,

0 аналоговые ключи 37-39 и дополнительные аналоговые ключи 40-42, управляющими входами подключенные к соответствующим выходам распределителя.

В состав блока 10 (11) фазоимпульсной

5 коррекции входят триггер 43, элементы А 44 и 45, первым входом подключенные к единичному выходу триггера 43, элемент И 46, первым входом связанный с вторым входом элементов И 44 и 45, другим входом подклю0 ченный к выходу элемента И 44 и входу элемента 47 задержки, причем третьи входы элементов И 44 и 45, единичный вход триггера 43 и первый вход элемента И 46 составляют цифровой вход блока, четвертый вход

5 элемента И 45, связанный с третьим входом элемента И 46, является его входом стробирующего сигнала, нулевой вход триггера 43 - входом фазомодулированного сигнала, выход элемента 47 задержки - выходом сигнала сброса, а выходы элементов

И 45 и 46 - выходом импульсов коррекции блока.

В состав блока 4 (5) формирования фа- зомодулированных сигналов (фиг.7) входят последовательно соединенные векторный сумматор 48, состоящий из суммирующих элементов 49 (резистр) и 50 (конденсатор) и нагрузочного резистора 51, аналоговый ключ 52, операционный усилитель 53 и пороговый формирователь 54, выход которого является выходом фазомодулированного сигнала блока, дополнительный векторный сумматор 55, состоящий из суммирующих элементов 56 (резистор), 57 (конденсатор) и нагрузочного резистора 58, через второй аналоговый ключ 59 соединенный с входом операционного усилителя 53, причем входы векторного сумматора и дополнительного векторного сумматора составляют соответственно основные и дополнительные входы блока, а управляющие входы аналоговых ключей - цифровой вход последнего.

Устройство работает следующим образом.

При выводе центра съемника 3 информации в считываемую точку графического изображения, расположенную в направлении измеряемой координаты в одной из зон поля считывания, и включении устройства генератором 12 тактовых импульсов блока 2 формирования опорных иуправляющихсигналов начинает вырабатываться последовательность тактовых импульсов, циклически заполняющих суммирующий счетчик 13, а на выходах триггера старшего разряда этого счетчика вырабатывается периодический двухуровневый парафазный опорный сигнал. При этом в счетчике 30 числа зон блока 6 (7) формирования кодов координат установлен код числа, отсчитанный в направлении измерения координат X (Y), триггеры 15-17 блока 2 формирования опорных и управляющих сигналов установлены в нулевое состояние, ключи 37-42 аналогового коммутатора 8 (9) и ключ 59 блока 4 (5) формирова- ния фазомодулированного сигнала разомкнуты, а ключ 52 того блока замкнут. Поступая на вход формирователя 14 (выполненного, например, по схеме фильтра первой гармоники двухуровневого опорного сигнала), сигнал, снимаемый с одного из выходов триггера старшего разряда суммирующего счетчика 13, преобразуется в синусоидальный сигнал электрического тока возбуждения, который поступает в индукционную систему съемника 3. Протекание по индукционной системе съемника 3 упомянутого сигнала тока возбуждения вызывает в окружающем пространстве над сетками 23-26 координатных шин планшета

1 периодическое электромагнитное поле, симметрично расположенное относительно оси индукционной системы съемника 3. Взаимодействуя с проводниками сеток 23 и 25

(24 и 26), электромагнитное поле индуцирует в последних синусоидальные амплитуд- но-модулированные сигналы. Полученные сигналы, благодаря выбору электрических и конструктивных параметров взаимодейст0 вующих сеток планшета и индукционной системы съемника, являются практически синусоидальными функциями измеряемой координаты и времени.

Поступая на входы векторного суммэто5 ра 48 блока 4 (5) формирования фазомодулированного сигнала, упомянутые сигналы векторно суммируются в общей точке соединения резистора 49 и конденсатора 50. Суммарный сигнал на выходе усилителя 53

0 представляет собой синусоидальный фазо- модулированный сигнал с линейно изменяющейся фазой, пропорциональной удалению центра индукционной системы съемника 3 от границы начала зоны считы5 вания планшета, в предепзх которой расположена считываемая точка графического изображения, и с пространственным периодом, равным периоду укладки координатных шин каждой сетки плзншета.

0 Сформированный пороговым формирователем 54 сигнал в виде двухуровневого фазомодулированного сигнала с выхода блока 4 (5) поступает на вход фазомодулированного сигнала блока 6 (7) формирования кодов ко5 ординат. Пройдя через открытый по второму- входу элемент И 34 на управляющий вход блока 27 элементов И, указанный сигнал единичным фронтом заносит содержимое счетчика 13, пропорциональное удалению

0 центра съемника 3 от границы начала зоны с точкой считывания, s соответствующие ячейки буферного регистра 28. Описанный процесс повторяется синхронно с частотой фазомодулированного сигнала до момента

5 нажатия оператором на кнопку 18 Отсчет, по которому производится считывание координат.

При нажатии оператором кнопки 18 Отсчет триггеры 15-17 устанавливаются веди0 ничное состояние. Сигнал, появляющийся при этом на единичном выходе триггера 15 .(16). подготавливает элемент 20 (21) И к пропусканию единичных импульсов опорного сигнала через цифровой выход блока 2 на

5 счетный вход аналогового коммутатора 8(9) и через цифровой вход блока 6 (7) - на вт.о- рой вход элемента ИЛИ 32 этого блока. Одновременно указанный сигнал, поступая совместно с противофазным сигналом, снимаемым с нулевого выхода триггера 15 (16)

на цифровой вход блока 4 (5) формирования фазомодулированного сигнала, изменяет состояния аналоговых ключей 52 и 59 этого блока: первый из них размыкается, отключая выход векторного сумматора 48 от входа усилителя 53; второй замыкается, подключая к входу упомянутого усилителя выход дополнительного векторного сумматора 55. При совпадении единичного сигнала с выхода триггера 15 (16) с единичным уровнем первого по счету единичного импульса опорного сигнала элементом 20 (21) И вырабатывается первый по счету единичный сигнал. Этот сигнал поступает на цифровой вход блока 6 (7) формирования кодов координат и далее на второй вход элемента ИЛИ 32 и вычитающий вход счетчика 30, фиксируя в нем код числа последней по счету зоны поля считывания планшета. Одновременно указанный сигнал поступает на цифровой вход блока 10 (11) фазоимпульсной коррекции, открывая по первому входу элемент И 46, а по второму входу - элементы И 44 и 45 этого блока, и на счетный вход аналогового коммутатора 8 (9), изменяя состояние распределителя 36. При этом пара ключей 39 и 42 подключает промежуточные выходы координатных сеток 23 и 25 (24 и 26) планшета 1 к выходам аналогового коммутатора 8 (9), а следовательно, и к дополнительным входам блока 4 (5) формирования фазомодулированного сигнала. Сигналы ЭДС, снимаемые с указанных промежуточных выходов координатных сеток, суммируются в общей точке соединения резисторов 56-58, конденсатора 57 и дополнительного векторного сумматора 55, образуя результирующий фазомодулированный сигнал. Указанный сигнал поступает через вход фазомодулированного сигнала блока 10 (11) на нулевой вход триггера 43, установленного ранее в единичное состояние единичным фронтом опорного сигнала, поступающего через цифровой вход этого блока с единич- уного выхода триггера суммирующего счетчика 13 блока 2.

При этом триггер 43 устанавливается в нулевое состояние. На этом заканчивается формирование на его единичном выходе единичного сигнала. Длительность этого сигнала пропорциональна величине фазового рассогласования между опорным сигналом, поступающим на единичный вход триггера 43, и информационным фазомоду- лированным сигналом, поступающим на его нулевой вход.

Смена координат центра съемника 3 без отрыва его от поверхности носителя графической информации (от рабочей поверхности планшета 1) автоматически отслеживается схемой 31 управления счетчиком 30. При этом переход из предыдущей зоны поля считывания по каждой координате в счетчике 30 соответствующего блока

формирования кодов координат отражается изменением его кода на единицу в сторону увеличения, либо уменьшения в соответствии с алгоритмом работы устройства-прототипа. Такой режим работы находит

0 применение при непрерывной обводке оператором контуров или линий считываемых графических изображений.

В случае отрыва съемника 3 информации от рабочей поверхности планшета 1 и

5 удаления его на достаточно большое расстояние наведенные в сетках координатных шин сигналы или сигнал фазового рассогласования (имеющий постоянную амплитуду, не зависящую от положения, занимаемого

0 съемником 3 на рабочей области поля считывания), формируемый блоком 4 (5) формирования сигналов фазового рассогласования, становится меньше по амплитуде некоторого минимально допустимого для надежного

5 считывания порога. При этом устройство подвержено сбоям или полной остановке. Для сигнализации и учета такой ситуации обычно используют схему с амплитудным компаратором, которая анализирует ампли0 туду сигнала фазового рассогласования и дает команду о наличии сбойной ситуации. По этой команде считывание координат автоматически прекращается (например, путем блокировки поступления сигналов на

5 счетчик 13 блока 2 формирования опорных и управляющих сигналов).

Формула изобретения

1. Устройство для считывания графиче0 ской информации, содержащее планшет, выполненный в виде двух систем взаимно ортогонально расположенных и последовательно соединенных координатных шин, первые выводы которых подключены к ин5 формационым входам соответствующих коммутаторов, управляющие входы которых соединены с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к информационному входу съемника коор0 динат, индуктивно связанного с координатными шинами планшета, два блока формирования фазомодулированных сигналов, первые группы информационных входов которых подключены к вторым выводам

5 соответствующих координатных шин, два блока формирования кодов координат, синхронизирующие входы которых подключены к выходам соответствующих блоков формирования фазомодулированных сигна- лосч, первые информационные входы соедийены с первым выходом блока управления, а выходы являются информационными выходами устройства,отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены два блока фазоимпульсной коррекции, информационные входы которых соединены с первым выходом блока управления, управляющие входы подключены к выходам соответствующих блоков формирования фазомодулированных сигналов, синхронизирующие входы блоков фазоимпульсной коррекции соединены с синхронизирующими выходами соответствующих блоков формирования кодов координат, информационные выходы подключены к вторым информационным входам соответствующих блоков формирования кодов координат, а синхронизирующие выходы соединены с соответствующими синхронизирующими входами блока управления, при этом вторые группы информационных входов блоков формирования фазомодулиро-. ванных сигналов подключены к выходам соответствующих коммутаторов, управляющие входы соединены с первым выходим блока управления.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что каждый блок фазоимпульсной коррекции содержит триггер, единичный

вход которого является информационным входом блока, нулевой вход является синхронизирующим входом блока, а прямой выход соединен с одними входами первого и

второго элементов И, другие входы которых подключены к информационному входу блока, третий элемент И, один вход которого является управляющим входом блока, другие подключены к информационному входу

и выходу первого элемента И, а выход является информационным выходом устройства, элемент задержки, вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход является синхронизирующим выходом блока,

при этом вход второго элемента И соединен с управляющим входом блока, а выход является информационным выходом блока.

3. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что каждый блок формирования

фазомодулированного сигнала содержит сумматоры, входы которых являются информационными входами блока, а выходы подключены к одним входам соответствующих ключей, другие входы которых являются управляющим входом блока, операционный усилитель, вход которого соединен с выходами ключей, а выход подключен к входу порогового формирователя сигналов, выход которого является выходом блока.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматизированного ввода графической информации в ЭВМ. Цель изобретения - упрощение устройства. Устройство содержит координатный матричный планшет 1 с сетками параллельных ортогональных ориентированных по отношению направлению измерения последовательно соединенных координатных шин, блок 2 формирования опорных и управляющих сигналов, индукционную систему сьемникэ 3 информации, блоки 4 и 5 формирования фа- зомодулированных сигналов, блоки 6 и 7 формирования кодов координат, аналоговые коммутаторы 8 и 9, блоки 10 и 11 фазо- импульсной коррекции. Поставленная цель достигается за счет исключения блоков анализа амплитудных значений информационных сигналов наведенных ЭДС, снимаемых с помощью аналоговых коммутаторов с про-. межуточных выходов сеток координатных шин планшета и предназначенных для. определения номера зоны планшета, в которой находится считываемая точка графического изображения (грубый1 отсчет абсолютных значений). 2 з.п. ф-лы, 7 ил. сл

Фиг.7

VVN/Ч/

г№г

ч /

J

ФигМ

vv

Фигв