Планшет для устройства считывания графической информации Советский патент 1991 года по МПК G06K11/00 

СО

с

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматизированного ввода, в ЭВМ графической информации. Цель изобретения - повышение точности считывания координат. В планшете для устройства считывания графической информации, содержащем группы основных и дополнительных координатных шин, в каждой из которых координатные шины расположены параллельно и включены последовательно, координатные шины основных и дополнительных групп выполнены с равными периодами d укладки и расположены в плоскости планшета под острыми углами а и -«относительно координатных осей, равными по модулю и противоположными по знаку и заключающимися в пределах а 0 arcsin«/ /2 Амэкс, где Амакс максимальная измеряемая координата на планшете. 3 ил.

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

Цель изобретения - повышение точности считывания координат.

На фиг.1 показана блок-схема устройства для считывания графической информации, в котором используется планшет (для одного направления измерения); на фиг.2 - принципиальная схема координатного матричного планшета (для одного направления); на фиг.З - положение считываемой точки М в основной (XYZ) и в повернутых относительно нее на углы а. и -а системах координат (Х ОУ1 и ).

В состав устройства (фиг. 1) входят координатный матричный планшет 1 с группами основных и дополнительных сеток из параллельных последовательно соединенных координатных шин каждая, генератор 2 синусоидальных колебаний, Е входом подключенный к катушке 3 индуктивности съемника координат, индуктивно связанной с сетками планшета, основной 4 и дополнительный 5 сумматоры, входами подключенные соответственно к выходам основных и дополнительных сеток координатных шин, а выходами связанные с входами анализатора б разности фаз, выход которого является выходом устройства.

Координатный матричный планшет (фиг.2) содержит основные 7 и 8 и дополнительные 9 и 10 сетки из параллельных последовательно соединенных шин каждая (на фиг.2 показаны основные и дополнительные сетки координатных шин только для одного направления измерения, например OY; для направления измерения ОХ сетки выполнены аналогичным образом) Выходы

О

ч

д

00

О

основных 7 и 8 сеток в устройстве соединены с входами основного сумматора А. а выходы дополнительных 9 и 10 сеток соединены с входами дополнительного сумматора 5. Основные 7 и 8 и дополнительные 9 и 10 сетки координатных шин выполнены с одинаковым периодом укладки d и повернуты в плоскости считывания относительно направления измерения на равные по абсолютной величине и противоположные по знаку острые углы а и -а . Основные и дополнительные сетки координатных шин предназначены для формирования пары пространственно сдвинутых сигналов ЭДС взаимоиндукции, участвующих в процессе измерения считываемых координат,

Устройство дпп считывания графической информации работает следующим образом.

При выводе центра катушки 3 индуктивности съемника координат в произвольно выбранную точку М на поверхности планшета 1 и включении устройства генератор 2 синусоидальных колебаний начинает вырабатывать синусоидальный сигнал U - UmSln 0)1, который поступает в катушку 3 индуктивности съемника координат. При этом в основных (синусной и косинусной) сетках 7 и 8 координатных шин наводятся сигналы ЭДС взаимоиндукции:

ei (Xo )-FSin(Xo ;A) -siriuH; ez fXo1) F cos( А) sinoH,

где Хо - расстояние от границы начала зоны считывания шириной d, в которую проецируется центр катушки 3 индуктивности съемника координат и считываемая точка М. до этой точки з системе координат x OY (Фиг.3);

FSin(Xo , А) и FCos(Xo, А) - амплитудно-координатные характеристики основных (синусной и косинусной) сеток координатных шин;

А

2г

-г- - параметр, г - радиус индукционной катушки съемника координат.

Соответственно в дополнительных (синусной и косинусной) сетках 9 и 10 координатных шин наводятся сигналы ЭДС взаимоиндукции.

ез (Х0 ) Fsin (Хо ; А) sinewt;

&j(Xo) Fcos()sinftH.

Попарное векторное суммирование сигналов (1) и (2) обеспечивает на выходах сумматоров 4 и 5 пару результирующих сигналов:

еЈ,(Х0 )е,(Хо ) Т ez (Xo )

Fsin (Хо ; А) cos w t + + Fcos(X0 ;A) sin(wt + p(d;Xo ));

(Хо) ез (Хо ) + ей (Х0) - (Xo ; A) cos он + +Fcos()sinftH , sin(wt (d ,Xo)), где

(3)

(4)

(п( d Cx° .,) у и , л ) -г у у -тл

гcos I Ло 1 Л ,

(5)

25y(d.X) arctg-fs n 0 U (6)

г cos Ло | Л )

30

есть начальные фазы результирующих фазомодулированных сигналов (3) и (4).

Фаза р(d,X0) содержит информацию о положении считываемой точки М в системе координат x OY1, Аналогично фаза (d,Xo) содержит информацию о положении считыва- „(. емой точки М в системе координат .

С допустимой для практики степенью точности всегда можно выбрать такое значение параметра А, при котором амплитуд- «Q но-координатные характеристики FSin(Xo , А) и Fcos(Xo; А) основных синусной и косинусной сеток координатных шин является синусоидальными функциями от Хо1, т.е.

45Fsin(Xo ;A) (7)

и

1л

50

Fcos(x0 ; A) (8)

Но поскольку по условию основные и дополнительные сетки координатных шин уложены с одинаковым периодом d укладки, ее то и амплитудно-координатные характеристики дополнительных синусной и косинусной сеток координатных шин с такой же степенью точности представляются синусоидальными функциями от Хо, т.е.

Fsin (X0 ;;. ) (9)

FcOS() (10)

Тогда с учетом (7) -(10) вместо (5) и (6) имеем10

n

р (d, Х„ ) srctg- X- 4 X;

;пл7Г у

2л.

Х° )9--2Ьт7 1тХо (12) IT °

т.е. (d, Хо ) и р (d,Xo) - строго линейные функции от Хо и Хо соответственно.

Покажем, что разность фаз $d,Xo ) и (d, Хо ), определяемых соотношениями (11) и (12), т.е.

V(d,Y0 )p(d,x0)- -p(d,Xo)p(Xy-xy ).

(13)

строго пропорциональна в этом случае значению абсолютной координаты Yo считываемой точки М в системе координат XOY (фиг.З). Для этого воспользуемся формула- ми преобразования координат.

Имеем

Хо - Xocos a + Yosin a ,

(14)

Хо - Xocos а -Yosin a(15)

С учетом (14) и (15) из (13) получаем

50(d,Yo)(X0cosa + + Yo sin a-XoCos a + Y 0 sin a) (16) -Yosina.

Измерение разности фаз двух сигналов в пределах периода аппаратурно производится однозначно, поэтому для реализации §§

)

0)

(6) 10

Ц)

)

6)

15

20

12)

й

и 11) 25

30

ае иYа- 35

40

45

50

ов оии §§

абсолютного отсчета считываемой координаты YO необходимо, чтобы разность фаз (16) между результирующими сигналами (3) и (4) изменялась в пределах поля считывания планшета 1 на величину 2 л по направлению измерения координаты Yo. т.е. О (5y(d,Yo)2jr

Действительно, если принять в (16)текущую координату Y - YO 0, что соответствует началу координат, получим 5y(d,Yo) 0.

Если Y Yo YoManc тр-у а что соответ ствует максимальной измеряемой координате Yo, тогда д (f (d.Yo) -2л

Результирующие сигналы (3) и (4) с выходов основного 4 и дополнительного 5 сумматоров поступают на входы анализатора 6 разности фаз. На выходе анализатора 6 разности фаз присутствует разностный сигнал, определяемый выражением (16), со строго линейно изменяющейся фазой, пропорциональной абсолютной координате Y0 считываемой точки. Преобразование указанного сигнала с линейно изменяющейся фазой #(d,Yo) в коды считываемых координат (если это необходимо) может быть выполнено известными методами и средствами вычисли тельной техники.

Таким образом, предлагаемое устройство функционирует в соответствии с линейным законом изменения фазового рассогласования (16), что в принципе исключает неоднозначность считывания абсолют- ных координат, присущую известным устройствам нониусного типа, и таким образом обеспечивает достоверное считывание информации.

Формула изобретения

Планшет для устройства считывания графической информации, содержащий группы основных и дополнительных координатных шин, в каждой из которых координатные шины расположены параллельно и включены последовательно, отличаю - щ и и с я тем, что, с целью повышения точности считывания координат, координатные шины основных и дополнительных групп выполнены с равными периодами d укладки и расположены в плоскости планшета под острыми углами а и -а относительно координатных осей, равными по модулю и противоположными по знаку и заключающимися в пределах 0 a atcsin а /2АМакс, где Амакс максимальная измеряемая координата на планшете.

fx

cr/

CD

c J-

О

«иг. 3