Устройство для ввода графической информации Советский патент 1975 года по МПК G06K11/00 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к полуавтоматическим устройствам ввода в цифровые вычислительные машины координат изображения непосредственно с документа, и входит в класс устройств, основанных на измерении времени распространения ультразвуковой волны в различных средах.

Известны полуавтоматические устройства для ввода в ЦВМ графической информации, основанные на измерении времени распространения ультразвуковой волны в воздушной среде.

Известные устройства содержат подвижный электроакустический преобразователь, связанный со схемой управления, расположенные под прямым углом друг к другу приемники акустических колебаний, подключенные через время-импульсные преобразователи ко входам соответствуюш,их счетчиков KOODдинат, генератор тактовых импульсов, соединенный с одними из входов время-импульсных преобразователей, другие входы которых связаны с подвижным электроакустическим преобразователем.

Недостатком этих устройств является невысокая точность измерения координат. Точность измерения зависит от параметров воздушнойсреды: температуры, влажности, давления, газового состава. Отклонение температуры

воздуха на ±1°С приводит к изменению скорости распространения звука на ±0,1757о. При этом расстояние в 500 мм измеряется с погрешностью ±0,875 мм. Изменение относительной влажности от О до 90% дает изменение скорости звука на 1%, изменение атмосферного давления от 7QO до 800 мм рт. ст. дает изменение скорости звука на 0,01%, удвоение нормального содержания углекислоты в воздухе приводит к изменению скорости звука на 0,007%.

Целью изобретения является повышение точности оиределения координат изображения путем компенсацип погрешности, возникающей из-за колебаний скорости звука.

Указанная це„ть достигается тем, что устройство содержит дополнительный электроакустический преобразователь, подключенный к дополннтельному входу одного из времяимпульсных преобразователей, блок постоянной памяти, дешифратор, последовательно соединенные блок вычитания кодов, сумматор п преобразователь код-напряжение, выход которого подключен к управляюш,ему входу

генератора тактовых импульсов, а разрядные выходы одного из счетчиков координат н выходы блока постоянной памяти соединены со входами блока вычитания кодов, выходы которого подключены ко входам сумматора п

через дешифратор - к схеме управления.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для ввода графической информации содержит два электроакустических преобразователя 1 II 2, приемники акустических колебаний 3 и 4, управляемы по частоте генератор 5 тактовых импульсов, счетчики 6 и 7 координат по осям X и Y, схему 8 управления, два время-импульсных преобразователя 9 и 10, блок 11 постоянной памяти, блок 12 вычитания кодов, сумматор 13, преобразователь 14 кода в напряжение и дешифратор 15.

Электроакустические преобразователи 1 и 2 генерируют короткие звуковые импульсы.

Приемники 3 и 4 акустических колебаний преобразуют принятые звуковые импульсы в электрические сигналы.

Управляемый по частоте генератор 5 формирует тактовые импульсы для измерения временных интервалов (расстояний) по осям X и Y.

Счетчики 6 и 7 служат для фик:;ации расстояний по осям X и Y и выдачи их во внешние устройства (например, ЦВМ).

Схема 8 управления предназначена для координацин работы блоков и схем устройства.

Время-импульсные преобразователи 9 и 10 осуш,ествляют преобразование времени распростраиения звуковой волны от электроакустического преобразователя 1 или 2 до приемНИКОВ 3 и 4 в серию импульсов. Каждый время-импульсный преобразователь 9 или 10 содержит триггер и логическую схему «И.

Влок 11 постоянной памяти предназначен для хранения кода, соответствуюшего эталонному (фиксированному) расстоянию.

Блок 12 вычитания кодов в процессе автоподстройки частоты генератора 5 вычитает из числа, храняш,егося в блоке 11 постоянной памяти, содержимое счетчика 6 и передает разницу этих чисел с соответствуюшим зиаком в сумматор 13.

Сумматор 13 производит алгебраическое суммирование чисел с учетом знаков.

Преобразователь 14 кода в напряжение преобразует код сумматора-вычитателя 13 в аналоговую величину, управляющую частотой генератора 5.

Дешифратор 15 (дешифратор нуля) в момепт равенства кодов счетчика 6 координат и блока 11 постоянной намяти фиксирует окончание цикла автоподстройки генератора 5 и выдает импульс готовности устройства к измерениям в схему управления 8.

Подвижный электроакустический преобразователь 1 связан со схемой управления 8 и со входами время-импульсных преобразователей 9 и 10.

Дополнительный электроакустический преобразователь 2 связан со схемой управления 8 и подключен к одному из входов время-импульсного преобразователя 9 (к нулевому входу триггера), другие входы которого подсоединены к приемнику 4 акустических колебаний и генератору 5, а выход - к счетчику 7 координат.

Приемник 3 акустических колебаний подключен к одному из кходов зремя-имнульсио-го .преобразователя 10, другой вход связан с генератором 5, а выход - со счетчиком 6 координат. Блок 12 вычитания кодов своими входами подсоедииен к разрядным выходам счетчика 7 и блока 11 постояииой памяти, а выходами через последовательно включенные сумматор 13 и преобразователь 14 кода в напряжение - к управляющему входу управляемого генератора 5.

В памяти ПЗУ хранится число минимальных единиц шкалы расстояиий устройства, соответствующее фиксированному расстоянию от эталонного электроакустического преобразователя 2 до приемника 4 акустических колебаний (.V:,T). Необходимый диапазон частот Л/ управляемого генератора 5 в зависимости от и;мс:;ений скорости распростраиеияя звука в с;)еде определяется по формуле

1 -- /шах inn

,,(.1| . f эг

max ---1 /111 n

Здесь Лот - ЧИСЛО в ПЗУ; Cmax И Cmin - максимальная и мииималыая скорости звука при нзлгенении параметров cpe;;Li в принятом рабочем диапазоне.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения схема 8 управления вырабатывает импульс, который поступает на электроакустический преобразователь 2 и в момент излучения последпим звукового импульса - на вход время-импульсного преобразователя 9. При этом на вход счетчика 7 координат начинают поступать тактовые импульсы с геиератора 5. Когда звуковая волпа достигает приемника 4, поступление тактовых имиульсов в счетчик 7 координат прекращается и в нем оказывается записанным некоторое число AY Если это число по какой-либо причине окажется не равным числу Л/от, записанному в блоке 11 постоянной памяти, блок 12 вычитания подает на вход сумматора 13 разницу уУэт- Vi этих чисел с соответствующим знаком. Код на выходе сумматора 13 при этом изменяется и преобразуется с помощью преобразователя 14 кода в соответствующее напряжение, которое для генератора 5 является управляющим. Частота геиератора 5 изменится пропорционально Nfif-/Vi (б/1 /С|/Уэт- i }, и описанный цикл автоматической подстройки повторится, при этом с каждым циклом подстройки |Л эт-Ai| будет уменьшаться.

Когда в процессе автоподстройки число, записанное в счетчике 7 окажется равным числу, хранящемуся в блоке 11 постоянной памяти, сумматор 13 сохраняет свой код.

Дешифратор 15 определяет нулевое состояние блока 12 вычитания кодов, и автоматическая подстройка прекращается.

Схема 8 управления выдает сигнал на проведение измерения.

Цикл автоматической подстройки повторяется перед каждым измерением.

Таким образом, независимо от того, под воздействиех какого фактора была получена ошибка при измерении эталонного расстояния, система автоматической подстройки устранит эту ошибку. Если Хот выбрано из

условий Х:)т Л-тах И Хэт I/max, ГДе Хщах,

г/тах - максимальные измеряемые расстояния, это будет справедливо для всех расстояний в пределах рабочего поля устройства.

Измерение координат элементов изображения производят обычным путем. Оператор помсш,аст конец звукового пера (электроакустического преобразователя 1) в точку изображения, координаты которой необходимо определить, и нажимает кнопку на корпусе преобразователя 1. При этом схема 8 управления производит автоподстройку генератора 5. После трех-четырех циклов автоподстройка заканчивается, и схема уиравлеиия иередает импульс с дешифратора 15 на электроакустический преобразователь 1, который излучает короткий звуковой импульс. Одновременно имлульс с выхода преобразователя 1 проходит на входы время-импульсных преобразователей 9, 10 и разрешает поступление тактовых импульсов на счетчики координат 6 и 7. В моменты, когда сферический волновой фронт, образуюш,ийся на кончике звукового пера, достигает плоскости чувствительиых приемников 3 и 4 акустических колебаний, на их выходах формируются сигналы, ирекраидаюшие поступление тактовых импульсов в счетчики коордииат G и 7. При этом в счетчиках оказываются заиисанными с высокой точностью координаты X и У.

Циклы автоматической подстройки при м заканчиваются за время около 10 мсек. Это позволяет осушествлять автоподстройку как в режиме одиночных измерений, так и в режиме непрерывного ввода со скоростью до 100 измереиий в секуиду.

Устройство обладает широкими функциональными возможностями (ввод практически с любых иосителей графической информации, в том числе с экранов ЭЛТ и оитических ироекционных систем, иоэтапный ввод изображений большого формата путем иеромепюиия приемников 3, 4 акустических колебаний по полю чертежа).

Формула изобретения

Устройство для ввода графической инфор.мац1П1, содержащее иодвижиый электроакустический преобразователь, связаи1;ый со схемой уп 1авления, ириемиики акустических колебаиий, расположенные под прямым углом друг к другу, и подключенные через времяимиульспые преобразователи ко входам соответствующих счетчиков координат, генератор тактовых импульсов, соединенный с одними из входов время-импульсных иреобразователей, другие входы которых связаны с электроакустическим иреобразователем, отличаюш,ееся тем, что, с целью иовышения точности определения координат изображения, оно содержит донолннтельный электроакустнческин иреобризователь, иодключеиный к дополинтсльиому входу одного из времяимиульсных преобразователей, блок постоянной иамяти, дешифратор, иоследовательно соединенные блок выч)1т;:ния кодов, сумматор и преобразователь код- ; аиряже1П1е. выход которого иодключо:; ;v yiipaB.jSHouiOMy ijxo,i.y генератора тактовых шшульсов, а разрядные выходы одного из счетчиков коордииат и выходы блока постоянной памяти соединены со входами блока вычитания кодов, выходы которого нодключены ко входам сумматора н через дешифратор - к схеме управления.