Устройство для считывания графической информации Советский патент 1978 года по МПК G06K11/00 

1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности, к устройствам для считывания графической информации, и может быть использовано в системах оперативной связи человека с вычислительной машиной, в системах обработки экспериментальной информации, а также в аппаратуре спецэффектов прикладного и вещательного телевидения.

Известно устройство для считывания графической информации по авт. св. № 458842, содержащее блок синхронизации, телевизионный датчик, блок видеоконтроля, блок электронной указки, блок определения координат и блок управления 1.

Однако известное устройство характеризуется недостаточной точностью измерения координат и его функциональные возможности ограничены использованием механического блока управления перемещением точечного указателя по экрану блока видеоконтроля.

Целью изобретения является повыщение точности и расширение области применения устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит переключатель режимов работы и акустический измеритель координат, а в блок электронной з казки введены дополнительные элементы задержки, формирователи II логические элементы И, ИЛИ, выходы акустического измерителя координат соединены со входами одних из элементов задержки, выходы которых подключены через последовательно соединенные дополнительные элементы задерл ки и формирователи к одним из входов дополнительных логических И, ИЛИ, другие входы которых соединены с выходом другого логического элемента И, а выходы через переключатель режимов работы - с

блоком видеоконтроля.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства считывания графической информации; на фиг. 2 - диаграммы напрял ений, поясняющие принцип формирования

электронного указателя на экране электроннолучевой трубки (ЭЛТ) блока видеоконтроля.

Устройство содержит блок I синхронизации, телевизионный датчик 2, блок 3 видеоконтроля, блок 4 определения координат,

акустический измеритель 5 координат и блок

6 формирования электронного указателя

(блок электронной указки).

Акустический измеритель 5 координат состоит из планшета 7, которым может служить экран ЭЛТ, генератора 8, авторучки 9 с электроакустическим преобразователем 10, микрофона 11 ДЛ9 измерения координаты X с усилителем-формирователем 12, триггером

13, амплитудно-уппявпяемым ключом 14 и

схемой 15 усреднения, микрофона 16 для измерения координаты с усилителем-формирователем 17, триггером 18, ключом 19 и схемой 20 усреднения, неподвижного электроакустического преобразователя 21, эталонного микрофона 22 с усилителем-формирователем 23, триггером 24, ключом 25, схемой 26 усреднения, схемой 27 вычитания, источником 28 опорного напряжения и усилителем

29постоянного тока. Блок 6 формирования электронной указки

содержит управляемый элемент 30 задержки, формирователь 31, логический элемент И 32, управляемый элемент 33 задержки, формирователь 34, элемент 35 задержки, формирователь 36, логический элемент ИЛИ 37, элемент И 38.

Устройство содержит также переключатель 39 режимов работы.

На фиг. 2 показаны строчные синхроимпульсы 40, импульсы 41 на выходе элемента

30задержки, импульсы 42 на выходе формирователя 31, кадровые синхроимпульсы 43, импульсы 44 на выходе элемента 33 задержки, импульсы 45 на выходе формирователя 34, импульсы 46 на выходе элемента И 32, импульс 47 на выходе элемента задержки 35, импульс 48 на выходе формирователя 36 и импульс 49 на выходе элемента И 38.

Блок 1 обеспечивает синхронную работу всего устройства. Выходом «а он соединен с телевизионным датчиком 2 и блоком 3 видеоконтроля, который одним из своих входов соединен с выходом телевизионного датчика 2. С выхода «а в соответствующие блоки телевизионного датчика и блока видеоконтроля поступают синхронизирующие и гасящие импульсы. Выходами «б и «с блок 1 синхронизации соединен с блоком 4 определения координат и с блоком 6 формирования электронной указки. С выхода «б в указанные блоки подаются кадровые синхронизирующие импульсы (КСИ), которые обеспечивают временную привязку блоков 4 и 6 к единому началу отсчета, а с выхода «с - строчные синхронизирующие импульсы (ОСИ).

Телевизионный датчик 2 предназначен для считывания графической информации с носителей или непосредственно с натурного объекта. Одним из выходов он соединен с блоком 3 видеоконтроля (блоком отображения), а другим с блоком 4 определения координат, в которой подаются напряжения с сопротивлений, включенных последовательно с отклоняющими катущками телевизионного датчика 2. В блоке 4 определения координат эти напряжения используются для исключения влияния нелинейных искажений телевизионного датчика 2 на точность определения коорзинат (см. подробно описание изобретения по а. с. № 458842).

Акустический измеритель 5 координат предназначен для плавного перемещения электронного указателя по экрану ЭЛТ блока 3 видеоконтроля. В нем микрофон 11, усилитель 12, триггер 13, амплитудно-управляемый ключ 14 и схема 15 усреднения соединены последовательно, образуя рабочий канал X. Аналогично соединены между собой микрофон 16, усилитель 17, триггер 18, амплитудно-управляемый ключ 19 и схема 20 усреднения, образуя ра бочий канал Y.

Излучатель 21 и последовательно соедине.нные между собой микрофон 22, усилитель 23, триггер 24, амплитудно-управляемый ключ 25, схема 26 усреднения, схема 27 вычитания и усилитель 29 постоянного тока образуют эталонный канал. Импульсный генератор 8 своим выходом соединен с электроакустическими преобразователями 10 и 21 и с нулевыми входами триггеров 13, 18 и 24, а усилитель 29 постоянного тока своим выходом соединен с управляющими входами ключей 14, 19 и 25. На вход 28 схемы 27 вычитания нодается опорное напряжение. В рабочих каналах X и Y акустического измерителя 5 координат осуществляется преобразование пространственного положения авторучки 9 на рабочем поле 7 в постоянные напряжения на выходах схем 15 и 20 усреднения, которые затем используются для управления перемещением электронной указки на экране ЭЛТ блока 3 видеоконтроля. Эталонный канал (элементы 21-29) исключает влияние изменения скорости распространения звуковой волны в воздухе на .величину напряжения в рабочих каналах X и Y, тем самым обеспечивая однозначное соответствие между положением авторучки 9 на рабочем поле 7 и величинами напряжений на выходах схем 15 и 20 усреднения независимо от изменения температуры, давления и влажности воздуха.

Блок 6 формирования электронной указки обеспечивает формирование сигналов для подсветки на экране ЭЛТ блока 3 видеоконтроля электронной указки в виде светящейся точки или перекрестия и для определения их координат X и Y относительно начала кадра в блоке 4 определения координат. В нем элемент 30 переменной задержки через формирователь 31, соединен с одним из входов элемента «И 32, а элемент 33 переменной задержки через формирователь 34, соединен с другим входом элемента «И 32, выход которого соединен со входом элемента «ИЛИ 37 и входом элемента «И 38. Элемент 33 переменной задержки, элемент 35 задержки и формирователь 36 соединены последовательно. Выход формирователя 36 соединен со вторыми входами элемента «ИЛИ 37 и элемента «И 38, выходы которых через переключатель 39 на два положения подключаются к блоку 3 видеоконтроля, а элемент «И 38, кроме того, своим выходом соединен с блоком 4 определения координат. Управляющие входы элементов 30 и 33 переменной задержки соответственно соединены.с выходами схем 15 и 20 усреднения, а синхронизирующие входы элементов 30 и 33.. переменной задержки

свответственно соединены с выходами «с и «в блока I синхронизации.

Временные диаграммы нанряжений (фиг. 2) раскрывают сущность формирования электронного указателя Б виде точки или перекрестия. Позицией 40 на фиг. 2 обозначены строчные синхроимнульсы, цоступающие на вход элемента 30 переменной задержки с блока I синхронизации, а позицией 41-импульсы на его выходе.

Длительность импульсов 41 определяется амплитудой напряжения на выходе схемы 15 усреднения. Позицией 42 обозначены импульсы, формируемые на выходе формирователя 31. Позицией 43 обозначен кадровый синхроимпульс, поступающий на вход схемы 33 переменной задержки, а позицией 44 -импульс, формируемый на ее выходе. Длительность этого импульса определяется амплитудой напряжения на выходе схемы 20 усреднения. Позицией 45 обозначен импульс на выходе формирователя 34. Его длительность определяет размер перекрестия по вертикали (на фиг. 2 длительность импульса соответствует длительности пяти строк блока видеоконтроля). Позицией 46 обозначены импульсы на выходе элемента «И 32, позицией 47 обозначен импульс на выходе схемы 35 задержки, позицией 48 - импульс на выходе формирователя 36, а позицией 49 - импульс на выходе элемента «И 38. Длительность импульса 47 должна быть такой, чтобы с помощью импульса 48 можно было выделить импульс 49 из группы импульсов 46.

Согласно фиг. 2 длительность импульса 47 больще длительности двух строк, но меньше длительности трех строк блока 3 видеоконтроля. Длительность импульса 48 определяет размер перекрестия по горизонтали и соответствует длительности частоты строки. Изменяя длительности указанных импульсов, можно изменять размеры перекрестия.

Акустический измеритель 5 координат работает следующим образом. После включения генератора 8, импульсы с его выхода поступают на расположенный в авторучке -9 импульсный акустический излучатель 10 и на установочные входы триггеров 13 и 18, устанавливая их каждый раз в исходное состояние. Под воздействием этих импульсов электроакустический преобразователь 10 генерирует звуковые импульсы, которые распространяются в воздущной среде и принимаются координатными микрофонами 11 и 16. На выходах этих микрофонов формируются импульсы, которые усиливаются усилителямиформирователями 12 и 17 и подаются соответственно на «единичные входы триггеров 13 и 18. Частоту генератора 8 выбирают такой, чтобы время распространения акустической волны от самой удаленной точки рабочего поля 7 до микрофонов 11 и 16 было меньще периода следования этих импульсов. Под воздействием импульсов, поступающих от генератора 8 и с усилителей 12 и 17, на ВЫХОЛР

каждого из триггеров 13 и 18 будут формироваться импульсы, частота следования которых равна частоте импульсов задающего генератора 8, а длительность - прямо пропорциональна расстоянию от авторучки 9 до микрофонов II и 16. С выхода триггера 13 импульсы через амплитудно-управляемый ключ 14 подаются на вход схемы 15 усреднения, а с выхода триггера 18 импульсы подаются через амплитудно-управляемый ключ

19на вход схемы 20 усреднения. Каждая из схем 15 и 20 зсреднения обеспечивает линейное преобразование «длительность - амплитуда.

Для обеспечения однозначного соответствия между положением авторучки 9 на рабочем поле планшета 7 и величинами напряжений на выходах схем 15 и 20 усреднения при изменении скорости звука в воздухе, используется эталонный канал. Он работает следующим образом.

Фиксированное расстояние между неподвижным излучателем 21 и эталонным микрофоном 22 преобразуется в постоянное напряжение на выходе схемы 26 усреднения аналогично тому, как это делается в рабочих каналах. Это напряжение сравнивается всхеме 27 вычитания с опорным напряжением, подаваемым на вход 28. Амплитуда опорного напряжения соответствует эталонному расстоянию между излучателем 21 и микрофоном 22 для нормальной скорости звука в воздухе. При изменении скорости звука, вследствие изменения параметров окружающей среды (влажности, давления, температуры и т. д.) изменяется напряжение на выходе схемы 26 усреднения и, как следствие, на выходе схемы 27 вычитания. Разность напряжений с выхода схемы 27 вычитания усиливается усилителем 29 постоянного тока и подается на управляющие входы амплитудно-управляемых ключей 14, 19 и 25, изменяя их коэффициент передачи. Это приводит к увеличению амплитуды на выходах ключей 14, 19 и 25 при увеличении скорости звука и к уменьшению амплитзды при уменьшении скорости звука. Так как частота следования импульсов в рабочих каналах постоянна, то происходит компенсация изменения длительности этих импульсов изменением их амплитуды. В результате амплитуда напряжений на выходах схем 15 и

20усреднения остается неизменной для заданного положения авторучки при изменении скорости звука в воздухе.

Напряжения с выходов схем усреднения 15 и 20 подаются соответственно на управляющие входы схем переменных задержек 30 и 33 блока 6 формирования электронного указателя. Они изменяют величину задержек строчных и кадровых синхроимпульсов, подаваемых соответственно с выхода «с и «в блока 1 синхронизации. С выхода элемента 30 переменной задержки, задержанные строчные синхроимпульсы 41 (фиг. 2) подаются на формирователь 31, на выходе которого формируются короткие импульсы 42, соответствующие по длительности одному элементу разложения блока 3 видеоконтроля. Эти импульсы .подаются на один вход логического элемента «И 32. Кадровый синхроимпульс, задержанный элементом 33 переменной задержки, подается на формирователь 34, который обеспечивает -формироваиие импульса 45 (фиг. 2). Этот импульс подается на второй вход элемента «И 32. За кадр индикации на выходе элемента «И 32 формируются импульсы 46 (фиг. 2). Кроме того, задержанный кадровый синхроимпульс подается на вход элемента 35 задержки, с выхода которого задержанный импульс 47 (фиг. 2) подается на формпрователь 36, на выходе которого формируется импульс 48 (фиг. 2). Этот импульс и импульсы с выхода элемента «И 32 подаются на элемент «ИЛИ 37 и элемент «И 38. С выхода элемента «ИЛИ 37 эти импульсы можно подать через переключатель 39, установленный в положении «К на модулятор блока 3 видеоконтроля и на его экране сформируется указатель в виде перекрестия. Размеры этого перекрестия по вертикали определяются длительностью импульса 45 (фиг. 2), а по горизонтали - длительностью импульса 48. На выходе логического элемента «И 38 сформируется импульс 49, временное положение которого относительно начала кадра соответствует середине перекрестия. Этот импульс через переключатель 39, установленный в положении «М, подается иа модулятор блока 3 видеоконтроля и на его экране появляется светящаяся точка. Кроме того, этот импульс подается в блок 4 определения координат, в котором определяется координата X и Y электронного указателя на экране ЭЛТ блока 3 видеоконтроля. В то же время эти координаты однозначно определяют попожение авторучки 9 на рабочем поле 7 акустического измерителя 5 координат. Устройство считывания графической информации в режиме считывания информации с рЭбочего поля плаищета 7 (режим 1), в режиме считывания с помощью телевизионного датчика 2 (режим 2) и в режиме «рисования или формирования изображения (режим 3) работает следующим образом. В первом режиме оператор поочередно совмещает авторучку с элементами изображения и даёт разрещение на определение их координат. При этом на выходе схем 15 и 20 усреднения вырабатываются напряжения, пропорциональные положению авторучки 9 на рабочем поле планщета 7. Эти напряжения изменяют временное положение импульса на вь1ходе элемента «И 38 относительно начала кадра (начала координат). Этот импульс по- е ступает в блок 4 определения координат и прекращает поступление импульсов заполнения в счетчики X и Y от генераторов тактовой частоты, формируя, координаты указанного элемента.6 При считывании информации с носителей или с натурных объектов, расположенных перед телевизионным датчиком 2 (режим 2), изображение выводится на экран ЭЛТ блока 3 видеоконтроля. Переключатель 39 устаиавливастся в положение «К. Оператор помешает авторучку 9 на рабочее поле планшета 7 и иа экране ЭЛТ формируется перекрестие. Определение координат осуществляется путем совмещения центра перекрестия с элементами изображения. В отличие от предыдущего режима счетчики X и Y блока 4 определения координат заполняются от генераторов X и Y, частота следования импульсов управляется напряжениями, пропорциональными отклоняющим токам телевизионного датчика 2. Это позволяет исключить влияние нелинейных искажений телевизионного дат чика 2 на точность определения координат.. В режиме 3 изображение рисуется на бумажном носителе, расположенном на рабочем поле планшета 7. Одновременно с этим осуществляется определение координат траектории перемещения авторучки в блоке определения координат и отображение этой траектории на экране ЭЛТ блока 3 видеоконтроля. С этой целью сигнал с выхода логического элемента «И 38, через переключатель 39, установленный в положение «М, подается на модулятор ЭЛТ блока 3 видеоконтроля (если ЭЛТ запоминающая) или в блок регенерации изображения (если используется стандартный кинескоп). При этом имеется возможность использовать экран ЭЛТ блока видеоконтроля в качестве рабочего поля устройства управления электронным указателем, т. е. оптически совместить электронный указатель со звуковым датчиком акустического измерителя 5 координат. Такое рещение обеспечивает максимальное удобство в работе (особенно в режиме 3). Таким образом, звуковой датчик координат в предлагаемом устройстве обладает всеми остоинствами «светового карандаша. В лроцессе рисования он лишь сопровождает электронный указатель, совмещение которого с точками изображения обеспечивает более высокую точность измерения координат, чем при спользовании «светового карандаша. Формула изобретения Устройство для считывания графической нформации по авт. св. № 458842, отличаюееся тем, что, с целью повышения точноти и расширения области применения, оно одержит переключатель режимов работы и кустический измеритель координат, а в блок лектронной указки введены дополнительные лементы задержки, формирователи и логиеские элементы И, ИЛИ, выходы акустичесого измерителя координат соединены с вхоами одних из элементов задержки, выходы которых подключены через последовательно соединенные дополнительные элементы задержки и формирователи к одним из входов дополнительных логических элементов И, ИЛИ, другие входы которых соединены с вы-5 ходом другого логического элемента И, а выходы через переключатель режимов работы - с блоком видеоконтроля, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №458842, кл, G 06К 11/00, 12.03.73.

. I R-FKR-R-R-R-FbR-R-Fb П

II I I I I I

-bri;

II

I I I 1 I It

IIJ