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

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности, к полуавтоматическим устройствам считывания координат элементов изображения с документа, основанным на измерении времени распространения ультразвуковых волн в различных средах.

Известны устройства для считывания гра-фической информации Ij, 2, содержащие планшет, измерительный ультразвуковой излучатель, соединенный с генератором и акустически связанный с линейными координатными микрофонами, подключенными к соответствующим каналам преобразования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных приемно-усилительного блока, триггера, логического элемента И и счетчика и блок автоматической коррекции с эталонным излучателем и звукоприемником.

Известные устройства имеют большой состав оборудования и сложные в технологическом отношении линейные координатные звукоприемники.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является известное устройство для считывания графической информации 3, содержащее планшет, измерительный ультразвуковой излучатель, соединенный с выходом генератора импульсов, измерителы ый ультразвуковой приемник, подкл1оче ный через последовательно соединенные уси., триггер и логический элемент И ко входу счетч по, эталонные излучатель и npi cMHiiK, соеднненные с блоком автокоррекцни, выход которого подключен к одному из входов логического элемента И, выхохТ, генератора 1 мпульсов соединен с одним из установочных входов триггера, Недостатком известного ycTpoikTea являются 1 евысокая точность измерения координат и сложная конструкция.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит ультразвуковые отражатели, одни из которых расположены ортогонально по сторонам планшета и акустически связаны с измер1 телы ыми излучателем и приемником, а другой акустически связан с эталонным излучателем и приемником, и блок вренен1 ой задержки, первый вход которого подключен к генератору импул1 сов, второй вход -7 к выходу блока автокоррекции. а выход - к другому установочному входу триггера.. . Дополнительное отличие состоит в том, что в устройстве блок временной задержки содержит последовательно соединенные триггер, логический элемент И и делитель частоты, выход которого подключен к одному из установочных входов триггера и к выходу упомянутого блока, первый и второй входы которого соединены соответственно с другим установочным входом триггера и с одним из входов основного логического элемента И. Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для ввода графической информации; на фиг. 2 показаны временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 изображена конструкция планшета при использовании в качестве звукопроводящей среды воздуха; на фиг. 4 показан планщет из твердого звукопровода. Устройство содержит план.щет 1, на котором пунктиром обозначено рабочее поле 2, измерительный излучатель 3 ультразвука, соединенный с генератором 4, измерительный звукоприемник 5, расположенный в одном корпусе с излучателем 3, акустически с ним связанный через отражатели 6, 7 и подключенный к каналу 8 преобразования, который состоит из последовательно соединенных усилителя 9, триггера 10, одним из установочных входов подключенного к генератору 4, логического элемента И 11 и счетчика 12, блок 13 автоматической коррекции с эталонными излучателями 14 и приемником 15, связанными акустически через отражатель 16, и блок 17 временной задержки через который генератор 4 подключен к установочному входу триггера 10 и который состоит из последовательно соединенных триггера 18, логического элемента И 19, одним из входов связанного с выходом блока 13 автоматической коррекц ии, и делителя 20 частоты, выходом подключенного к установочному входу триггера 18. Находясь на планшете 1 в пределах рабочего поля 2, съемник координат, в котором размещаются излучатель 3 и приемник 5, всегда располагается от отражателя 6 на расстоянии, превышающем максимальное расстояние до отражателя 7. Это позволяет разделить во времени отсчет координат X и Y, Генератор 4 формирует импульсы запуска излучателя 3 и триггеров 10, 18. Он может работать в режиме генерирования одиночных импульсов в моменты нажатия кнопки 21, размещенной на съемнике координат, либо в автоколебательном режиме с периодом повторения, превышающим время распространения .звука от излучателя 3 до отражателя 6 и обратно к приемнику 5, при максимальном удалении их от отражателя 6. Канал 8 преобразования каждый измерительный цикл формирует и выдает во внешние устройства два кода, которые соответствуют координатам X и Y в системе отсчета рабочего поля 2. Блок 13 автоматической коррекции обеспечивает постоянство кодов координат одной и той же точки на рабочем поле при различных параметрах звукопроводящей среды. Блок 17 временной задержки определяет начало отсчета координаты Y на рабочем поле 2 и делает этот отсчет независимым от параметров звукопроводящей среды. На фиг. 2 изображены диаграммы напряжений Ui (t) на выходе генератора 4; Uj(t) - на выходе усилителя 9; УЗ (t) - на выходе блока 17 временной задержки и 1)4(1) - на выходе триггера 10. Конструкция планшета, показанного на фиг. 1, не всегда оказывается удобной, поскольку часть его не используется. В связи с этим при использовании воздуха в качестве звукопровода планшет выполняется, как показано на фиг. 3. В этом планшете вся поверхность является рабочей. Отражатель 7 располагается на верхней, а отражатель 6 - на нижней поверхности планшета 1. Удлинение.акустического пути по одной из координат достигается за счет уголкового огражателя 22. Таким образом в этом варианте планшета измерительный излучатель 3 связан акустически со звукоприемником 5 через систему отражателей 6 и 22. Если при съеме координат используется распространение звука в теле планшета, то удлинение акустического пути по одной из координат достигается сгибанием планшета 1, показанного на фиг. 1, по краю рабочего поля 2, как это показано на фиг. 4. Отражающими поверхностями в этом планщете служат грани 6 и 7. Противоположные грани имеют поглотители 23 и 24 ультразвуковых колебаний. Устройство для ввода графической информации работает следующим образом. В момент включения устройства начинает работать в автоколебательном режиме блок 13 автоматической коррекции. Он непрерывно зондирует пространство между эталонной головкой, в которой находятся излучатель 14 и звукоприемник 15, и отражателем 16. Расстояние между отражателем и эталонной головкой точно фиксировано, поэтому во время преобразования его в цифровой код можно всегда определить ошибку (код рассогласования), обусловленную отклонением параметров звукопроводящей среды от нормальных. Схема блока 13 автоматической коррекции построена так, что обеспечивает на своем выходе изменение частоты тактовых импульсов в соответствии с изменением параметров среды. В этом случае одному и тому же измеряемому расстоянию соответствует один и тот же код при различных состояниях звукопроводящей среды. Оператор совмещает визир съемника координат с точкой изображения, координаты

которой необходимо определить, и нажимает кнопку 21. Генератор 4 при этом в момент времени ti формирует сигнал Ui (t), поступающий на измерительный излучатель 3 и входы триггеров 10, 18. В результате излучается ультразвуковой импульс, а триггеры 10, 18 опрокидываются, разрешая поступление тактовых импульсов через логические элементы И 11, 19 на входы счетчика 12 и делителя 20 частоты соответственно. В момент времени tj, когда звуковая волна достигает измерительного звукоприемника 5, отразившись от отражателя 7, на выходе усилителя 9 формируется первый импульс напряжения U2(t), который возвращает триггер 10 в исходное состояние и тем самым прекращает поступление тактовых и.мпульсов в счетчик 12. В нем фиксируется координата X. Возможные значения координаты X лежат в интервале времени ti . В момент времени t появляе сл и.мпульс U( (t) на выходе делителя 20 частоты (это происходит после выдачи координаты X во внешние устройства), который возвращает в исходное состояние триггер 18 и опрокидывает триггер 10. В канале 8 преобразования начинается счет координаты Y, а блок 17 временной задержки прекращает свою работу. В момент времени tj, когда звуковая волна от отражателя 6 достигает звукоприемника 5, на выходе усилителя 9 формируется второй импульс напряжения U2(t), который возвращает триггер 10 в исходное состояние. В счетчике 12 фиксируется координата Y. Возможные значения координаты Y лежат в интервале времени . За время с момента te до момента t появления очередного импульса Ui (t) координата У передается во внешние устройства.

Как видно из описания работы устройства, эталонный и измерительный каналы работают на принципе эхолокации, когда среда зондируется в прямом и обратном направлении. При этом ошибки, обусловленные ветровым воздействием, в прямом и обратном направлениях распространения ультразвука имеют различный знак и взаимно компенсируются.

Применение блока 17 временной задержки позволяет удерживать начало координат У всегда на одном геометрическом месте. Это обусловлено тем, что в устройстве одной и той же метрической .мере соответствует один и тот же код. Поскольку коэффициент пересчета делителя 20 частоты - постоянный; начало отсчета координат У не зависит от времени.

Применение в устройстве элемента задержки с временем задержки tj const приведет к ошибкам измерения координат У, так как звуковая волна проходит одно и то же расстояние за различное время в зависимости от параметров среды, что линией задержки с 1з const не может бьггь учтено.

Предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами перед известными устройствами:

-планшет устройства является автономным и не связан электрическими цепями со схемой устройства;

- устройство содержит лишь один канал

преобразования;

-устройство обеспечивает высокую точность измерения координат вследствие компенсации ветровых воздействий.

Формула изобретения

1.Устройство для считывания графической информации, содержашее планшет, измерительный ультразвуковой излучатель, соединенный с выходом генератора импульсов, измерительный ультразвуковой приемник, подключенный через последовательно соединенные усилитель, триггер и логический элемент И ко входу счетчика, эталонные излучатель и приемник, соединенные с блоком автокоррекции, выход которого подключен к одному из входов логического элемента И, выход генератора импульсов соединен с однмм из установочных входов триггера, от.гичающееся тем, что, с цел1)Ю повышения точности и упрощения устройства, оно содержит ультразвуковые отражатели, одни из которых расположены ортогонально по сторона.м, планшета и акустически связаны с измерительными из,1учателем и приемником,

а другой акустически связан с эталонны.ми излучателем и приемником, и блок временной задержки, первый вход которого подключен к генератору импульсов, второй вход - к выходу б.чока автокоррекции, а выход - к другому установочному входу триггера.

2.Устройство для считывания графической информации по п. 1, отличающееся тем, что в нем блок временной задержки содержит. последовательно соединенные триггер, логический элемент И и делитель частот1,1,

выход которого подключен к одному из установочных входов триггера и к выходу упомянутого блока, первый и второй входы когорого соединены соответственно с другим установочным входом триггера и одним из входов логического элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертпзе:

1 Авторское свидетельство СССР Ло 488231, кл. G Об К И/00, 18.10.71.

2.Авторское свидетельство СССР ЛЬ 517908, кл. G 06 К 11/00, 11.03.74.

3..Авторское свияетольство СССР Ле 525976, кл. G 06 К 11/00. 1974.

J

гз