Устройство для преобразования координат точек графического изображения в электрический сигнал Советский патент 1979 года по МПК H01L41/10 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в системах, кодирующих графическую информацию.

Известны устройства для измерения л кодирования координат графических изображений, исиользуемые в измерительной технике 1, 2.

Из известных устройств наиболее близким ио технической сущности к предложенному является устройство 3, содержащее генератор имиульсов, выходы которого соединены с излучателями, установленными по двум взаимно перпендикулярным сторонам стеклянного планщета-звукопровода, и двумя входами блока формирования временных координатных интервалов, и пьезоэлектрический ириемник, соединенный с формирователем строб-импульсов, выход которого подключен к двум другим входам блока формирования |Временных координатных интервалов.

Основным недостатком устройств такого типа является иеинвариаптность преобразования к поворотам и паклоиам пьезоприемника.

При повороте пьезоприемника обычно теряется первая полуволна возбуждаемого сигиала, из-за чего возникает погрешность считывания координаты.

Для устранения этого недостатка в устройстве возбуждается высокочастотная поверхностная волна Рэлея, благодаря чему погрещностью от пропаданпя первой полуволны можно пренебречь.

При наклО)1е пьезоприемника изменяется угол, под которым фронт возбуждаемой волны воспринимается акустически контактируемой с звукопроводом-планщетом частью иьезоприемника, что также приводит к погрешности считывания координаты. Чтобы устранить неинвариантность считывания от наклона, в иьезопрпемпике установлена контактная пара, которая включает пьезоприемник только тогда, когда он располагается перпендпкулярно к плоскости планшета.

Прпмененпе высокочастотных поверхностных волн усложняет изготовление устройства из-за трудностей, связанных с возбуждением волн Рэлея, высоких требований к точности изготовления акустических узлов устройств, к чистоте их обработки. В частности, данные требования относятся к изготовлению акустических призм - связуюЩ|Их звеньев между иьезоэлектрическимиизлучателями и звукоироводом. Усложняется также преобразование электрических сигналов с пьезоирпемиика и ухудшается помехоустойчивость устройства.

Цель изобретения - обеспечение ;; п;ариаптпости длительностл временных коо)дипатных интервалов нри нере.ген,1енн:1 лье:()Прнемн1П-:а относительно планн;ета-зву копровода.

Цель доетнгается тем, что излучатели выполнены в виде иьезоэлектрнчеекнх иластш-1 линейных деформаиий, ньезоэлектрнческин нряемннк а кустическнх волн вь но;;не1 в виде металлического трехгранного етержня, иа боковых гранях которого ухреплешл ньезоэлектрнчоехне нластнны, еоедлл чппло с входам фор п1рователя етроб-имнхльсои, выиолнеиного трех анальным е иослед1Эвательио соединенными усилителе:vi н дзухнолунерноднь м вынрямителслг, нодклюленным к одному 113 входов трехвходного сумматора, в каждом канале.

Та.кая конструкция позволяет иеиользовать ннзкочаетотные объемные волны yi:pyгнх деформации.

На фиг. 1 показана схема предложенного устройства; на фиг. 2 -- схема соедниеиия пьезоэлектр ического нриемника с фо;;мирователем строб-импульсов.

Устройство содержит стеклянный Зву ;оцровод (иланшет) 7, излучатели 2 волн, пьезоириемник 3 ультразвуковых воли, формирователь 4 строб-имиульсов момеита приема ультразвуковой волны, генератор 5 гмнульсов возбуждения и управления, формирователь 6 временных координатных нитер в а л о в (тр и г г ср).

Излучате.П ультразвуковых волн выполнены в виде иьезоэлектрических иластинок лине1 ;ных деформаций (например, иолярнзо:ваиных но толншне) н нмеюнгнх акустический контакт с звукопроводом.

Устройство 1аботает следующим образом.

в стеклянном звуконроводе 1 (нланшете) цод действием иьезоэлектрического излучателя 2 (одного из каналов) воз1гнкает бегущая ультразвуковая плоская иоиеречная волна, которая распространяется с постояииой скоростью вдоль оси, перпенди уляриой к сответствующей стороне нланшета. Через время, соответствующее расстоянию пробега фронта бегущей волны от излучателей до места приема, возникает еигнал в виде пачки затухающих во времени синусоцд с частотой резонанса акустической системы пьезокараидаша. Для получения максимального сигнала с пьезоир«емника параметры его акустической системы (стерлсепь с пьезоэлементами) выбираются из условия равенства резонансной частоты последнего частоте резонанса акустической системы планшета.

Электрический сигнал с пьезоприемника подается на формирователь 4 строб-ямпульса, импульс которого как н импульс с генератора 5 имп)-льсов возбуждения и управления подается в формирователь 6 временных координатных интервалов, иклшипш.

)ий В себя два координатных триггера SRтина. Формн х)ванне нормированного имнульса, длительность которого нронорцно: альна координате точки сканнровання но о;и)ой из координат, имеет место на выходе cooTBeTCTiiyioJuero координатного триггера. Црнчем нередннй фро1гг этого имиу.дьса формир ется нри ИОМ01ЦИ нмиульса взвода, возбужденного генератором 5 одновременно с- ;мнульсом, но.чаваемлм ;а льезоэлектричес -;ие излучатели 2, а нмлульс еброса - формирователем 4 строб-имнульсов. Далее длительность импульсов одним из известiibix епособо нреобразуется в цифровой код ;ля носледую н,его зВОда в ЭВМ нлн д,;л вывода на ннднкато).

Цодача нмнульсов е генератора на нзлучателн н тр1;ггеры каждого из коордииатных каналов (X и ) ) осун1ествляется нонеременно с частотой переключения, равной частоте следоваш-ш этих импульсов.

Формирователь строб-импульсов выполнен но трехканальной ехеме (фнг. 2), содержанг,ей последовательно соединенные }тнлители 7, двухполупериодные выпрямители 8 и трехвходовый сумматор. В устройстве ннформативной часть о снг:1ала с ньезонрнемника, из которого формируется стробимпульс, является нередний фронт первой полуволны (регистрнруемый усилителем) начки синусоидальных затухаюнщх колебаний.

Применение трехэлементного ньезоцриемника и формирователя строб-и.мнульса нозволяет получить выходной сигнал, соответствующий совокупности трех выпрямительных и сложенных затухающих синусоидальных напряжений. Такой сигнал обеспечивает инвариантность при новоротах и наклонах ньезопрнемН|Нка относительио плоскости иланшета, так как одновременное умепьщение амнлитуды первой полуволны нанряжения во всех трех каиалах ниже уровня номех практически не имеет места.

Таким образом, предлагаемое устройство для измерения Координат графических изображений позволяет исключить контактную систему, которая является источником донолнительных номех и уменьщает надежность работы устройства, возбул дать низкочастотные ультраакустические волны в звукоироводе - нланщете и тем самым значительно упростить изготовление акустического узла излучатель-звуконровод, а также повысить помехоустойчивость и надежность устройства благодаря относительно высокому значению отношения спгнал/шум (цорядка 10/20) на выходе пьезоприемника из-за сравнительно больщой амплитуды поперечной объемной упругих деформаций в звукопроводе.

Формула изобретения