Способ считывания графическойиНфОРМАции и уСТРОйСТВО для ЕгООСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК G06K11/00 

(54) СПОСОБ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для создания акустических- устройств ввода в электронные вычислительные машины (ЭВМ) графической информации, а также при разработках систем автоматики, использующих акустические методы и средства измерения расстояния или координат.

Известны способы считывания графи- ,.. ческой информации, реализованные в устройствах и основанные на том, что в каждом измерительном цикле формируют зондирующий электрический импульс, преобразуют его в ультразвуко- ,5 вые колебания в зоне считывания или на краях поля считывания, формируют импульсную поаледовательность с постоянной частотой следования импульсов, преобразуют ультразвуковые ко- 20 лебания на краях поля считывания или в зоне считывания в электрический измерительный импульс, по моменту появления которого прекращают формирование импульсной последовательности, пропорциональной измеряемой координате, после чего измерительный цикл повторяют 1 , 2 , И и 4 .

Недостатком этого способа являются мапое быстродействие и низкая точность измерения координат.

Малое быстродействие обусловлено тем, что последукнций измерительный цикл всегда может быть начат после того, как закончится предыдущий измерительйый цикл, на который уходит значительное время. Низкая точность считывания обусловлена тем, что частота следования импульсов импульсной последовательности в процессе измерений остается постоянной, в то время как скорость распространения ультразвука в плоскости поля считывания в общем случае изменяется во времени.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является известный способ считывания графической информации, реализованный в устройстве и основанный на формировании в кадцом измерительном цикле зондируьтгщего акустического импульса и электрического измерительного импульса, во временном интервале между которыми, формируют координатную импульсную последовательность.

Известное устройство, реализующее способ считывания графической инфор-мации, содержит электроакустический преобразователь, акустически связанный со звукоприемниками, установлен1-1ЫМИ на краях планшета, измерительные каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных времяимпульсного преобразователя и счетчика, преобразователь скорости распространения ультразвука в частоту тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов время-импульсных преобразователей, другие входы которых соединены с электроакустическим преобразователем СзЗ.

Однако быстродействие известного устройства ограничивается временем, необходимым для измерения максимального расстояния на рабоче;м поле считывания. Последующий измерительный цикл в принципе нельзя начинать раньше, чем закончится предьщущий.

Цель изобретения - повьшение быстродействия считывания гра |ической информации.

Указанная цель достигается в способе считываьшя графической информации, основанном на формировании в каждом измерительном цикле зондирующего акустического импульса и электрического измерительного импульса, в временном интервале между которыми формируют координатную импульсную последовательность, тем, что зондирующий импульс каждого последующего цикла формируют до момента появления электрического измерительного импульса предыдущего цикла, фиксируют первую опорную импульсную последовательность в интервале между двумя электрическими измерительными импульсами и вторую опорную импульсную последовательность в интервале между зондирующими, акустическими импульсами, формируют результирующую импульсную последовательность путем суммирования координатной и первой опорно импульсных последовательностей и вычтания второй опорной импульсной послдовательности и по количеству импудьсов результирующей импульсной последовательности судят о координате считываемой точки.

В устройстве для осуществления способа, содержащем электроакустический преобразователь, акустически связанный со звукоприемниками, установленными на краях планшета, измерительные каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных время-импульсного преобразователя и счетчика, преобразователь скорости распространения ультразвука в частоту тактовых импульсов, выход которого соединен с одними

из входов время-импульсных преобразователей, другие входы которых соединены с электроакустическим преобразователем, указанная цель достигается тем, что каждый измерительный канал

содержит первый и второй дополнительные время-импульсные преобразователи, одни из входов которых подключены к выходу преобразователя скорости.распространения ультразвука в частоту

тактовых импульсов, другие - соответственно с электроакустическим преобразователем и выходом звукоприемника, а выходы - соответственно с прямым и обратным входами счетчика.

На фиг. 1 схематично изображено устройство дпя осуществления предлагаемого способа;„на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

В соответствии с предлагаемым способом для измерения -координаты считываемой точки в измерительном цикле формируют зондирующий акустический

импульс, формируют координатную импульсную последовательность по первому зондирующему импульсу, (фиг.,в ) импульс, по которому прекращают формирование коорданатной импульсной последовательности. В первом измерительном цикле величина координатной импульсной последовательности соответствует значению измеряемой координаты считываемой точки. Однако в отличие от известного способа второй зондирующий импульс (фиг, 2..в) формируют до появления первого измерительного импульса (фиг.2;б), т.е. до окончания координатной импульсной последовательности. Таким образом, зовдирукяций импульс последующего измерительного цикла формируют до измерительного импульса предыдущего цикла. Для определения величины второго отсчета измеряемой координаты необхо димо сформировать импульсную .последо вательность, пропорциональную времен ному интервалу.между вторым зондирую щим и вторым измерительным импульсами. Для этого формируют первую опорную импульсную последовательность, пропорциональную временному интервал между даумя измерительными импульсами (предыдущем и последующим)(фиг.2 суммируют ее с координатной импульсной последовательностью, получая пр этом сз ммарную импульсную последовательность, величина которой пропорциональна времени Топ.+Тнзмь, затем формируют вторую опорную импульсную последовательность, пропорциональную периоду зондирующих импульсов - и вычитают ее из суммарной импульсно последовательности; Величина результ рующей импульсной последовательности пропорциональна времени Топ.+Тизм,Тзонд. ЭтО время равно временному ин тервалу между вторым зондирующим и вторым измерительным X,., импульсами и пропорционально второму отсчету измеряемой координаты X,j . Последующие от счеты определяются аналогично. При неподвижном съемнике. Тизм.Тзрнд. и цоследукшщй отсчет равен предыдущему в соответствии с выражением Х| Трп.+Тизм.-Тзонд. В зависимости от направления движения съемника вдоль измеряемой координаты в процессе считывания изменяется знак выражения (ТизмгТзонд) и тем самым изменяется величина последнего отсчета, измеряемой координаты, т.е. при движении съемника в интервале между двумя зондирукщими импульсами интервал между двумя измерительными импульсами уменьшится или увеличится в зависимости от направления движения (от звукоприемника или к звукоприемнику) Устройство для осуществления способа содержит электроакустический преобразователь (съемник коорданат) 1 звукоприемники (координатные микрофоны) 2 и 3, идентичные измерительные каналы 4 и 5, в состав которых входят время-импульсные преобразователи .6-11 и реверсивные счетчики (координат) 12 и 13, преобразователь 14 скорости распространения ультразвука в час- тоту тактовых импульсов, состоящий из электроакустического преобразователя 16 и электронной 15, звукоприемника схемы 17. Электроакустический преобразователь 1 акустически связ IH со звукоприем- 1шками 2 и 3, подключенными к измерительным каналам 4 и 5 соответственно. Каждый измерительный канал содержит три время-импульсных преобразователя и счетчик координат. Выходы время-импульсных преобразователей в каждом канале соединены со входами счетчика, выход которого является выходом устройства. ,Время-импульсные преобразователи 6 и 7 одним входом соединены с выходом преобразователя 14, другим с выходом соответствующего звукоприемника, третьим - с электрическим преобразователем 1, а выходами - с пря- . мыми счетчиков соответственно 12 и 13. Время-импульсные преобразователи 8 и 9 одним входом соединены с преобразователем 14, другим с электроакустическим преобразователем 1, а выходами - с реверсивными входами счетчиков соответственно 12 и 13, Время-импульсиые преобразователи 10 и 11 одним входом соединены с преобразователем 14, другим - с соот ветствующим звукоприемником, а выходами - с прямыми входами счетчиков соответственно 12 и 13. Электроакустический преобразователь 15 и звукоприемник 16 связаны акустически, расположены один от другого на фиксиро- . ванном расстоянии и подключены к схеме 1 7 . Устройство работает следующим образом., Электроакустический преобразователь преобразует зондирующие импульсы в льтразвуковые волны в зоне считываия . Одновременно он выполняет функию указателя координат. Звукоприемники 2 и 3 преобразуют льтразвуковые волны на краях поля читьшания в измерительные импульсы. Измерительные каналы 4 и 5 формиуют KOfSfn координат. Время-импульсные преобразователи и 7 формируют координатную импульсую последовательность, преобразоваели 8-9 формируют вторую опорную имульсную последовательность, а пребразователи 10 и 11 - первую опорную мпульсную последовательность в канаах 4 и 5 сойтаетственно. Преобразователь 14 имеет излучаель 15 и звукоприемник 16, предназначенные для измерения эталонного рас стояния & эт, и электронную цифровую схему 17, которая в процессе измерения расстояния 8- эт, изменяет выходную тактовую частоту импульсов. Считывание осуществляют следукнцим образом. На поле считьшания закрепляю носитель графической информации, помещают электроакустический преобразователь 1 в зону считывания, совмещают его с точкой изображения, подлежащей считьшанию, и нажимают кнопку, расположенную непосредственно на преобразователе 1 (не показана), При этом формируется первый зондирующий импульс (фиг,2), который возбуждает электроакустический преобразователь В зоне считывания возникают ультра звуковые волны. Одновременно зондиру щим импульсом разрешается время-импульсное преобразование в преобразователях 6 и 7 и на их выходах формируется координатная импульсная последовательность. Как только ультразвуковая волна достигнет звукоприемника 3, на его выходе появится электрический измерительный импульс, который пре:кратит формирование координатной импульсной последовательности на выходе время-импульсного преобразовате ля 7. Записанный при этом в счетчике 13 код, соответствующий координатной импульсной последовательности, может быть передан во внешнее устройство. Он представляет собой значение перво из измеряемых координат. Но на этом работа счетчика не прекр.зщается. На его суммирующий вход поступает перва опорная импульсная последовательност с выхода время-импульсного преобразователя 1I, управляемого измеритель ными импульсами с выхода звукоприемника 3. В момент прихода второго измерительного импульса в счетчике 13 оказывается записанная сумма координатной и первой опорной импульсной последовательности, пропорциональная сумме первой измеренной координаты и пути, пройденному вдоль координатной оси съемником 1 за время между двумя зондирующими импульсами. :Эта сумма превышает значение очередной измеряемой координаты общем случае электроакустический преобразователь I перемещается на величину периода повторения зондирующих импульсов .+Тизм.+Тзояд.( г,2). Поэтому вычитают из полученной импульсной последовательности вторую опорную импульсную последовательность, соответствующую временному интервалу между двумя соседними зондируклцими импульсами. Эту импульсную последовательность формирует преобразователь 9, В результате описанных приемов в реверсивном счетчике 13 оказьшает записанным новое число, соответствующее второй измеренной координате (фиг.2 г). Аналогичные операции осуществляются и в другом измерительном канале. Чтобы операция вычитания из реверсивного счетчика второй опорной импульсной последовательности не занимала дополнительного времени, ее выполняют на один такт. Это осуществляют следующим образом. В момент прихода второго и последующих измерительных импульсов на вычитающий вход соответствующего разряда реверсивного счетчика поступает импульс с преобразователя 9 (или 8), по которому содержимое счетчика уменьшается ровно на величину второй опорной импульсной последовательности. Полученный при этом код передается во внешнее устройство. Таким образом, на выходе устройства коды координат появляются с частотой, равной частоте повторения зондирующих импульсов. Предельное значение величины выигрыша в быстродействии зависит от разрешакядей способности звукоприемников, т.е. способное различить два следующих один за другим акустических сигнала. Эксперименты показывают, что данная величина в импульсных устройствах с воздушной звукопроводящей средой может достигать величины 50. Формула изобретения 1. Способ считывания графической информации, основанный на формировании в каждом измерительном цикле зондирующего акустического импульса и электрического измерительного импульса, во временном интервале между которыми формируют координатную импульсную последовательность, отличающ и и с я тем, что, с целью повьшгения быстродействия, зондирукнций акустический импульс каждого последующего цикла формируют до момента появления электрического измерительного импульса предьщущего цикла, фиксируют первую опорную импульсную последовательность в интервале между двумя электрическими измерительными импульсами и вторую опорную-импульсную последовательность в интервале между зондируюпщми акустическими импульсами, формируют результирующую импульсную последовательность путем суммирования координатной и первой опорной импульсных последовательностей и вычитания второй опорной импульсной последовательности и по количеству импульсов результирующей импульсной пос ледовательности судят о координате считываемой точки.

2. Устройство для осуществления способа по п.1,.содержащее электроакустический преобразователь, акустически связанный со звукоприемниками, установленными на краях планшета, измерительные каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных время-импульсного преобразователя и счетчика, преобразователь скорости распространения ультразвука в частоту тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов время-импульсных преобразователей, другие входы которых соединены с электроакустическим преобразователем, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, каждый измерительный канал содержит первый и второй дополнительные времяимпульсные преобразователи, одни из входов которых подключены к выходу преобразователя скорости распространения ультразвука в частоту тактовых импульсов, другие - соответственно с электроакустическим преобразователем и выходом звукоприемника, а выходы - соответственно с прямым и обратным входами счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Материалы 3-го совместного советско-болгарского семинапа, ИТК

АН БССР - ИТК БАН. Минск, 1976, с.165173.

2.Авторское свидетельство СССР № 488231, кл. G 06 К 11/00, 1976.

3.Авторское свидетельство СССР № 517908, кл. G 06. К П/00, 1976.

4.Авторское свидетельство СССР № 555413, кл. G 06 К 11/00, 1978.

5.Авторское свидетельство СССР №634314, кл. G 06 К 11/00, 1978 (прототип) .