Устройство для кодирования чертежей печатных плат Советский патент 1981 года по МПК G06K11/00 

последовательно,, просматривая фрагме ты чертежа на матовом экране и совмещая перекрестие визира с кодируемой точкой,задает с пульта необчодимае признаки и команды, вывoди ыe со местно с координатами кодируемой точ ки на перфоленту. Такой метод кодирования является довольно трудоемким и требует значительного времени при кодировании чер тежей печатных плат. Кроме того, при таком летоде неизбежно возникают оши ки при кодировании. Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности устройства путем автоматизации процесса считывания и кодирования. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для кодирования чертежей печатных плат, содержащее блок ввода информации, Входы которого подключены к первым и вторым выходам блока управления, соединенного первыми выходами с первыми входами счетчикой, вторые выходы блока управления соединены с первыми входами делителей частоту, вторые входы которых подключены к выходам блока задания масштаба чертеЖ:а,блок задания шага координатной, Сетки, один выход которого соединен с первым входом блока управления, и блок вывода информации, подключенный первым и ВТО1Ж1МИ входами соответствевно к третьему выходу блока управления и к первым выходам счетчиков, вто1яле выходы которых соедине ны со вторыми входами блока управления, введены блок анализа типа разветвлений линий чертежа, блок дешифрации кодов ориентации линий чертежа, блок {распознавания форьйл геометрических фигур, преобразователь кодов и Ко влутатор, подключенный вхо дами к первому выходу блока ввода ин формации и к четвертому выходу блока управления, а выходом - ко входам блоков анализа: типа разветвлений линий чертежа дешифрации кодов ориенTaitHH линий чертежа и распознавания формы геометрических фигур, выходы которалх непосредственно н через преобразователь кодов coeflMHisHbi с трёфьi et входами блока вывода информации, а тем,, чтр устройство содержит последовательно включенные формирователь импульсов и блок коррекции оординат1шх перемещений, соединенный выходом и входом соответственно d третьим входом блока управления и другим выходом блока задания шага координатной сетки, вход форкшровате ля йютульсбв подключен ко второму «ьрсоду блока ввода информаит н, того, тем, что усТройство содержи последовательно включенные блок зада ния формата чертежа и блок сравнения соединённый входами и выхода««ш соответственно с первыми выходами счетчиков и четвертыми входами блока управления, причем блок анализа типа разветвлений линий чертежа содержит последовательно включенные группу дешифраторов, шифратор и буферный регистр, выход которого соединен с первым выходом блока, а также элемент ИЛИ-НЕ, выход KOTODoro подключен ко . второму выходу блока, а входы - к. выходам дешифраторов группы, входы которых соединены с первь 4И входаю блока, вход шифратора подключен ко второму входу блока блок распознавания формы геометрических фигур содержит последовательно включенные уэел кодирования эталона геометрических фигур, группу узлов сравнения, шифратор и буферный регистр, соединенный выходом с первым выходом блока, а также элемент ЙЛИ-НЕ, соединенный выходом со вторым выходом блока, а входами - с выходами узлов сравнения, входа которых подключены к первым входам блока, второй вход которого подключен ко входу шифратора; преобразователь кодов содержит последовательно включенные группу формирователей импульсов, элемент ИЛИ, группу элементов И, шифратор и буферный -регистр, выход которого соединен с выходом преобразователя, подключенное первыми входами входам шифратора, а вторыми входами - ко входам формирователей импуль-; сов группы и элементов И группы; блок коррекции координатных перемещений содержит последовательно включенные инвертор, два элемента И, триггер, дискриминатор длительности импульсов и узел управления, первые и второй выходы которого соединены с выхода в1 , а второй выход - со Входом инвертора, и .первым входом одного из элементов И, второй вход которого и вход другоро элемента И подключены к перво входу блока, второй вход ко тород-о соединен со входом дискрими натора длительнйстл иыул1ьсов. йа фиг. 1 схе-матически изображена структура устрййс ва} на фиг. 2дискретная сетка, нанесенная на носитель графической информации, и траектория движения фЬтосчитыйающего уэла по пойкз чертежа} на фиг, 3 траекторий движения фотрсчитываюваего узла при кор рёКцйи местопояо«ения этого узла относительно лиаия дискретной ceTKHj на фиг, 4 - sfpceMb векторов возможных направлений (ориейтаций) линий чертежа на фи 5 - воз1«южнае разветвлений линий чертежа; на фиг.6 - реальное изображение контактных плсвдадоЛ нз печатной плате; на фиг. 7 - условные изображения контактйых площадок На чертеже ; на фиг. 8 - .расположение чувствительных элементов на рабочем поле фотосчитывающёго узла; на фиг. 9 - схема колвлутатора сигналов, поступакяцих с чувствительных элементов фотосчитыв ющего узла; на фиг. 10 - схема блок анализа типа разветвлений линий чер тежа; на фиг. 11 - схема блока деиш рацйи кодов ориентации линий чертеж .на фиг. 12 - схема блока распознавания форгал геометрических фигур; на фиг. 13 - схема преобразователя кодов; йа фиг. 14 - схема блока вывода информации ; на фиг. 15 - схема блока коррекции координатных перемещений} на фиг. 16 - схема блока сравнения и подключенного к.нему блока задани формата чертежа. Устройство для кодирования черте жей печатных плат (фиг. 1) содержит планшет 1, фотосчитывающий узел 2, механически связанный через коорди натный механизм 3 перемещения с шаг выми приводами 4, узлы 5 управления шаговыми приводами 4, блок 6 управления, делители 1 частоты, счетчики 8, формирователь 9 импульсов сигнал дискретной сетки, блок 10 коррекции координатных перемещений, блок 11 задания шага координатной сетки, блок 12 задания масштаба чертежа, коммутатор 13, блок 14 анализа типа разветвлений линий чертежа, блок 15 дешифрации кодов ориентации линий чертежа, блок 16 распознавания формы геометрических фигур, преобразователь 17 кодов, блок 18 вывода информации, блок 19 сравнения и |блок 20 задания фермата чертежа. На фиг. 1 тонкими линиями обозначены управляияаие связи, двойными линаялш - информационные связи, Информационные выходы 21 фотосчитывагавего узла 2, по которым поступгшт сигнсшы с фоточувствите ъных элементов (фиг. 8), подключены ко входам коммутатора 13 сигналов. Выход 22 фотосчитывакйцего узла 2, с которого поступает сигнал с центрального фоточувствительного элемента подключен ко входу формирователя .9. . Первый и второй управлянадие выходы 23 и 24 блока 6 управления подключены ко входам управления реверсом узлов 5 управления шаговыми приводами 4 и координатных, счетчиков 8 информационные выходы 25 и 2б. соединены с одним из выходов блока 18 вывода информации, а выходы 27 и 28 переполнения счетчиков 8 подклю чены к первому и второму выход|ЕШ1 бло ка 6 Управления. К третьет1у и четвер тому входам 29 и 30 блока б подключены выходы блока 10 коррекции коор динат{шх перемещений, фотосчитьавающего узла 2 и блока 11 задания шага координатной сетки. Выходы 31 и 32 блока 19 сравнения соединены соответственно с пятым и шестым йхоДами |блока 6 управления, третий управляюадй выход 33 которого подключен ко входу разрешения коммутатора 13 для Сигналов фотосчитывающего узла 2. Чертеж печатной платы выполняется на материале с предварительно нанесённой на него сеткой с заданным шам- гом дискретизации (2 мм; 2,5 } 5 мм и др.), а линии чертежа (эскиза) могут иметь только фиксированные направления, в соответствии с фиг. 4. Элементы чертежа (линии, контактные площадки) располагаются вдоль линий сетки (горизонтальные и вертикальные, линии) или в узлах сетки (разветвления - фиг. 5, контактные площадки - фиг. 6 и 7). На фиг. 8а изображено расположение чувствительных-: элементов на микрополе фотосчитывающего узла 2, с которых поступают игналы при проецировании на поверхность микрополя различных структурных элементов чертежа. Чувствительные элементы фотосчитывающего узла 2 расположены по радиально-кольцевому закону, однако закон расположения может быть и другой, например в виде квадратичной матрицы, что не влияет на структуру и состав функциональных блоков устройства. На фиг. 8б показаны чувствительные элементы, с которых поступают сигналы при проецировании на поверхность изображений контактных площадок (фиг. 7-,- 4-я позиция слева). На фиг. 8в изображены чувствительные элементы, с которых поступают СИГНАЛЫ, при проецировании на поверхность изображений разветвляющихся проводников (фиг. 5,4-я позиция слева). На фиг. 8г показаны чувствительные элементы, с которых поступают сигналы при проецировании на поверхность линий (в данном случае под углом 45 к горизонтальной оси). , Коммутатор 13 сигналов фотосчитывающего узла 2 (фиг. 9) содержит пороговые элементы 34, на одни из входов которых поступают сигналы с фотосчитывающего узла 2, а на другие - постоянный сигнал с узла 35 задания порогового уровня. Выходы элементов 34 подключены ко входам комбинационного логического узла 36, на один из входов KOTOiporo по цепи 33 поступает сигнал разреения от блока 6 управления. Пороговые элементы 34 совместно с узлом 35 позволяют отселектировать ходные сигналы по амплитуде, что беспечивает Помехозащищенность и олее надежную работу устройства. При необходимости прроговый уроень может регулироваться в узле 5. . . Комбинационный логический узел 6 предназначен для коррекции сигна

лов в случае появления сирналов логической 1 на светлом фоне или их пропадания (появления сигналов логического О) на темном фоне, что обуславливается дефектами изображения первичного носителя информации (эскиза или чертежа).

Инвертирование (коррекция) указанных сигналов (на выходе узла 36) осуществляется путем сравнения с сигналами с других фоточувствительных элементов, расположенных в окрестности анализируемого элемента. Блок 14 (фиг. 10) содержит дешифраторы 37, элемент ИЛИ-НЕ 38, шифратор 39 и буферный регистр 40.

Бл:ок 15 (фиг. 11) содержит группу дешифраторов 41.

Блок 16 (фиг. 12) содержит группу учлйв 4,2 сравнения, узел 43 кодирования эталонагеометрических фигур, шифратор 44, буферный.регистр 45 и л ИЛИ-НЕ 46.

Преобразователь 17 кодов (фиг.13) содержит формирователь 47 импульсов, элемент или 48, группу элементов и 49, шифратор 50 и буферный регистр 51.

Блик 18 вывода информации (фиг. 1 содержит распределитель 52, ключи 53, логический узел 54, узел 55 кодов символов, элемент ИЛИ 56, триггер 57 и элемент И 58.

Блок 10 (фиг. 15) содержит узел 59 управления, дискриминатор 60 длительности импульсов, триггер 61, элементы И 62 и инвертор 63.

Блок 19 сравнения (фиг. 16) состоит иэ двух аналогичных узлов сравнения координат, к KOTOpbiM подключены выходы дешифраторов 64 блока 20, содержащего клавиатуру в5, с помощью которой задается формат чертежа.

Блок 66 ввода информации(фиг. 1) содержит уп : и1нутые ваше планшет 1, фотосчитывакнций узел 2, координатный механизм 3 перемещения, шаговые приводы 4 и узгаа 5 управления.

Устройство для кодирования чертежей печатных плат работает следукаоим обраэом.

Чертеж располагается на рабочем поле планшета 1 и закрепляется оператором таким обраэом, чтобы линии сетки совпадали с горизонтальным и вертикальным направлвниш ш движения координатного механизма 3 и фотосчитывакхцего узла 2.

Для удоб«зТва оператора налрабочем поле черт. могут быть предварителв но начерчены или .выгравир ованы вертикальная и горизонтальная координатные оси, относительно которых производится установка и закрепление чертежа.

Устройство приводится в исходное состояние по командам с пульяа опе« ратора, связанного с блоком 6 управ;,лвния (на фиг. 1 не изображен..

По команде Пуск с пульта оператора на импульсные входы узлов 5 управления, шаговыми приводами начинают поступать тактовые импульсы с частотой fjt; и fy и в определенные моменты времени на выходах 23 и 24 формируются команды управления реверсом.

При этом шаговые приводы 4, воздействуя через координатный механизм 3, перемещают фотосчитывающий узел 2 по рабочему полю планшета 1, т.е. осществляется сканирование чертежа печатной платы по траектории, изображенной на фиг. 2. направление сканирования указано стрелканет.

Для более точной установки фотосччтыв.ающего узла 2 относительна лин дискретной сетки, нанесенной на чертеже, в устройстве в режиме настройки используется формирователь 9 сигнлов дискретной сетки и блок 10 коррекции координатных перемещений фотосчитывакяцего узла 2, один из выходов которого подключен к выходу блка 11 задания шага координатной сетки.

В этом режиме фотосчитывгисяций узе 2 совершает перемещения, траектория которых изображена нгГ фиг. 2, при этом на выходе 33 блока 6 отсутствует сигнал разрешения,

На фиг. За и б показано неотцентрированнре положение фотосчитывакмдего узла 2 относительно линий координатной сетки, на фиг. Зв - отцентрй- рованное положение, когда коррекция положения фотосчитывающего узла уже произведена.

формирователь 9 принимает сигналы по цепи 22 от центрального фоточувствительного элемента .узла 2 (фиг. 1) и формирует его до логических уровней О и 1.

Блок 10 (фиг. 15) с помощью дискриминатора 60 производит оценку длительностей сигналов при пересечениях линии дискретной сетки в прямом и обратном направлениях, т.е. сверхувниз и снизу-вверх и формирует на выходах узла 59 соответствующие коррекции местоположения фотосчитывающего узла 2, послупанадие через блок 6 и узлы управления шаговыми приводами 4.

При равенстве длительностей указанных сигналов кс рекция прекраща ется и устройство переводится в рабочий режим кодирования.

В режиме, настройки и{:формация из устройства череэ блок 18 на выводится - ,

В рабочем режиме кодирования такЮ товые импульсы частотой tx и fy, А также команда управления реверсом поступают делители 7 частоты на счётн е и управляющие входы координатных счетчиков 8, которые непрерыв45 но отслеживают координаты положения фотосчитывающего узла 2. Частота им пульсов , поступающих на входы счетчиков 8, определяется коэффициентом деления делителей 7 частоты, который устанавливается с блока 12 задания масштаба. Величина шага координатной сетки задается с блока 11 задания шага координатной сетки по выходам 29, а допустимый размер поля сканировани чертежа задается блоком 20 задания формата че{)тежа, с клавиатуры 65 ко торого на блок 19 сравнения поступа ют значения координат cooTsetCTSSTO щие заданному формату чертежа (фиг. 16). При сравнении этих координат с текущими значениями, поступающими с информационных выходов координатных счетчиков 8 по выходам 27 и 28, формируются сигналы сравнения, посту пакнцие в блок 6 управления и проис ходит переключение узлов 5 управления шаговыми приводами. . Блоком 6 контролируются также сос тояния счетчиков 8 координат по выходам 27 и 28 переполнения. В процессе сканирования поля чертежа (фиг.. 2) на выходах 21 фотосчитывающего узла 2 формируются сигналы фоточувствительных элементов (фиг.8 Чувствительные элементы могут ра полагаться, например, по радиальнокольцевому закону или в виде квадратной матрицы, что позволяет выделять и распознавать геометрические фигуры различных форм (прямые линии разветвления и условные изображения контактных площадок). В режиме, считывания с выхода 33 блока б управления на управляющий вход коммутатора 13 сигналов фотосчи 2 Поступает разрешаютывающего узла щий потенциал. Различие .в уровнях сигналов устанавливается в блоке 13 (фиг. 9), который формирует на своих выходах совокупность логических сигналов дву уровней О и 1. Сформированные в блоке 13 сигналы поступают далее на блок 14 анализа типа разветвлений линий чертежа, блок 15 дешифрации кодов ориентации линий чертежа и блок 16 распознавания формы гесшетрических фигур. Б блоке 14 (фиг. 10) производится идентификация типа разветвлений (фиг. 5) и на его выходах формируется укороченный кед типа разветвления в узлах дискретной сетки, поступающей в преобразователь 17 кодов. В блоке 16 (фиг. 12) производится идентификация типов контактных площадок, устанавливается их принадлежность к той или иной форме и формируется укороченный код формы контакт ной площадки и сигнал наличия изображения контактной площадки в узлах дискретной сетки, поступаквдий в прёобразователь 17 кодов (фиг. 13) формирует на своих выходах информацию при сканировании фотосчитываккцего узла 2 вдоль линий чертежа только лишь в определенные моменты, например в начале линии, передавая информацию от блока 15 на один из информационных выходов блока 18 вывода информации. Тем самым устраняется избыточность информации при кодировании линий. Блок 18 (фиг. 14) вывода информации , принимая информационные сигналы от блоков 14, 16 и 17 и от счетчиков 8 координат, а также от блока 6 управления с помощью элементов и узлов 52-58 формирует кадр информации..заданной структуры и выводит его на носитель (перфоленту, магнитную пленку и др.) ИЛ1 передает данные во внешнее устройство. Таким образом, сформированный на выходах блока 18 кадр информации содержит все данные, необходимые для полного описания чертежа печат - ной платы и достаточные для обеспечения последующей обработки и преобразования, например, для получения управляющих перфолент для фотокоординатографа (при изготовлении фотошаблона), для автомата сверления печатных плат и для графопостроителя (при изготовлении контрольного чертежа). Технико-экономический эффект предложения обуславливается тем, чтб устройство позволяет автоматически, без участия оператора считать и закодировать чертеж печатной платы, а также тем, что повышается быстродействие устройства, так как распознавание и кодирование признаков происходит одновременно (параллельно) с определением координат точек чертежа, в отличие от известного устройства, в котором вывод координат и признаков осуществляется последовательно оператором путем поиска и нажатия соответствуквдих клавиш на пульте. Предлагаемое устройство мсжет ыть реализовано на базе фотокооринатографа или графопостроителя, оторые уже имеют основные функциоальные блоки к механические узлы. Формула изобретения 1. Устройство для кодирования чережей печатных глат, содержащее блок вода информации, входы которого подлючены к первым и вторым выходам блоа .управления,; соединенного первыми ыходами с первыми вkoдaми счетчиков, торые выхода блока управления соедиены с первыми входами делителей астоты, вторые входы которых подключены к вь(хрдам блока задания маештаба чертежа, блок задания шага координатной сетки, один выход которого соединен с первым входом блока управления, и бло вывода информации, подключенный первым и вторыми входами соответственно к третьему выходу блока управления и к первым выходам счетчиков, вторые выходы которых соединены со вторыми входами блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности устройства, оно содержит блок анализа типа разветвлений линий чертежа, блок дешифрации кодов ориентации линий чертежа, блок распознавания формы, геометрических фигур, преобразователь кодов и коммутатор, подключенный входами к первому выходу блока ввода информации и к четвертому выходу блока управления, а выходом - ко входам блоков анализа типа разветвлений линий чертежа, дешифрации кодов ориентации линий чертежа, выходы которых непосредственно и через преобразователь кодов соединены с третьикш входами блока вывода информации.

2.Устройство по п,1., о тл йч а ю щ е е с я тем, что оно содержит последовательно включенные формирователь импульсов и блок-Коррекции координатных перемещений, соединенный выходом и входом соответственно с третьим входом блока управления и другим выходом блока задания шага координатной сетки, вход формирователя импульсов подключен ко второму выходу блока ввода информации.

3.-Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит последовательно включенные блок задания формата чертежа и блОксравнения , соединенный входами и выходами соответственно с первыми выхо4ами счетчиков и четрертыми входами блока управления.

4.Устройство по П.1, отличающееся тем, что в нем блок анализа типа раэветвле1)ий линий чертежа содержит последовательно включенные группу дешифраторов, ишфратОр и буфергаай р егистр,: выход которого соединен с первым выходе блока, а. также элемент ИЛИ-НЕ, выход которого подключен ко второму выходу блока, а входы - к выходам дешифраторов группы,входа которых соединены с первыми входами блока, вход лтф-. ратора подключен ко второму входу блока.

5. Устройство по П.1, о т л и , чающееся тем, что в нем блок распознавания формы геометрических фигур содержит последовательно включенные узел кодирования эталона геометрических фигур, группу узлов

0 сравнения, шифратор и буферный регистр, соединенный выходом с первым выходом блока, а также элемент ИЛИНЕ, соединенный выходом со втбршл выходом блока, а входгми - с выходами узлов сравнения, входы которых

подключены к первь входам блока, второй входкоторого подключен ко входу шифратора.

6. Устройство по п. 1, о т л и ча.ющееся тем, что в нем

0 .преобразователь кодов содержит последовательно включенные группу формирователей импульсов, элемент ИЛИ, группу элементов И, шифратор и буферный регистр, выход которого соединен

5 о выходом преобразователя, подключенного первыми входами) ко входам шифратора, а . входанет - ко входам формирователей импульсов группы и элементов И группы.

Q 7. Устройство по п. 2, от л и чающееся тем, что в нем блок коррекции координатных перемещений содержит последовательно включенные инвертор, два элемента И, триггер,

5 дискрИ1данатор длительности импульсов и узел управления, первые и второй выходы которого соединею с выходами блока, а второй выход - со входом инвертора и первым входом одного из элементов И, вторОй вход которого

0 и вход другого элемента И подключены

к первому входас блока, второй вход которого соединен со входом дискриминатора длительности импульсов.

5 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. патент США 3602638, кл. 178-68, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР 531172, кл. G 06 К 11/00, 1975.

3. ФотокоординатОграф Минск-2004.

Техническое описание. Е И.790.000ТО, 1973, с. 96 (прототяп)-.

0tlt.l

ruian

fWfB l/

x1

±T-H:H--f - X

«M.4 Ф Э о f)

И

4wfc7 е о в

-

ФП.Я

блог(вь19в§а umfK MMttiii

Фut1f