Устройство для считывания графической информации Советский патент 1982 года по МПК G06K11/06 

I

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам считьшания и ввода графической информашга в электронные вычислительные машины.

Известно устройство для считывания графической информации, которое, с одержит планшет с двумя ортогональными системами токопроводяших координатных шин, соединенных с выходами соответствующих электронных коммутаторов, съемник координат с катушкой, индуктивно связанной с шинами планшета и соеди- енной через усилитель и блок обработки измерительных сигналов с блоком формирования кодов координат, две группы выходов которого соединены со входами электронных коммутаторов 1 3

Недостаток этого устройства состоит в его конструктивной сложности.

Наиболее близко к изобретению устройство, содержащее планшет с двумя ортогональными системами токопроводя- тих координатных шин, съемник координат с катугикой, индуктивно связанной с системами шин, два канала формирования сигналов сдвига фаз, входами соединенные с выходами соответствующих систем токопроводящих шин, два канала формирования кодов координат, каждый из которых вхо П.ОМ соединен с выходом соответствующего канала формирования сигналов сдвига фаз, последовательно соединенные генератор счетных импульсов, делитель частоты,

10 разрядными выходами соединенный с другими входами каналов формирования кодов координат, и полосовой усилитель, выходом соединенныйс катушкой индуктивности съемника координат 23

15

Однако у этого устройства недостаточно высокие точность и надежность.

Цель изобретения - повышение точности и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем,

20 что в устройстве, содержащем планшет с ортогональными системами токопроводяших координатных шин, подключенных к соответствующим формирователям сигналов сдвига фаз, выходы которых соединены со BxonasrfH соответствующих формироватепей кодов координат, делитель частоты, подключенный к генератору счетных импульсов и ко входам, формирователей кодов координат, и блок формирования сигналов возбуждения, один вход которого соединен с делителем: частоты, а выход подключен к съемнику координат, другой вход блока формирования сигналов возбуждения соединен с одним из формирователей сигналов сдвига фаз, при этом блок формирования сигналов возбуждения содержит первый ус1шитель, одир вход которого подключен ко входу блока, дру- гой вход соединен со вторым усилителем, подключенным к амплитудному детектору, вход которого является входом блока, а вь1ход первого усилителя соединен с выходом блока, или блок формирования сигналов возбуждения содержит первый усилитель, соединенный со входом и выходом блока, амплитудный детектор, подключенный ко входу блока и ко второму усилителю, соединенному с одним входом третьего усилителя, другой вход которого подключен ко входу блока, а выход соединен с выходом блска, при этом съемник координат содержит вторую катушку индуктивности, расположенную на одной оси с первой. На фиг. 1 приведена блок-схема уст ройства с одним вариантом конструктивного выполнения блока формирования сигналов возбуждения; на фиг. 2 - то же. с другим вариантом конструктивного выполнения этого блока. Устройство включает планшет 1 с ортогональными системами 2 и 3 токрпроводящих координатных шин, съемник ;4 координат, формирователи 5 и 6 сигналов сдвига фаз, формирователи 7 и 8 кодов . координат, генератор 9 счетных импульсов, делитель 1О частоты, блок 11 фо1 мирования сигналов возбуждения, при это формирователи 5 и 6 содержат конденсаторы 12, векторшлё сумматоры 13, поло совые фильтры 14 и пороговые элементы (амплитудные дискриминаторы) 15. Формирователи 7 и 8 содержат счетчикк 16 и 17 и схемы 18 управления счетчиком периодов, включающие триггеры 19 и элементы И 20 и 21, при этом блок 11 содержит узел 22 преобразования сшнала, включающий второй усилитель 23, амплитудный детектор 24, а также первый усилитель 25. и третий ус 26. Устройство работает следующим образом. В момент включения генератор 9 начинает вырабатывать счетные импульсы. При поступлении указанных импульсов на вход делителя 1О частоты последний вырабатьтает периодический сигнал, который с помощью усилителя 25 блока 11 преобразуется в синусоидальный сигнал электрического тока. Ток, протекая в катушке съемника 4 координат, возбуждает в зоне пространства с центром в точке считывания переменное электромагнитное поле, изменяющееся во времени и в пространстве по синусоидальному закону. Это поле наводит в проводниках синусных и косинусных обмоток обоих систем KOOI динатных шш сигналы ЭДС взаимоиндук- шш. Векторные сумматоры 13 дифференцируют один из этих сигналов и суммируют его с сигналом, поступающим на другой вход. Суммарный сигнал проходит через полосовой фильтр 14 и поступает на вход порогового элемента -15, где преобразуется в меандр, временная задержка переднего фронта, которого относительно переднего фронта выходного сигнала делителя 10 частоты и являет ся величиной фазового сдвига. Код фазового сдвига регистрируется в счетчике 16 путем перезаписи текущего кода из делителя 10 частоты в этот счетчик стробом, формируемым по переднему фронту меандра, поступающего на счет чик 16 с выхода порогового элемента 15. Поскольку координата изменяется много раз в пределах рабочего поля, то номер рамки определяется путем непрерывного анализа переходов через пелые периоды пространственной частоты. Этот анализ осуществляет схема 18 управления счетчиком 17 (числа периодов), которая на основании анализа состояний старших разрядов счетчика 16 (сдвига фаз) фиксирует момент его перехода из состояния максимального заполнения., в нулевое или наоборот. При этом в реверсивный счетчик 17 либо заносится единица, либо вычитается из него. Для измерения координат произвольной тючки изображения в предлагаемом устройстве допускается отрыв съемника от поверхности планшета и перемещение его над поверхностью в зону считывания. Это стало возможным благодаря наличию в устройстве замкнутой цепи автоматического регулирования-, образованной элементами 25, 4, 3, 13, 14 и 24. ABTOMatHHecKoe регулирование, осуществляется следующим образом. При расположении съемника 4 коорьдинат на поверхности планшета амплитуд суммарного периодического сигнала остается постоянной и характеризуется некоторой величиной. При этом на выходе амплитудного детектора 24 блока 11 формируется постоянное напряжение, пропорциональное этой величине. Это напряжение поступает на вход усилителя 23, на другой вход которого подается напряжение смещения. При отрьгае съемника координат от поверхности планшета, наводимая на систему 3 ЭДС, уменьшается и амплитуда сигнала на выходе детектора .24 падает. Как только это напряжени уменьшается ниже напряжения смещения, на выходе усилителя 23 блока 11 появл ется сигнал, поступающий на управлякици вход усилителя 25. При этом ток на выходе усилителя 25 увеличивается и соо-г ветственно увеличится наводимая съемни ком координат ЭДС. При опускании съем ника на планшет наблюдается обратная картина : увеличивается сигнал на выходе фильтра и соответственно на выходе детектора 24 блока 11, что приводит к уменьшению выходного сигнала усилителя 23 н уменьшению тока в катушке съемника координат до номиналърного. Экспе-риментальные испытания опыт ного образца с таким принципом действия показали, что без ухудшения метро- логических характеристик и нарушения однозначности в изменении координат устройство допускает подъем съемника на высоту до Ю см. В большинстве случаев эта величина оказывается достаточной. . . В этом случае, когда необходимо создать устройство, допускающее подъем съемника коордииат на высоту более Юсм его строят по функциональной схеме, изображенной на фиг 2. Во втором варианте устройства в отличие от первого для создания мощного электромагнитного поля, обеспечивающего надежную связь съемникакоординат с системой шин на больших расстояниях, используются дополнительные катушка индуктивности и полосовой усилитель. При этом по$юляе1 ся возможность широко варьировать параметрами дополнительной ка .ушки (ее диаметром, числом витков, индуктивностью), поскольку она не участвует в измерительном процессе, в то время как в первом варианте параметры катушки 9 866 жестко связаны с параметрами рамок систем координатных шин, что обусловлено необходимостью обеспечения М1П1Имальнрй методической погрешности преобразования перемещение - код. При этом основная катушка индуктивности работает самостоятельно только при расположении съемника на поверхности планшета. При подъеме съемника на высоту 2-5 мм, которая определяется напряжением смещения, подаваемым на усилитель 23 блока 11, включается цепь автоматического регулирования, образованная дополнительной катушкой индуктивности, системой 3, векторным сумматором 13, фильтром 14, блоком 11 и уси лителем 26. Работа этой замкнутой системы ничем не отличается от работы такой же системы в устройстве, изображенном на фиг. 1. В отличие от первого варианта устройства во втором основная катушка индуктивности несет лишь метрологическую функцию и по всем параметрам согласована с параметрами систем координатных шин. Дополнительная катушка индуктивности при этом строится из соображений получения максимального, электромагнитного поля. При отрыве съемника координат от поверхности планшета электромагнитное поле излучают обе катушки. При этом параметры съемника оказьшаются несогласованными с параметрами систем шин. Но это не приводит к каким-41ибо последствиям, поскольку оператор при . оторванном съемнике координат отсчетов не осуществляет. При опускании съемника на поверхность планшета. автоматическое регулирование выключается,в устройстве устанавливается номинальный режим, осуществляется считывание координат. Введение новых конструктивных связей, а также нового, конструктивного выполнения блока формирования сигналов возбуждения позволяет существенно повысить точность и надежность устройства. Формула изобретения Устройство для считывания графической информации, соде|)жащее планшет с ортогональными системами токопроводящих координатных шин, подключенных к соответствующим формирователям сигналов сдвига фаз, выходы которых соединены со входами соответствующих формирователей кодов координат, делитель частоты, подключенный к генератору счетных ймпутэсов и ко входам формирователей кодов координат, и блок формирования дигналов возбуждения, один вход которо. То соединен с делителем частоты, а вы ход подключен к съемнику координат, отлипающеес я тем, что, с ивлью повышения точности и надежности устройства, в нем другой вход блока формирования сигналов возбуждения соединен t одним из формирователей сигналов сдзю га фаз. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш 8 е с я тем, что блок формирования сигналов возбуждения содержит первый усилитель, один вход которого подключен ко входу блока, другой вход соединён со вторым усилителем, подключенным к амплитудному детектору, вход которого является входом блока, а выход первого усилителя соединен с выходом блока. 3. Устройство по п. 1, о т л и ч а гага е е с я тем, что блок формирования сигналов возбуждения содержит первый усилитель, соединенный со входом и вы« ходом блока, амплитудный детектор, подключенный ко входу блока и ко второму усилителю, соединенному с одним входом третьего усилителя, другой которого подключен ковхоод- блока, а выход со. единен с выходом блока, при этом съемник координат содержит вторую катушку индуктивности, расположенную на одной оси с первой Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 549819, кл. GO6 К 11/ОО, 1974. 2.Патент США М , кл. 178-19, бпублик. 1974 (прототип).

7V

г.1