Устройство для ввода графической информации Советский патент 1982 года по МПК G06K11/00 

(54) УСТГОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в составе различных систем автоматнзировашюго проектирования. Известны устройства, принцип действии которых основан на использовании электромагнитных полей, создаваемых нмпульсами элект рического тока в проводящих координатных шинах 1. - Известные устройства отличаются хорошиSffl эксплуатационными качествами, быстродей ствием, однако нм присущи такой существенный недостаток, как невысокая точность, связанная с дестабилизирующими факторами. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для считывания графической информации, содержа щее планшет, выполненный в виде двух взаимно перпендикулярных систем координат ных шин, подключенных к соответствующим I коммутаторам, съемник координат, подключенный к усилителю, нуль-орган, входы которого подключены к усилителю и цифроаналоговому преобразователю, а выход соедч нен с блоком управления, счетчик грубого и точного отсчетов, счетчик операций, подключенный к дешифратору, генератор нмпульсов, триггер управления, вентили операции грубого и точного отсчетов, элементы ИЛИ, причем счетчнк точного отсчета входом соединен через формирователь с усилителем, выходами подключен к цифро-аналоговому преобразователю, а вентили операций вместе со счетчиком операций, дещифратором, триггером управления и генератором импульсов, образующие блок управления, связаны с коммутаторами координатных шин и счетчиками грубого и .точного отсчетов {2. В этом устройстве для формирования кода измеряемой координаты производится последовательный опрос координатных шин импульсами тока с одновременным подсчетом их числа на счетчике грубого отсчета до момента появления индуктированного сигнала в съемнике координат. Местоположение центра сьемника внутри шага укладки коордшитных шин определяется величиной аляшктуды сигнала, индуктированного импульсом тока в соответствующей координатной шине, при этом цифровой код амплитуды определяется с помощью цифро-аналогового преобразователя и нульоргана.

Недостаток известного устройства состоит в том, что оно не может обеспечить высокую точность определения координат при считьгаании графической информ 1ции в условиях изменения толщины носителя графической информации и при наличии других дестабилизирующих факторов (краевой эффект, изменение температуры окружающей с|реды и т.п.).

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее планшет, входы которого через первый и второй коммутаторы подключены к источнику питания, а выходы объединены, индуктивно связанный с планшетом элемент,, считывания, подключенный к усилителю, выход которого соединен с первыми входами первого и второго .аналоговых блоков памяти, первый и второй счетчики грубого и первый и второй счетчики точного отсчетов координат X и Y блок yIIpaвJIeния, первый выход которого связан с первыми входами первого и второго коммутаторов и с первыми входами первого и второго счетчиков грубого, отсчет и первого и второго счетчиков точного отсчета, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены с вторым, третьим и четвертым входами первого коммутатора, пятый, шестой и седьмой выходы блока управления соединены с вторым, третьим и четвертым входами второго коммутатора, восьмой и девятый выходы блока управления соединены соответственно с вторыми входами первого и второго блоков памяти, десятый и одиннадцатый выходы блока управления соединены с вторыми входами первого счетчика точного отсчета и первого счетчика грубого отсчета соответственно, двенадцатый и тринадцатый выходы блока управления соединены с вторыми входами второго счетчика точного отсчета и второго счетчика грубого отсчета соответствно, первый вход блока управления соединен с выходом нуль-органа, выходы первого и второго счетчиков грубого отсчета и выходы первого и второго счетчиков точного отсчета являются выходами устройства, введены цифро-аналоговый множительный блок усилитель-формирователь, стабилизатор импульсов тока и блок элементов И-ИЛИ, первый и второй вход которого соединены с четырнадцатым и пятнадцатым выходами

блока управления, а входы группы соединены с выходами первого и второго счетчиков точного отсчета, выходы блока элементов И-ИЛИ соединены с входами группы

цифро-аналогового множительного блока, первый вход которого соединен с выходом первого блока памяти и входом усилителяформирователя, выход которого соединен с вторым входом блока управления, второй

вход цифро-аналогового множительного блока соединен с выходом второго блока памяти, а выход соединен с входом нуль-органа, пятнадцатый выход блока управления соединен с первым входом стабилизатора импульсов тока, второй вход которого соединен с выходами планшета.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - алгоритм работы блока управления; на фиг, 3 - семейство амплитудно-пространственных характеристик индуктированных сигналов в пределах шага 2 укладки координатных шин; на фиг. 4 - амплитудно-пространственные характеристики и траектории линейного интерполирования в условиях наличия дестабилизирующих факторов (изменения толщины бумаги, краевого эффекта и др.).

Устройство ввода графической информации содержит планшет 1 с координатными

пшнами, коммутаторы 2 и 3, блок 4 управления, источник 5 питания, стабилизатор 6 импульсов тока, элемент 7 считывания, усилитель 8, счетчики 9 грубого отсчета, 10 точного отсчета (для координаты X), счетчики II грубого отсчета и 12 точного отсчета (для координаты Y), аналоговые блоки 13 и 14 памяти, блок 15 элементов И-ИЛИ, цифро-аналоговый множительный блок 16, усилитель-формирователь 17, нуль-орган 18. Устройство работает следующим образом. После установки элемента 7 считывания координат в нужную точку планшета 1 оператор нажимает кнопку Пуск (на фиг. 1 не показана), в результате чего блок 4 управления на своих выходах формирует последовательность управляющих сигналов. По первому выходу осуществляется сброс коммутаторов 2 и 3 и счетчиков 9-12. По второму выходу производится включение третьего разряда коммутатора 2. По третьему выходу блок 4 управления осуществляет с помощью коммутатора 2 последовательное подключение к источнику 5 питания координатных шин вдоль оси X, при этом одновременно по пятнадцатому выходу оеуществляется управление работой стабилизатора 6 индуктированных сигналов, чем достигается оптимальная стабилизация амплитуды и фронта импульсрв возбуждения коордннатных шин, по восьмому выходу - управ ление работой блока 13, а сигналы по один надцатому выходу поступают в счегшк 9 грубого отсчета. Коммутация крординатиых шин и их подсчет (Хгр) на счетчике 9 грубого отсчета производится до тех пор, пока в элементе 7 считывания координат не индукт руется сигнал определенной полярности, соот ветствующий расположению центра съемника слева возбужденной координатной шины Индуктированный сигнал, пройдя усилитель 8, запоминается на блоке 13 и через усилитель-формирователь 17 поступает на второй вход блока 4 управления. При зтом сигналом с четвертого выхода блока 4 уп равленчя через коммутатор 2 подключается к источнику 5 питания координатная ши на Ш,,отстоящая от шины на расстояние меньшее радиуса г приелтой катуш ки индуктивности элемента 7 считывания координат. Одновременно из блока 4 управления вы рабатываются сигналы по пятнадцатому и девятому выходам, которые управляют рабо той стабилизатора 6 индуктированных сигналов и блока 14. Индуктированный при возбуждении сигнал (фиг. 4) имеет полярность, противополоясную полярности ранее зафиксированного в блоке 13 сигнала от шины Ш . . Этот сигнал запоминается в блоке 14. Так как при выбранном шаге t укладки координатных шкн из условия 2 г амплитудно-пространственную характеристику можно считать квазилинейной с большой степенью точности, то положение центра элемента считывания 7 координат, совмешенного со считываемой точкой, соответствует коду, при котором напряжение на выходе блока 16 равно нулю. В соответствии с этим для получения кода точного отсчета блок 4 управления по одиннадцатому выходу вьщает счетные импульсы на счетчик 10 точного отсчета. При разрешаюшем уровне на пятнадцатом выходе блока 4 управления код счетчика 10 точного отсчета через элементы И-ИЛИ 15 поступает на входы блока 16, на выходе которого напряжение будет иэме(фиг. 4) от величины U до няться UOH О прямой, совпадаюшей с квазилинейным отрезком амплитудно-пространственной характеристики индуктированного сигнала. Переход через нуль (точка А на фиг. 3) изменяюшегося напряжения на выходе блока 16 произойдет тогда, когда на счетчике 10 точного отсчета будет стоять код, соответствуюший расстоянию центра считывающего элемента 7 координат от опорной Ш. координатной шины. В момент перехода через нуль-орган 18 вьщает сигнал, поступающий 6« на первый вход шока 4 управления. При этом по пятнадцатому выходу прекращают вырабатываться сигналы, поступающие в счетчик fO точного отсчета. Таким образом, коды счетчиков 9 и 10 образуют код координаты X считываемой топси. Формирование координаты Y вьшолняется аналогично при использовании коммутатора 3, счетчиков 11 и 12. При изменении толщнны бумаги или при наличии другого дестабилизирующего факторе, амплитуды сигналов, индуктированных от двух шин, например Ш и Ш|, линейно изменяются (фиг. 4). Вместо напряженийна опорные входы иП - - .1477 блока 16 поступят напряжения и , и при линейной интерполяции положение центра съемника 7 координат не изменится. Таким образом, видно, что влияние большинства дестабилизирующих факторов в предлагаемом устройстве компенсируется, т.е. достигается повышение точности его работы. Реализация устройства в соответствии с рассмотренным технологическим решением позволяет повысить точность примерно в 10 раз при значительном диапазоне изменения амплитуд индуктирюванных сигналов, вызываемого различными дестабилизирующими факторами (различие в толшине бумаги, краевой эффект, помехи низкочастотных электромагнитных полей, колебания телтературы и др.). Одновременно повышается надежность устройства, так как на основных этапах формирования координаты используется фазовая (знаковая) селекция полезных сигналов. Расчеты показывают, что погреишость электронного узла при формировании координаты по промежуточным даЕшым (Uj, и СП ) получаемым от двух координатных пшн, при современных возможностях нульорганов и качестве блоков. 13 и 14 может быть сведена к величине порядка 0,01 мм. Возможности точного позиционирования координатных тин реально ограничиваются величиной ± 0,075 мм, что Б сумме дает погрешность устройства около ± 0,1 мм. Формула изобретения Устройство для ввода графической информации, содержащее планщет, входы которого через первый и второй коммутаторы подключены к источнику питания, а выходы обьединсны, индуктивно связанный с планшетом элемент считывания, подключенный к усилителю, выход которого соединен с первыми . входами первого и второго, аналоговых блоков памяти, первый и второй грубого и первый и второй счетчики точного отсчетов координат X и Y, Ешок. зшравления первый выход которого связан с первыми входами первого и второго KOMMytaTopoM и с первыми входами первого и второго счетчиков грубого отсчета и первого и второго счетчиков точного отсчета, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены с вторым, третьим и четвертым входами первого коммутатора, пятый, шестой и седьмой выходы блока управления соединены с вторым, третьим и четвертым входами второго коммутатора, восьмой и девятый выходы блока управления соединены соответственно с вторыми входами первого и второго блоков памяти, десятый и одшшадцатый выходы блока управления соединены с вторыми входами первого счетчика тошого отсчета и первого счетчика грубого отсчета соответствен но, двенадцатый и тринадцатый выходы блока управления соедтгены с вторыми входами второго счетчика точного отсчета и второго счетчика грубого отсчета соответственно, первый вход блока управления соед1шен с выходом нуль-органа, выходы первого и второго счетчиков грубого отсчета и выходы первого и второго счетчиков точного отсчета являются выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью новы8шения точности, в него введены цифро-аналоговый множительный блок, усилитель-формирователь, стабилизатор импульсов тока и блок элементов И-ИЛИ, первый и второй вход которого соединены с четырнадцатым и пятнадцатым выходами бпока управления, а входы грзшпы соединены с выходами первого и второго счетчиков точного отсчета, выходы блока элементов И-ИЛИ соединены с входами группы цифро-аналогового множительного блока, первый вход которого соединен с выходом первого блока памяти и входом усилителя-формирователя, выход которого соединен с вторым входом блока управления, второй вход цифро-аналогового множительного блока соединен с выходом второго блока памяти, а выход соедшен с входом нуль-органа, пятнадцатый выход блока управления соединен с первым входом стабилизатора импульсов тока, второй вход которого соединен с выходом планшета. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Чеголин П. М. и др. Автоматизация преобразования сложных форм графической информации. Минск. Наука и техника, 1973, с. 112-129. 2.Авторское свидетельство СССР № 466522, кл. G 06 К 11/00 (прототип).

0. сдрос

vb-

&м. cmpffo

АЗбН

fmbWf

fifl/: / ffll4

cmpoS

/fj т

-

Фиг.1