Устройство для считывания графической информации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК в 4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТ К АВТОРСКОМУ С Поставленная цель достигается тем,что в известное устройство, содержащее координатный матричный планшетс двумя группами параллельных сетоккоординатных шин, съемник координат,формирователь опорных сигналов, блокуправления, аналоговые коммутаторы,блоки формирования сигналов фазового рассогласования, блоки формирования кодов координат, амплитудныекомпараторы, элементы И, введеныэлемент И, аналоговый ключ и втораясчитывающая катушка индуктивностисъемника координат, индуктивно связанная с первой катушкой съемникакоординат. При этом достигается повышение достоверности считыванияграфической информации путем исключения сбойных ситуаций при считывании информации с носителей, отличающихся по толщине, 9 ил,с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГККТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для ввода графической информации в ЭВМ, например,в составе систем автоматизированногопроектирования. Целью изобретенияявляется повышение достоверностисчитывания графической информации.1451742 Составитель Т. Ничипоровичедактор А. Лежнина Техред А.Кравчук Гирняк Заказ 7083/49 Тираж 667 Подписное ГКНТ ССС ВНИИПИ Государственног 113035в комитета по изобретениям и открытиям при Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 зводственно-по лиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, ПрИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для автоматизированного ввода графической информа 5ции в ЭВМ.Целью изобретения является повышение достоверности считывания засчет исключения сбойных ситуаций присчитывании информации с носителей, 1 Оотличающихся по толщине,На фиг, 1 изображена блок-схемаустройства; на фиг2 - функциональная схема Формирователя опорных сигналов; на фиг, 3 - схема координатного матричного.плашета; на фиг. 4 функциональная схема блока Формирования кодов координат; на фиг,5 -функциональная схема аналоговогокоммутатора; на Фиг, б - Функциональная схема блока управления; нафиг. 7 - функциональная схема блокаформирования сигналов фазового рассогласования; на Фиг. 8 - амплитуднокоординатные характеристики сигналов, снимаемых с выходов, аналоговыхкоммутаторов на фиг. 9 - временныедиаграммы, поясняющие работу мостового переключателя и коммутацию считывающих катушек индуктивности. 30Устройство содержит координатныйматричный планшет 1 с сетками параллельных ортогонально ориентированных, последовательно соединенныхкоординатных шин, формирователь 2опорных сигналов, съемник 3 координат, первый 4 .и второй 5 блоки Формирования сигналов фазового рассог-:ласования, первый 6 и второй 7 блокиформирования кодов координат, блок 8 40управления, первый 9 и второй 10аналоговые коммутаторы, первый 11 ивторой 12 амплитудные компараторы,первый 13 второй 14 и третий 15элементы И и аналоговый ключ 16. 45 Формирователь опорных сигналов содержит генератор 17 тактовых импульсов, первый счетчик 18, формирователь 19 синусоидального сигнала,Координатный матричный планшет содержит сетки 20 - 23 параллельных ортогонально расположенных, последовательно соединенных координатных шин.55Блок формирования кодов координат содержит первую 24 и вторую 25 груп" пы элементов И, регистр 26, второй счетчик 27, элемент 28 управления,четвертый элемент П 29, элемент ИЛИ 30 и элемент 31 задержки.Аналоговый коммутатор содержит распределитель 32 импульсов, первую 33 и 34 и вторую 35 и 36 группы аналоговых ключей, мостовой переключатель 37, первый триггер 38 и первый усилитель 39.Блок управления содержит второй 40, третий 4 1 и четвертый 42 триггеры, кнопку 43, инвертор 44, пятый 45, шестой 46 и седьмой 47 элементы И.Блок формирования сигналов фазового рассогласования содержит резистор 48, конденсатор 49, второй усилитель 50, фильтр 51 и третий амплитудный компаратор 52.Устройство работает следующим образом.При выводе центра съемника 3 координат, совмещенного с магнитной осью первой и второй катушек индуктивности, в считываемую точку графического изображения, расположенную в направлении измеряемой координаты Х(У), например, в -й (3-й) зоне поля считывания, и включении устройства (элементы включения не показаны) генератором 17 тактовых импульсов формирователя 2 опорных сигналов начинает вырабатываться последовательность тактовых импульсов, циклически заполняющая счетчик 18, а на выходах триггеров старшего разряда и предшествующего ему разряда формируются периодические двухуровневые опорные сигналы. При этом в счетчике 27 числа эон блока б(7) формирования кодов координат Х(У) установлен максимальный код, триггеры 40-42 блока 8 управления установлены в нулевое состояние, аналоговый ключ 16 закрыт, аналоговые ключи 33-36 аналогового коммутатора 9(10) также закрыты.Поступая на вход формирователя 19 синусоидального сигнала (выполненного, например, по схеме фильтра первой гармоники опорного сигнала), опорный сигнал, поступающий с выхода триггера старшего разряда суммирующего счетчика 18, преобразуется в синусоидальный сигнал, который с его выхода поступает на первую считывающую катушку индуктивности съемника 3 коорцинат и на вход аналогового ключа 16.3 145 Протекание по первой катушке электрического тока вызывает в окружающем пространстве над сетками 20-23 координатных шин планшета 1 периодическое электромагнитное поле, симметрично распределенное относительно магнитной оси первой считывающей катушки индуктивности.Амплитудно-координатные характеристики (фиг. 8) взаимодействующих систем (первая и вторая считывающие катушки индуктивности и сетка 20(22), а также указанные катушки и сетка 21(23) представляют собой функции, близкие к синусоидальным благодаря выбору их геометрических параметров (радиусы катушек, период укладки сеток 20-23 координатных шин). Поэтомусигналы на выходах сеток 20,21, и22,23 являются практически синусо-идальными функциями пространственнойпеременной Х(У) и времениПоступая на входы блока 4(5) формирования сигналов фазового рассогласования, указанные сигналы векторно суммируются в общей точке соединения резистора 48 и конденсатора 49 канала 4(5). Суммарный сигнал, усиленныйусилителем 50 и отфильтрованный фильтром 51 блока 4(5) представляет собойсинусоидальный сигнал с линейно изменяющейся фазой, пропорциональной удалению центра съемника 3 координат от границы начала -й (3-й) зоны считывания, в пределах которой рас. положена считываемая точка графичес. кого изображения. Сформированный амплитудным компаратором 52 упомянутый сигнал в форме двухуровневого сигнала фазового рассогласования с выхода блока 4(5) поступает на первый вход блока б(7) формирования кодов координат. Пройдя через открытый по первому входу элемент И 29 на управляющий вход блока 24 элементов И, указанный сигнал единичным фронтом заносит содержимое счетчика 18, пропорциональное удалению центра съемника 3 координат от границы начала -й (3-й) зоны с точкой считывания, в соответствующие ячейки регистра 26. Через некоторое время, определяемое параметрами элемента 31 задержки, задержанный сигнал фазового рассогласования поступает на управляющий вход блока 25 элементов И блока 6(7) Формирования кодов координат и заносит содержимое счетчика 27 числа зон1742 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 в остальные ячейки буферного регистра 26. Описанный процесс повторяется синхронно с частотой сигнала фазового рассогласования до момента нажатия оператором на кнопку 43 "Отсчет", по которому производится считывание координат.При нажатии оператором на кнопку 43 "Отсчет" очередной единичный перепад проинвертированного инвертором 44 опорного сигнала, поступающего на третий вход блока 8 управления с информационного выхода (выхода триггера старшего разряда) формирователя 2 опорных сигналов, устанавливает триггеры 40-42 блока 8 управления в единичное состояние. Единичный отсчетный сигнал, вырабатываемый при этом на единичных выходах укаэанных триггеров, подготавливает элемент И 45(46) к пропусканию единичных импульсов опорного сигнала на четвертый вход блока 6(7) формирования кодов координат и на счетный вход аналогового коммутатора 9(10) . При совпадении отсчетного сигнала с единичным уровнем первого по счету импульса опорного сигнала элемента И 45(46) вырабатывается первый по счету единичный сигнал, который поступает на четвертый вход блока 6(7) Формирования кодов координат и через элемент ИЛИ 30 фиксирует в счетчике 27 числа зон нулевой код. Одновременно этот же сигнал поступает на счетный вход аналогового коммутатора 9(10), изменяя состояние распределителя 32 импульсов. При этом включается первая пара из двух групп аналоговых ключей (ключи 33 и 34) и на вход амплитудного компаратора 11(12) через мостовой переключатель 37 и усилитель 39 поступает амплитудно-модулированный сигнал первой зоны считывания, снимаемый с дополнительных выходов а а,(Ь ,Ь,) сетки 20(22) координатных шин (амплитудно-координатная характеристика, отвечающая этому случаю, показана на фиг,8,а).В момент времени, соответствующий первому полутакту первого полупериода импульса опорного сигнала, подключена только первая считывающая катушка индуктивности. Пусть сигнал на выходе аналогового коммутатора 9(10) не достигает установленного уровня опорного напряжения Пь ам5 1451742 плитудного компаратора 11(12). Тогда в течение второго полутакта этого же полупериода импульса опорного сигнала дополнительно коммутируется вторая считывающая катушка индуктив 5 ности (Фиг. В,б),. Подключение второй считывающей катушки индуктивности производится при поступлении на вход аналогового ключа 16 через элемент И 15 единичных сигналов, дважды за период опорного сигнала снимаемых с дополнительного выхода формирователя 2 опорных сигналов (фиг. 9, а,б), Если в течение второго полутакта сигнал на выходе аналогового коммутатора 9(10) также не достигает установленного уровня опорного напряжения амплитудного компаратора 11(12), то на выходах указанных ком" параторов сигнал сравнения не появляется и триггер 40(4 1) остается в исходном состоянии. Поэтому очередным единичным импульсом опорного сигнала, поступающим на четвертый 25 вход блока 6(7) формирования кодов координат и на счетный вход аналогового коммутатора 9(10), к содержи мому счетчика 27 числа зон добавляет ся единица, фиксируя в нем код, соответствующий второй по счету зоне поля считывания в направлении измерения Х(У) . При этом коммутируется следующая пара аналоговых ключей (34,35) аналогового коммутатора 9(10), подключая к входам мостового переключателя 37 дополнительные выходы аа(ЬЬ ) сеток 20(22) координатных шин, причем в дальнейшем при работе устройства все ключи комму тируются попарно со сдвигом на единицу в сторону увеличения с поступлением каждого последующего импульса опорного сигнала. 45 50 55 Описываемый процесс циклически повторяется до того момента, пока один из амплитудно-модулированных сигналов -й зоны поля считывания, снимаемый с -го дополнительного выхода а;(Ь,) сетки 20(22) координатных шин, приведенный к одноименному уровню мостовым переключателем 37 (фиг. 9,в) и усиленный усилителем 39 аналогового коммутатора 9(10), не превысит установленного уровня опорного напряжения Ц, . При этом в дальнейшей работе устройства возможны два случая. Первый случай отвечает положению съемника 3 координат в пределах зоны х (3) с точкой считывания (в част. ном случае х = 3) в направлении измерения Х(У), при котором на выходе амплитудного компаратора 11(12) появляется единичный сигнал сравнения в момент коммутации только первой считывающей катушки индуктивности. К этому моменту в счетчике 27 числа зон блока 6(7) формирования кодов координат зафиксирован код числа 1-1 (3-1). Сигнал сравнения с выхода амплитудного компаратора 11(12), поступая на первый (второй) вход блока, 8 управления, устанавливает триггер 40 (4 1) в нулевое состояние (триггер 40 устанавливается в нулевое состояние на 1-м такте опорного сигнала, триггер 41 - на 3-м), при этом элемент И 45(46) блокирует дальнейшее прохождение импульсовопорного сигнала на счетный входаналогового коммутатора 9(10) и начетвертый вход блока 6(7) формирования кодов координат, а элементом И 47вырабатывается единичный сигнал совпадения, которым триггер 42 устанавливается в нулевое состояние.Единичный сигнал с нулевого и нулевой сигнал с единичного выходов триггера 42 поступают через первый и четвертый выходы блока 8 управлениясоответственно на третий вход блока6(7) Формирования кодов координат ина второй вход элемента И 15, Поэтим сигналам блокируется включениевторой считывающей катушки индуктивности сьемника 3 координат, а элемент И 29 блока 6(7) Формированиякодов координат оказывается подготовленным к пропусканию единичного сигнала фазового рассогласования. Очередными импульсами сигнала фазовогорассогласования, поступающими напервый вход блока 6 (7) формированиякодов координат, элементом И 29 вырабатываются единичные управляющиесигналы, поступающие на управляющийвход блока 24 элементов И и черезэлемент 31 задержки на управляющийвход блока 25 элементов И. Единичнымуровнем сигнала Фазового рассогласованияуснимаемого с выхода элементаИ 29 блока 6(7)формирования кодовкоординат и задержанного схемой 3 1 задержки сигнала фазовогорассогласования, осуществляется пере 145174255 дача кодов сетчика 18 формировате 1ля 2 опорных сигналов и кода счетчика 27 числа зон в соответствующиеячейки регистра 26. К моменту окончания переходных процессов в буферномрегистре 25 каждого канала формирования кодов координат оказываетсязафиксированным код координаты Х(У)считываемой точки графического изображения. На этом формирование истинного значения кодов координаты Х(У)считываемой точки заканчивается.Код координаты Х(У), зафиксированныйв ячейках буферного регистра 26 блока 6(7) формирования кодов координат,состоит из кода младших разрядов,занесенных с выхода счетчика 18 формирователя 2 опорных сигналов, отвечающего расстоянию от считываемойточки до начала границы зоны 1 (3)ее расположения, и кода старших: разрядов, соответствующего расстояниюот оси ОХ (ОУ) координатной системыпланшета 1 до упомянутой границы зоны(3) с точкой считывания,Второй случай соответствует поло.жению съемника 3 координат, при котором на выходе амплитудного компаратора 11(12) появляется единичныйсигнал сравнения в момент коммутациивторой считывающей катушки индуктивности. Это свидетельствует о том,что считываемая точка графическогоизображения находится либо в ближайшей окрестности границы конца -й(3-й) зоны поля считывания планшета 1, либо в ближайшей окрестностиграницы начала (1.+1)-й (3+1)-й зоны(по направлению координаты Х(У),.Имеющая место неопределенность связана с непрерывностью амплитуднокоординатных характеристик (фиг8,де), Для устранения этойнеопределенности в устройстве используетсядополнительная информация о состоянии триггера старшего разряда кодаточного отсчета регистра 26(фиг.8,ж)характеризующего положение считываемой точки относительно границ зоныее расположения. Положению считываемой точки в пределах ближайшей к осикоординат половины каждой зоны считывания отвечает единичное значениесигнала на выходе триггера старшегоразряда инверсного кода точного отсчета, положению, занимаемому считываемой точкой в пределах другой половины каждой зоны считывания - нуле вое значение сигнала указанноготриггера старшего разряда инверсногокода точного отсчета. Исключение не" определенности производится следующим образом.Единичный сигнал сравнения с выхо. да амплитудного компаратора 11(12) и сигнал с выхода триггера старшего дов координат поступают на первый ивторой входы элемента И 13(14). Если при этом на втором входе элемента13(14) присутствует единичный сигнал,снимаемый с инверсного выхода триггера старшего разряда, это свидетельствует о том, что считываемаяточка находится в пределах начала(1+1) -й (3+ 1)-й зоны считывания. 15 Тогда единичный сигнал совпадения сэлемента И 13(14) поступает на пятый вход блока 6(7) формирования кодов координат и далее через элементИЛИ 30 на суммирующий вход счетчика 20 27 числа зон. В результате в счетчике фиксируется код числа(3), отвечающий действительному значениюномера зоны, в пределах которой находится считываемая точка, Если же 25 на втором входе элемента И 13(14)присутствует нулевой сигнал, снимаемый с инверсного выхода триггерастаршего разряда, это свидетельствует о том, что считываемая точка на 30 ходится в пределах конца д-й Ц-й)зоны считывания, которой соответству.ет код числа -1 (3-1), Дальнейшаяработа устройства осуществляетсяаналогично первому случаю. 35 Таким образом, устройство для считывания графическойинформацхи,обладает всеми преимуществами,присущимиустройствам, основанным на фазовых методах считывания координат, и позволяет с высокой .достоверностью считывать ко 45 ординаты точек графических изображений в абсолютных значениях, Предлагаемое устройство работает с перекрытием по зонам, приблизительно сос-,тавляющим д= с 1/2 (фиг.9,г), чтопри ширине зоны й = 25,6 мм составляет около 12 мм, что существеннобольше прототипа ( 1 = 1,5 - 2 мм).Наличие такой широкой зоны перекрытия исключает сбойные ситуации, присущие устройству-прототипу, как от влияния толщины носителя графической информации, так и от влияния краевого эффекта. 10 разряда блока 6(7) формирования ко145174 Формула изобретения Устройство для считывания графической информации, содержащее координатный матричный планшет с двумя группами параллельных сеток, формирователь опорных сигналов, выходом синусоидального сигнала подключенный к первой считывающей катушке съем ,ника координат, индуктивно связанной с координатными сетками планшета, первый и второй блоки формирования сигналов фазового рассогласования, соединенные входами с выходами соот ветствующих групп сеток, первый и второй блоки формирования кодов координат, синхронизирующими входами соединенные с выходами соответствующих блоков формирования сигналов фазо вого рассогласования, информационные входы которых подключены к информационному выходу формирователя опорных сигналов, блок управления, первый выход которого подключен к 25 первым управляющим входам первого и второго блоков формирования кодов координат, первый и второй аналоговые коммутаторы, счетные входы которых подключены соответственно к второму ЗО и третьему выходам блока управления и к вторым управляющим входам первого и второго блоков формирования кодов координат, а информационные входы соединены с дополнительными выходами сеток матричного планшета, первый и второй элементы И, выходы ко 2 1 Оторых соединены с информационными входами соответственно первого и второго блоков формирования кодов координат, первый и второй амплитудные компараторы, информационные входы которых соединены соответственно с первым и.вторым информационными входами блока управления и соответствующими выходами первого и второго аналоговых компараторов, выходы соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к дополнительным выходам соответственно первого и второго блоков формирования кодов координат, третий информационный вход блока управления соединен с информационным выходом формирователя опорных сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности считывания, в него введен третий элемент И, первым входом соединенный с дополнительным выходом формирователя опорных сигналов, а вторым входом соединенный с четвертым выходом блока управления, аналоговый ключ, информационный вход которого соединен с выходом синусоидального сигнала формирователя опорных сигналов, а управляющий вход соединен с выходом третьего элемента И, и вторая считывающая катушка, подключенная к выходу аналогового ключа и концентричес- .ки расположенная относительно первои катушки.