Устройство для кодирования чертежей печатных плат

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ Союз Советскнк Сфцнаактнческна Васп убамк(22) Заявлено 23.03.79 (21)27403с присоединением заявки Йо 2 есударстаонныЯ коинтст СССР не Аман нзобретсння н етнрытнЯ23)Приоритетовано 230181. Ьюллетень М 31 Д)(681. 32 2(088.8) таопубликованияописаиня 23,2) Авторыизобретения В,И. Киселев, В.П. Федоров, А.В ихонов ов иИе Т71) Заявител УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ ЧЕРТЕЖЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТинат ам и диффере1 и 21.ком таких устройстнные функциональныбусловленные тем,не обеспечивают автывания и распознартежей печатных двум коорд щий блок 1 Недостат ся ограниче можности о устройства ческого счи элементов чев являю е воэчто эти томативаиияплат. или черя одним . моментовплат, проиэ- ство тного устройства кодировании аботать только м режиме, т.е. при астии оператора ия, когда онНед являет чертеж в полу .непаср в проц статком изве я то., что пр й она может втоматйческо дственном уч ссе кодироваИзобретение относится. к областИ автойатикн и вычислительной техники и может быть использовано в автоматизированных системах проектирования печатных плат.Кодирование исходных данных .с первичного носителя - эскизатежа печатной платы являетснз наиболее ответственныхпрн проектировании печатныхтак как во многом определяетводнтельность системы и качепроектирования.Известны устройства для кодирования чертежей печатных плат, содержащие блоки считывания меток, соединеннйе со счетчиками меток, блок управ- ления, подключенный к координатному фотосчитывающему блоку, блоку установки нулевых координат, блокаМ Сравнения, входы которых соединены с соответствующими регистрами и ечетчиКаин Меток, и через блок редактирования - с блоком памяти и исполнительным блоком, механизм привода:по двум координатам, соединенный со счетчйками меток, блок памяти и логиЧеские элементы И, ИЛИ. Кроме того, известные устройства содержат блоки управления механизмами привода по 10Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому техническому решению является устройство для кодирования чертежей печатных плат, содержащее блок ввода информации, подключенный к блоку управления, соединенному со счетчиками и сделителями частоты, подключенными к соответствующим счетчикам н блоку задания масштаба чертежа, блок задания ШаРа 20 координатной сетки, соединенной с блоком управления и блок ввода информации, подключенный к блоку управленияи счетчикам 3./81 ВНИИП каз 72 130 ал ППП "Натентф, Ф Ужгород, ул. Проектная,Тирам 74Государственного комитет делам изобретеввй и открм Москва, Ж, Раушская на ПодписиСССРипоследовательно, просматривая Фрагменты чертежа на матовом экране и совмещая перекрестие визира с кодируемой точкой задает с пульта необ оди/мые признаки и команды, внводимые совместно с координатами коднруемой точки на пероленту.Такой метод кодирования является довольно трудоемким и требует значительного времени при кодировании чертежей печатных плат. Кроме того, при . таком методе неизбежно возникают ошибки при кодировании.Целью изобретения является повышение бистродействия и надежности устройства путем автоматизации процесса считывания и кодирования. 15э Укаэанная цель достигается тем, .что в известное устройство для кодирования чертежей печатных плат, содержащее блок ввода информации, 3) входы которого подключены к первым и вторым выходам блока управления, соединенного первыми выходами с первыми входами счетчиков, вторые выходы блока управления соединены с первыми входами делителей частоты, вторые входы которых подключены к выходам блока задания масштаба чертежа,блок задания шага координатной, сетки, один выход которого соединей с первым входом блока управления, и блок вывода информации, подключенный первым и вторымн входами соответственно к третьему выходу блока управления и к первым выходам счет-. З 5 чиков, вторые выходы которых соединены со вторыми входамн блока управления, введены блок анализа типа разветвлений. линий чертежа,. блок дешифрации кодов ориентации ливий чертежа, блок .расПоэнавания ФорМы гео О метрических Фигур, преобразователь кодов и коммутатор, подключенный входами к первому выходу блока ввода ин- Формации и к четвертому выходу блока управления, а выходом .- ко входам Д 5 блоков. анализа тина разветвлений линий чертежа, дешиФрации кодов ориентации линий чертежа и распознавания формы геометрических Фигур, виходы которых непосредственно и через пре О образователь кодов соединены с треь-, ми входами блока вывода инФормацни, а также тем, что устройство содержит последовательно включенные Формирователь импульсов и блок коррекции 55 координатаых перемещений, соединенный.вйходом к входомсоответственно с третьим. входом блока управления и другим выходом блока задания шага координатной сехи, вход Формирователя импульсов подключен ко второму 60 виходу блока. ввода информации, кроМе того, тем, что устройство содержит последовательно включен.ые блок зада- ний Формата чертежа н блок сравнения, соединенный входамй и выходамн соот ветственно с первыми выходами счетчиков и четвертыми входами блока управления, причем блок анализа типаразветвлений линий чертежа содержитпоследовательно включенные группу дешираторов, шифратор и буферный регистр, выход которого ооедннен с первым выходом блока, а также элемент ИЛИ-НЕ, выход которого подключен ковторому выходу блока, а входы - к,выходам дешифраторов группы, входыкоторых соединены с первыми входамиблока, вход шифратора подключен ко второму входу блока; блок распознавания Формы геометрических фигур содержит последовательно включенные узелкодирования эталона геометрическихФигур, группу узлов сравнения, шифратор и буферный регистр, соединенный выходом с первым выходом блока,а также элемент ИЛИ-НЕ, соединенныйвыходом со вторым выходом блока,а входами - с выходами узлов сравнения, входы которых подключены кпервым входам . блока, второй входкоторого подключен, ко входу шифратора; преобразователь кодов содержит последовательно включенные группу Формирователей импульсов, элементИЛИ, группу Элементов И, шифратори буферный .регистр, выход которогосоединен с выходом преобразователя,подключенного первыми входами ковходам шифратора, а вторыми входами - ко входам Формирователей импуль. сов группы и элементов И группыр блок коррекции координатных перемещенийсодержит последовательно включенныеинвертор, два элемента И, триггер,дискриминатор длительности импульсов и узел управления, первые и второй выходы которого соединены с выходаМи блока, .а второй выход - со входом инвертора, н лервым входом одногоиэ элемЕнтов И, второй вход которогои вход. другого элейента И подключены и первому входу блока, второй вход которого соединен со входом дискрими" натора. длительности имульсов,йа фиг. 1 схематически изображена .структура устройства на фиг. 2 дискретная сетка, нанесенная на носйтель графической информации, и траектория движейия Фотосчитыэанаего узла по полю чертежа на Фиг. 3 траектории движения Фотосчитывавщего узла при керрекцйи местоположения этого узла относительно линии .дискретной сетки; на Фиг, 4 - восемь векторов возможных направлений (ориентаций линий чертежа; на Фиг. 5 - возМожные типы разветвлений линий чертежа; на Фнг,6 - реальное иэабражение контактных площадок на печатной плате; на Фиг. 7 - условные иэображе" ния контактах площадок на чертеже; на Фиг. 8 в : расположение чувствительных элементов на рабочем поде .Фотосчитывающего узла; на Фиг, 9 - схема858029 коммутатора сигналов, поступающих с чувствительных элементов фотосчитывающего узла; на фиг. 10 - схема блока анализа тила разветвлений линий чертежа; на фиг. 11 - схема блока дешифрации кодов ориентации линий чертежа; ,на фиг. 12 - схема. блока распознавания форйы геометрических Фигур; на фиг.13 - схема преобразователя кодов;.Иа Фиг. 14 - схема блока вывода инФормации; на Фиг. 15 - схема блока коррекции координатных перемещений иа фиг. 16 - схема блока сравнения и подключенного к нему блока задания формата чертежа.Устройство для кодирования чертежей печатных плат (фиг. 1) содержит планшет 1, фотосчитывающий узел 2, механически связанный через координатный механизм 3 перемещения с шаговыми приводами 4, узлы 5 управления шаговыми приводами 4, блок б управ ления, делители 7 частоты, счетчики 8, Формирователь 9 импульсов сигналов дискретной сетки, блок 10 коррекции координатных перемещений, блок 11 задания шага координатной сетки, р 5 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 Формата чертежа.На фиг. 1 тонкими линиями обозначены управляющие связи, двойными линияье - информационные связи.Информационные выходы 21 фотосчитывающего.узла 2, по которым поступают сигналы с фоточувствитеьных элементов (фиг. 8), подключены ко входам коммутатора 13 сигналов.Выход 22 Фотосчитывающего узла 2, с которого поступает сигнал с центрального фоточувствительного элемента,подключен ко входу формирователя 45 9Первый и второй управляющие выходи 23 и 24 блока б управления подключены ко входам управления реверсом узлов 5 управления щаговыми приводами 4 и координатных счетчиков 8, информационные выходы 25 и 26 которых соединены с одним из выходов блока 18 вывода информации, а выходы 27 и 28 и реполнения счетчиков 8 подклю чены к первому и второму выходам блока 6 управления. К третьему и четвертому входам 29 и 30 блока б подключены выходы блока 10 коррекции координатных перемещений, Фотосчитывающего узла 2 и блока 11 задания шага ФО координатной сетки. Выходы 31 и 32 .блока 19 сравнения соединены соответственно с пятым и шестым входами :,блока б управления, третий управляющий внкод 33 которого подключен ко б 5 6входу разрешения коммутатора 13 длясигналов Фотосчитывающего узла 2.Чертеж печатной платы выполияетряна материале с предварительно. нанесенной на него сеткой с заданным шаМгом дискретизации (2 мм 2,5 юц5 мм и др.), а линии чертежа (эскиза)могут иметь только фиксированные направления.,в соответствии с фиг. 4.Элементы чертежа (линии, контактные площадки) располагаются вдоль ли-.ний сетки (горизонтальные и вертикальные,линии) или в узлах сетки(разветвления - фиг, 5, контактныеплощадки - фиг. 6 и 7).На Фиг. 8 а изображено расположение чувствительных". элементов намикрополе фотосчитывающего узла 2,с которых поступают -игналы при проецировании на поверхность микрополяразличных структурных элементов чертежа.Чувствительные элементы фотосчитывающего узла 2 расположены по радиально-кольцевому закону, однакозакон расположения может быть и другой, например в виде квадратичнойматрицы, что не влияет на структуруи состав функциональных блоков устройства.На фиг. 8 б показаны чувствительные элементы, с которых поступаютсигналы при проецировании на поверяность иэображений контактных площадок (фиг. 7 т 4-я позиция слева).На фиг. 8 в изображены чувствительные элементы, с которых поступаютсигналы. при проецировании на поверхность изображений разветвляющихсяпроводников (фиг, 5,4-я позиция слева).На фиг. 8 г. показаны чувствительные элементы, с которых поступаютсигналы при проецировании на поверхность линий (в данном случае подуглом 45 д к горизонтальной оси).,Коммутатор 13 сигналов фотосчитывающего узла 2 (фиг, 9) содержитпороговые элементы 34, на одни извходов которых поступают сигналы сфотосчитывающего узла 2, в на дру"гив - постоянный сигнал с узла 35задания порогового уровня.Выходы элементов 34 подключены ковходам комбинационного логическогоузла 36, иа один из входов которогопо цепи 33 поступает сигнал разрешения от блока б управления,Пороговые элементы 34 совместнос узлом 35 позволяют отселектироватьвходные сигналы по амплитуде, чтообеспечивает помехозащищенность иболее надежную работу устройства. При необходимости пороговый уровень может регулироваться в узле 35.Комбинационный логический узел 36 предназначев для коррекции сигна.лов в случае появления сигналовлогической "1" на светлом фоне илиих пропадания (появления сигналовлогического "Оф) на темном Фоне,что обуславливается дефектами изображения первичного носителя информации (эскиза или чертежа).Инвертирование (коррекция) указанных сигналов (на выходе узла 36)осуществляется путем сравнения ссигналами с других Фоточувствительных элементов, расположенных вокрестности анализируемого элемента.Блок 14 (фиг. 10) содержит дешиф-раторы 37, элемент ИЛИ-НЕ 38, шифра-.тор 39 и буферный регистр 40.Блок 15 (фиг. 11 содержит группу дешифратаров 41,Блок 16 (фиг. 12) содержит группууфилбв 42 сравнения, узел 43 кодирования эталона геометрических фигур,шифратор 44, буферный, регистр 45 и 20эле:ент я ИЛИ-НЕ 46.Преобразователь 17 кодов (Фиг.13)содержит Формирователь 47 импульсов,элемент или 48, группу элементов и49,шифратор 50 и буферный регистр51.Блок 18 вывода информации (Фиг. 14)содержит распределитель 52, ключи53, логический узел 54, узел 55задания кодов символов, элемент ИЛИ56, триггер 57 и элемент И 58.Блок 10 (фиг. 15) содержит узел59 управления, дискриминатор 60 длительности импульсов, триггер 61,элементы И 62 и иивертор 63.Блок 19 сравнения (Фиг. 16) состо-ит нз двух аналогичных узлов сравнения .координат, к которым подключены выходы дешифраторов 64 блока 20,содержащего клавиатуру 65, с помощьюкоторой задается Формат чертежа. . 46Блок 66 ввода информации(фиг, 1)содержит упомянутые выше планшет 1,Фотосчитывающий узел 2, координатный механизм 3 перемещения, шаговыеприводы 4 и узлы 5 управления,Устройство для кодирования чертежей печатных плат работает следуЮщимобразом.Чертеж располагается на рабочемполе планшета 1 и закрепляется оператором таким образом, чтобы линиисетки совпадали с горизонтальным .ивертикальным направлениями движениякоординатного механизма 3 и Фотосчитывающего узла 2.Для удобства оператора варабочем, яяполе чертежа,могут быть предварителвио начерчены или выгравированы вертикальная и горизонтальная координатные оси, относительно которыхпроизводится установка и закрепле- рние чертежа;устройство приводится в исходноесостояние по командам с пульща оператора, связанного с блоком 6 управ;ления (на Фиг. 1 не изображен 3., ИФ По команде "Пуск" с пульта оператора на импульсные входы узлов 5управления шаговыми приводами начинают поступать тактовые импульсы с частотойи ц и в определенные моменты времени Га выходах 23 и 24 формируются команды управления реверсом.При этом шаговые приводы 4, воздействуя через координатный механизм3, перемещают Фотосчитывающий узел 2по рабочему полю планшета 1, т.е, осуществляется сканирование чертежа печатной платы по траектории, изображенной на Фиг, 2. Направление екаиировання указано стрелками.Для более точной установки Фотосч.тывающего узла 2 относительно линийдискретной сетки, нанесенной на чертеже, в устройстве в режиме настройки используется формирователь 9 сигналов дискретной сетки и блок 10 коррекции координатных перемещенийФотосчитывающего узла 2, один из выходов которого подключен к выходу блока 11 задания шага координатной сетки.В этом режиме Фотосчитивающий узел2 совершает перемещения, траекториякоторых изображена на фиг. 2, приэтом на выходе 33 блока 6 отсутствует сигнал разрешения,На Фиг. За и б показано неотцентрированное положение Фотосчитивающего узла 2 относительно линий координатной сетки, на Фиг. Зв - отцентрйрованное положение, когда коррекцияположения Фотосчитивающего узла ужепроизведена.Формирователь 9 принимает сигналы по цени 22 от центрального Фоточувствительного элемента .узла 2(Фиг. 1) и Формирует его до логических уровней фО" и ф 1 ф.Блок 10 (Фиг. 15) с помощью дискриминатора 60 производит оценку длительностей сигналов при пересеченияхлинии дискретной сетки в прямом иобратном направлениях, т.е, "сверхувнизф и фснизу-вверх" и Формируетна выходах узла 59 соответствующиекоррекции местоположения Фотосчитывающего узла 2, посупающие черезблок 6 и узлы управления шаговымиприводами 4.При равенстве длительностей указанных сигналов коррекция прекращается и устройство переводится в рабочий режим кодирований.В режиме. настройки информация изустройства через блок 18 не выводится,В рабочем режиме кодирования тактовые импульсы частотой Ех ий также команды управления реверсом поступают через делители 7 частоты на счетные и управляющие входы координатных счетчиков 8, которые непрерывно отслеживают коордийаты положенияформула изобретения 1. Устройство для кодирования чертежей печатных глат, содержащее блок ввода информации, входы которого подключены к первыми вторым выходам блока управления,; соединенного первыми выходами с первыми входами счетчиков, вторые выходы блока управления соединеныс первыми входами делителей частоты, вторые входы которых подклюфотосчитывающего узла 2. Частота импульсов, поступающих на входы счетчиков 8, определяется коэффициентомделения делителей 7 частоты, которыйустанавливается с блока 12 заданиямасштаба.5Величина шага координатной сетки задается с блока 11 задания шагакоординатной сетки по выходам 29,а допустивший размер поля сканированиячертежа задается блоком 2 О заданияформата чеРтежа, с клавиатуры 65 которого на блок 19 сравнения поступают значения координат, соотвеТствую-щие заданному формату чертежа (фиг,16).При сравнении этих координат с 15текущими значениями, поступающимис информационных выходов координатных счетчиков 8 по выходам 27 н 28,формируются сигналы сравнения, поступающие в блок 6 управления и проис Оходит переключение узлов 5 управления шаговыми приводами.Блоком 6 контролируются также состояния счетчиков 8 координат по выходам 27 и 28 переполнения.25В процессе сканирования поля чертежа (фиг. 2) на выходах 21 фотосчитывающего узла 2 формируются сигналыфоточувствительных элементов (фиг.8),Чувствительные элементы могут располагаться, например, по радиально-. 30кольцевому закону или в виде квадратной матрицы, что позволяет выделять и распознавать геометрическиефигуры различных форм (прямые линии,разветвления и условные изображения 35контактных площадок).В режиме. считывания с выхода 33блока 6 управления на управляющийвход коммутатора 13 сигналов фотосчитывающего узла 2 поступает разрешаю Ощий потенциал.Различие .в уровнях сигналов устанавливается в блоке 13 (фиг. 9) который формирует на своих выходахсовокупность логических сигналов двухуровней фО" и ф 1",Сформированные в блоке 13 сигналыпоступают далее на блок 14 анализатипа разветвлений линий чертежа,блок 15 дешифрации кодов ориентацийлиний чертежа и блок 16 распознавания формы геометрических фигур.В блоке 14 (фиг. 10) производитсяидентификация типа разветвлений(Фиг, 5) и на.его выходах формируется укороченный код типа разветвле- З 5ния в узлах дискретной сетки, поступающей в преобразователь 17 кодов.В блоке 16 (Фиг. 12) производитсяидентификация типов контактных площадак, устанавливается их принадлеж- цность к той или иной форме и формируется укороченный код формы контактной площадки и сигнал наличия изображения контактной площадки в узлахдискретной сетки, поступакиций в пре обрвэователь 17 кодов (фиг. 13) фор,мирует на своих выходах информациюпри сканировании фотосчитывающего узла 2 вдоль линий чертежа только лишьв определенные моменты, например вначале линии, передавая информациюот 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 блока6 управления с помощью элементов иузлов 52-58 формирует кадр информации.,заданной структуры и выводитего на носитель (перфоленту, магнитную пленку н др) ил 1 передает данные во внешнее устройство.Таким образом, сформированный навыходах блока 18 кадр информациисодержит все данные, необходимыедля полного описания чертежа печатной платы и достаточные для обеспечения последующей обработки и преобразования, например, для получения управляющих перфолент для фотокосрдинатографа (при изготовленииФотошаблона), для автомата сверления. печатных плат и для графопостроителя (при изготовлении контрольногочертежа).Технико-экономический эффект предложения обуславливается тем, чтдустройство позволяет автоматически,беэ участия оператора считать и закодировать чертеж печатной платы, атакже тем, что повышается быстродействие устройства, так как распознавание и кодирование признаков происходит одновременно (параллельно) сопределением координат точек чертежа, в отличие от известного устройства, в котором вывод координат иприз.наков осуществляется последовательно оператором путем поиска и нажатия соответствующих клавиш на пульте. Предлагаемое устройство может быть реализовано на б зе фотокоординатографа или графопостроителя, которые уже имеют основные Функциональные блоки и механические узлы, 8580291. Патент СЮА В 3602638,кл. 178-68, 1971.2, Авторское свидетельство СССРУ 531172, кл. 8 06 К 11/ОО, 1975,3, Фотокоордииатограф фМинск".Техническое описание. Е 11.790.000 ТО,1973. с. 96 (прототип): . чены к выходам блока задания масштаба чертежа, блок задания шага координатнойсетки, один выход которогосоединен с первым входом блока Управления, и,блох вывода информации,подключенный первым и вторыми входами соответственно к третьему выходублока управления и к первым выходамсчетчиков, вторые выходы которыхсоединены со вторыми входами блокауправления, о т л и ч а ю щ е е с ятем, 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, преобразователькодов и коммутатор, подключенныйвходами к первому выходу блока вводаинформации и х четвертому выходу блока управления, а выходом - ко входам Яблоков анализа типа разветвленийлиний чертежа, дешифрации кодов ориентациилиний чертежа, выходы которых непосредственно и через преобразователькодов соединены с третьими входами блока вывода информации.2. Устройство по п.1 , о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно содержит последовательно включенные Формирователь импульсов и блок.коррек"ции координатных перемещений, соеди- фЕненный выходом и входом соответственно с третьим входом блока управленияи другим выходом блока задания шагакоординатной сетки, вход формирователя импульсов подключен ко второмувыходу блока ввода информации.3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с,я тем, что оно содержит последовательно включенные блокзадания Формата чертежа и блоксрав Окения, соединенный входами и выходами соответственно с первыми выхода-,ми счетчиков и четвертыми входамиблока управления.4. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что в немблок анализа типа раэветвлений линий чертежа содержит последовательновключенные группу дешифраторов,.шифратор и буферный регистр,:выходкоторого соединен с первым выводомблока, а, также элемент ИЛИ-НЕ, выходкоторого подключен ко второму выходублока, а входы - к выходам дешифраторов группы, входы которых соединены.с первыми входами блоха, вхоЧ шиф-.ратора подключен ко второму входублока,5. Устройство по п,1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что в нем блокраспознавания форин геометрическихФигур содержит последовательно включенные узел кодирования эталонагеометрических фигур, группу узловсравнения, шифратор и буферный регистр, соединенный выходом с первымвыходом блока, а также элемент ИЛИНЕ, соединенный выходом со втбрьанвыходом блока, а входами - с выходами узлов сравнения, входы которыхподключены к первым входам блока,второй вход которого подключен ковходу шифратора.6. Устройство по п. 1, о т л ич а,ю щ е е с я тем, что в нем, преобразователь кодов содержит последовательно включенные группу формирователей импульсов, элемент ИЛИ,группу элементов И, шифратор и буферный регистр, выход которого соединенс выходом преобразователя, подключенного первыми входами ко входам шифратора, а вторыми. входами - ко входам Формирователей импульсов группы 1и элементов И группы.7. Устройство по п. 2, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что в нем блоккоррекции координатных перемещенийсодержит последовательно включенныеинвертор, дваэлемента И, тригГер,дискриминатор длительности импульсов и узел управления, первые и второй выходы которого соединены с выходами блока, а второй выход - со входом инвертора и первым входом одногоиз элементов И, второй вход которогои вход другого элемента И подключенык первому входу блока, второй входкоторого соединен со входом дискриминатора длительности импульсов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе