Устройство для считывания графической информации

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН юр.б 06 К 1/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТВУ ТОРСКОМУ СВИД33, С. А. Ш СФР . 00 )Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт технБелорусской ССР(прототип). ической кибернетики АН .8)3801733, кл. 340-172.5 детельство СССР6 К 11/00, опублик. 1981 80.1112382(54) (57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕС КОЛ ИНФОРМАЦИИ по авт. св.922817, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при считывании графической информации, оно содержит электропневмопреобразователь с трубопроводом, причем сьемник координат содержит вакуумную камеру, соединенную с трубопроводом электропневмопреобраэователя, управляющий вход которого, соединенный с управляющим входом блока формирования координат, подключен к шине управления устройства.1112382 2, Устройство по и, 1, отличающееся тем,что блок формирования координат содержит триггер, два элемента И, последовательно .соединенные первый счетчик, инвертор, регистр, сумматор, схему сравнения и элемент задержки, а также последовательно включенные второй счетчик, первый и второй коммутаторы, узел памяти и узел вывода координат, причем счетный вход триггера является одним из входов блока и соединен с первыми входами элементов И и управляющим входом первого счетчика, разрядные входы которого являются другими входами блока, выходы первого счетчика соединены с одними из входов сумматора, первого ком 1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть ис. пользовано при создании устройств для ввода графической информации в электронные вычислительные машины.Известно устройство для считывания графической информации, содержащее план. шет с двумя ортогональными системами токопроводящих координатных шин, индуктивно связанных со съемником координат и подключенных к одним из входов сумматора, выход которого через фазовый компаратор соединен соответственно с одним из входов последовательно соединенных элемента И и блока формирования координат, последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, полосовой фильтр, подключенный к другому входу фазового компаратора и к усилителю, выход которого подключен к съемнику координат, разрядные выходы делителя частоты соединены с другимн входами элемента И 11.Однако это уСтройство не обеспечивает высокой точности считывания координат. Это обусловлено тем, что взаимодействие цилиндрической катушки съемника координат с парой сдвинутых на четверть периода укладки систем шин принципиально не обеспечивает сохранение синусоидального закона изменения наводимого на них сигнала. В результате сигнал рассогласования фаз опорного и индукцированного сигналов, преобразуемый в устройстве в код координат, является нелинейной функцией перемещения съемника координат относительно координатных шин.По основному авт. св. Юо 922817 известно устройство, содержащее планшет с системами ортогональных токопроводящих координатных шин, индуктивно связанных со съем. ником координат и подключенных к одним мутатора, с вторым и третьим входами элементов И, четвертые входь 1 которых подключены к выходам триггера, другие входы которого соединены 6 выходом старшего разряда первого счетчика, выходы элементов И соедийены с вхбдами второго счетчика, выход элемента задержки подключен к управляющему входу регистра, выход схемы сравнения соединен с управляющим входом первого коммутатора, одни из выходов второго коммутатора подключены к соответствующим входам узла вывода координат, а управляющий вход второго коммутатора, соединенный с управляющим входом узла памяти, является управляющим входом блока. 2из входов двух сумматоров, каждый из которых выходом через фазовый компараторсоединен с одним из входов соответствующих последовательно соединенных элементаИ и блока формирования координат, последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, разрядными выходами соединенный с другими входами элементов И, и полосовой фильтр, подключенныйк другим входам фазовых компараторов иусилителю, выход которого подключен ксъемнику координат, и блок коррекции фа, зовых искажений, входы которого соединеныс разрядными выходами делителя частоты,а выходы - с другими входами суммато 15 ра 121,Недостатком известного устройства является то, что при включении его в составмногопультовой системы, содержащей ЭВМи ряд соединенных с ней по общему каналуустройств ввода-вывода, оно не обеспечиваетвысокой надежности считывания графической информации, поскольку его работа некоординируется ЭВМ. В результате в моментсъема координат графика канал связи сЭВМ может быть занят другими устройства 25 ми и считанная информация не попадет вЭВМ, т. е. будет утрачена.Цель изобретения - повышение надежности при считывании графической информации.Поставленная цель достигается тем, чтоЗО устройство для считывания графической информации содержит электропневмопреобразователь с трубопроводом, причем съемниккоординат содержит вакуумную камеру,соединенную с трубопроводом электропневмопреобразователя, управляющий вход которого, соединенный с управляющим входомблока формирования координат, подключенк шине управления устройства.Кроме того, блок формирования коорди, нат содержит триггер, два элемента И, по. следовательно соединенные первый счетчик, инвертор, регистр, сумматор, схему сравне. ния и.элемент задержки, а также последовательно включенные второй счетчик, первый и второй коммутаторы, узел памяти и узел вывода координат, причем счетный вход триггера является одним из входов блока и соединен с первыми входами элементов И и управляющим входом первого счетчика, разрядные входы которого являются другими входами блока, выходы первого счетчика соединены с одними из входов сумматора, первого коммутатора, с вторым и третьим входами элементов И, четвертые входы которых подключены к выходам триггера, другие входы которого соединены с выходом старшего разряда первого счетчика, выходы элементов И соединены с входами второго счетчика, выход элемента задержки подключен к управляющему входу регистра, выход схемы сравнения соединен с управляющим входом первого коммутатора, одни из выходов второго коммутатора подключены к соответствующим входам узла вывода координат а управляющий вход второго коммутатора, соединенный с управляющим входом узла памяти, является управляющИм входом блока.Предлагаемая конструкция устройства в случае занятости канала связи с ЭВМ обеспечивают автоматическую фиксацию съемника координат на поверхности поля считывания, запоминание в схеме памяти кодов координат точек, считаннь 1 х с момента определения занятости канала до момента полного останова съемника координат на поверхности планшета, выдачу с большой скоростью кодов координат, хранящихся в схеме памяти, в ЭВМ, когда канал связи освобождается, и возврат устройства в обычный режим работы. Это значительно повышает надежность при считывании информациии.На фиг. 1 представлена блок-схема измерительной системы устройства по одной из координатных осей и вакуумной системы прижима съемника координат к носителю; на фиг. 2 - функциональная схема блока формирования координат на фиг, 3 - конструкция съемника координат,Измерительная система устройства содержит синусную и косинусную системы 1 и 2 координатных шин, уложенные в плоскости измерений с постоянным периодом укладки, индуктивно связанные с цилиндрической катушкой съемника 3 координат, подключенной к усилителю 4 тока, вход которого соединен с выходом полосового фильтра 5, генера сэр 6 импульсов, выход которого соединен с входом делителя 7 частоты, выходом подключенного к входу полосового фильтра, сумматор 8, дифференцирующим и сумми 55 Съемник 3 координат (фиг. 3) состоит из окуляра 35, который закреплен в корпусе 36 и является основой для намотки на него катушки 37 и нанесения визира 38, Корпус съемника координат образует камерующим входами подключенный к выходам синусной и косинусной системи 2 координатных шин, а выходом - к фазовомукомпаратору 9, выход которого соединенс первым входом элемента И 10, другиевходы которого подключены к разряднымвыходам делителя частоты, а выходык входам блока 11 формирования кодов координат, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 9, и блок 1210 коррекции фазовых искажений, входамисоединенный с разрядными выходами делителя 7 частоты, а выходами - с входамисумматора 8, содержащего операционныйусилитель 13, конденсатор 14 (дифференцирующий вход), резисторы 5 (суммирующиевходы) и резистор 16 в цепи отрицательнойобратной связи,Электропневмопреобразователь 17 содержит вакуумный насос 18, узел 19 управленияи трубопроводы 20, один из которых соеди 20 нен с вакуумной камерой съемника 3 координатт.Блок 11 формирования кодов координат(фиг, 2) содержит триггер 21, (логические)элементы И 22 и 23, последовательно соединенные первый счетчик 24 (для измерениясдвига фаз), инвертор 25, регистр 26, сумматор 2, схему 28 сравнения и элемент 29задержки, а также последовательно соединенные второй счетчик 30 (числа периодов),первый коммутатор 31, второй коммутатор 32з 0 узел 33 памяти и узел 34 вывода координат.:Счетный вход триггера 21 соединен с выходом компаратора 9, первыми входамн элементов И 22 и 23 и входом управлениясчетчика 24, разрядные входы которого соединены с выходами элемента И О, а выхо 35 ды - с входами инвертора 25, сумматора 27и коммутатора 31, выходы двух самых старших разрядов соединены с вторым и третьимвходами элементов И 22 и 23, а выходпоследнего старшего разряда, кроме того,40 соединен с другими входами триггера 21,выходами соединенного с четвертыми входами элементов И 22 и 23, выходы которыхсоединены с входами счетчика 30. Выходэлемента 29 задержки соединен с управляющим входом регистра 26, Выход схемы 2845 сравнения, кроме того, соединен с управляющим входом коммутатора 31. Одни иэ выходов коммутатора 32 соединены с соответствующими входами узла вывода координат(для сопряжения с ЭВМ), а управляющиевходы коммутатора 32 и узла 33 памятисоединены с управляющим входом узла 19управления электропневмопреобразователя17 и подключены к выходу ЭВМ, 1112382ру 39, из которой воздух откачивается через трубопровод 20. Надежный прижим съемника координат к носителю обеспечивает рези- новая прокладка 40.Устройство работает следующим образом, В момент включения устройства генератор 6 начинает формировать тактовые им. пульсы, следующие через равные интервалы времени, пропорциональные величине установленной дискретности кодового представления измеряемых координат. При поступлении указанных импульсов в делитель 7 частоты последним вырабатывается ряд периодических сигналов с кратными частотами.Первый сигнал из этого ряда (наименьшей частоты) поступает через полосовой фильтр 5 и усилитель 4 тока в катушку съемника координат. Ток, протекая в катушке съемника координат, возбуждает электромагнитное пОле, которое наводит на проводники синусной и косинусной систем шин периодические сигналы. Поступая на дифференцируюший и суммирующий входы усилителя, эти сигналы.векторно суммируются один с другим и одновременно складываются с периодическимисигналами, поступающими на остальныевходы усилителя с выхода блока 12 коррекции. При этом на выходе усилителя 13 формируется результирующий сигнал, которыйпри перемещениях съемника координат свысокой степенью точности сохраняет синусоидальный закон своего изменения.Полученный таким образом сигнал, поступая на вход фазового компаратора 9,сравнивается по фазе с опорным синусоидальным сигналом, поступающим с выходафильтра 5,Сигнал рассогласования фаз с выходакомпаратора 9 поступает в качестве стробирующего сигнала на входы элемента И 10через который код сдвига фаз с делителя 7частоты переписывается в регистр 26 бло.ка 11.Поскольку координата Х от О до своеймаксимальной величины меняется несколькоразв пределах рабочего поля считывания,то номер рамки может быть определен путемнепрерывного анализа переходов фазы черезцелые периоды. В блоке 11 этот анализосуществляет схема управления счетчиком30 периодов, собранная на элементах 21 - 23,)которая на основании состояний старшихразрядов регистра 26 фиксирует момент егоперехода от состояния максимального заполнения в нулевое и наоборот. При этом в счетчик 30 либо заносится единица, либо вычитается из него. Полный код измерений координаты формируется на разрядных выходахсчетчиков 30 и 24, причем код счетчика 30указывает на целое число периодов укладкишин, пройденных съемником координат, акод счетчика 24 - на положение центра катушки съемника координат в одном изпериодов укладки шин, т. е. на дробнуючасть периода,Однако полный код измеренной координаты поступает на выходы коммутатора 31лишь в том случае, когда съемник координатперемещается. Это происходит следующимобразом.Код измеренного фазового сдвига (дробная часть периода укладки шин) записывается в счетчик 24, а инверсный код - в регистр 26.По окончании измерительного циклакоды из счетчика 24 и регистра 26 передаются в сумматор 27. При этом при переме 15щения съемника координат код счетчика 24каждый цикл изменяется, а код регистра 26остается первоначально записанным. Разница чисел, снимаемая с выхода сумматора,сравнивается в схеме 28 сравнения с постоянным числом, задаваемым с пульта опера 20 тора по шине а. Это число определяет шагквантования считываемого изображения.Код регистра 28 в процессе измерений остается постоянным до тех пор, пока код текущей координаты в счетчике 24 не изменитсяна величину шага квантования (величину25константы задаваемои по шине а)При этомосхема 28 сравнения вырабатывает сигналА =В или А )В, где А - разность чисел,поступающая с выхода сумматора; В - константа, задаваемая с пульта оператора,который разрешает передачу текущей координаты на выход коммутатора 3 и осуществляет перезапись новой координаты из счетчика 24 в регистр 26,Коммутатор 31 содержит элемент ИЛИи элементы И, одни входы которых соедине 35 ны с разрядными выходами счетчиков 24и 30, а другие объединены и подключенык выходу элемента ИЛИ, на два входа которого поступают сигналы с выходов схем 28сравнения обоих блоков формирования кодов координат (вторая связь на фиг. 2 не40показана).Электрическая схема блоков формирования кодов координат выполнена таким образом, что для выдачи координат во внешнееустройство достаточно смещения съемникаФ 5 координат в направлении одной из коорди.натных осей на заданный шаг. При этомминимальный шаг квантования выбираетсяиз соображения достаточно детального описания траектории перемещения съемникакоординат и обеспечения возможности достаточно точного восстановления текущих координат на стороне ЭВМ.Если канал связи свободен, то.ЭВМ устанавливает коммутатор 32 в режим.передачикодов координат через узел 34 с ЭВМ. Если55 канал занят, коммутатор переключается исчитываемая информация начинает поступать в узел 33 памяти. Одновременно с сиг.налом занятости канала с помощью электропневмопреобразователя вакуумная камера съемника 3 координат через трубопровод 20 соединяется с вакуумным насосом 18. В результате съемник 3 координат с некоторой задержкой прихватывается в поверхности поля считывания, его перемещение прекращается, а значит, прекращается считывание информации.Как только канал связи освобождается, ЭВМ возвращает коммутатор в исходное состояние, переводит узел 33 в режим считывания информации из памяти и отключает вакуумный насос. Информация, записанная в памяти узла 33 с возможной максимальной скоростью, передается в ЭВМ через узел 34 вывода координат, съем пик 3 координат теряет сцепление с поверхностью планшета, и оператор может продолжать отслеживание контура изображения. Экспериментально установлено, что полная фиксация съемника координат предлагаемой конструкции по сигналу ЭВМ происходит с запаздыванием, не превышающим 0,2 с, Максимальная скорость движения съемника координат при считывании непрерывных контуров равна 20 мм/с. Прнэтом с момента приема сигнала занятости канала до момента останова съемника координат он смещается на величину около 4 мм. Это значит, что если выбранный шаг квантова. ния информации, задаваемый оператором, равен 1 мм, то в схему памяти будет записано лишь четыре значения координат. При шаге считывания в 0,5 мм (самый распространенный шаг квантования при полуавтоматическом считывании) потребуется соответственно память на восемь слов. Таким образом устройство требует минимальных затрат для повышения надежности при считывании,При эксплуатации предлагаемых устройств в составе автоматизированных рабочих мест время прерывания связи обычно незначительно и оператором в процессе ра. боты зачастую не обнаруживается, а ошибки и сбои в процессе считывания полностью исключаются,СоставительТехред И. ВТираж 698И Государственного комитет делам изобретений и откр осква, Ж - 35, Раущская нсПатентэ, г, Ужгород, ул. орректор В.одписноеСССРий