Устройство для ввода графической информации

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 970406Опубликовано 30.10.82. Бюллетень йе 40Дата опубликования описания 30,10,82 ао делам ызебретеыий н Открытый(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Изобретение относится к автоматике ивычислительной технике и может быть использовано в составе различных систем автоматизированного проектирования,Известны устройства, принцип действии которых основан на использовании электромаг.нитных полей, создаваемых импульсами электрического тока в проводящих координатныхшинах 11.- Известные устройства отличаются хорошимн эксплуатационными качествами, быстродей.ствием, однако им присущи такой существенный недостаток, как невысокая точность,связанная с дестабилизирующими факторами.Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство длясчитывания графической информации, содержащее планшет, выполненный в виде двухвзаимно перпендикулярных систем координатных шин, подключенных к соответствующимкоммутаторам, съемник координат, подключенный к усилителю, нуль-орган, входы ко торого подключены к усилителю и цифроаналоговому преобразователю, а выход соедин. нен с блоком управления, счетчик грубогон точного отсчетов, счетчик операций, подключенный к дешифратору, генератор импульсов, триггер унравления, вентили операциигрубого и точного отсчетов, элементы ИЛИ,причем счетчик точного отсчета входом сое.дннен через формирователь с усилителем,выходами подключен к цифро.аналоговомупреобразователю, а вентили операций вместесо счетчиком операций, дешифратором, триг 1 Огером управления и генератором импульсов,образующие блок управления, связаны скоммутаторами координатных шин и счетчиками грубого н.точного отсчетов 21.15В этом устройстве для формирования кода 1измеряемой координаты производится цоследовательный опрос координатных шин импуль.сами тока с одновременным подсчетом ихчисла на счетчике грубого отсчета до момен.та появления индуктированного сигнала всъемнике координат,Местоположение центра съемника внутришага укладки координатных шин определяется величиной амплитуды сигнала, ащукти970406 3рованного импульсом тока в соответствую.щей координатной шине, при этом цифровой код амплитуды определяется с помощьюцифро-аналогового преобразователя и нульоргана.Недостаток известного устройства состоитв том, что оно ие может обеспечить высокую точность определения координат присчитывании графической информации в условиях изменения толщины носителя графи рческой информации и при наличии другихдестабилизирующих факторов ("краевой эффект", изменение температуры окружающейсреды и т.п.),Цель изобретения - повышение точности 15устройства,Поставленная цель достигается тем, чтов устройство, содержащее планшет, входыкоторого через первый и второй коммутаторы подключены к источнику питания, а 26выходы объединены, индуктивно связанныйс планшетом элемент,.считывания, подключенный к усилителю, выход которого соеди.нен с первыми входами первого и второго,аналоговых блоков памяти, первый и вто Зрой счетчики грубого и первый и второйсчетчики точного отсчетов координат Х и У,блок управления, первый выход которогосвязан с первыми входами первого и второго коммутаторов и с первыми входамипервого и второго счетчиков грубого отсчетаи первого и второго счетчиков точного отсчета, второй, третий и четвертый выходыблока управления соединены с вторым,третьим и четвертым входами первого ком.35мутатора, пятый, шестой и седьмой выхо.ды блока управления соединены с вторым,третьим и четвертым входами второго коммутатора, восьмой и девятый выходы блока управления соединены соответственно с40вторыми входами первого и второго блоков памяти, десятый и одиннадцатый выходы блока управления соединены с вторымивходами первого счетчика точного отсчетаи первого счетчика грубого отсчета соответ43ственно, двенадцатый и тринадцатый выходыблока управления соединены с вторыми входами второго счетчика точного отсчета ивторого счетчика грубого отсчета соответственно, первый вход блока управления соединенс выходом нуль-органа, выходы первого ивторого счетчиков грубого отсчета и выходы первого и второго счетчиков точногоотсчета являются выходами устройства, введены цифро-аналоговый множительный блок,усилитель-формирователь, стабилизатор им. 55пульсов тока и блок элементов И - ИЛИ,первый и второй вход которого соединеныс четырнадцатым и пятнадцатым выходами 4блока управления, а входы группы соединены с выходами первого и второго счет.чиков точного отсчета, выходы блока элементов И - ИЛИ соединены с входами группыцифро-аналогового множительного блока,первый вход которого соединен с выходомпервого блока памяти и входом усилителяформирователя, выход которого соединен свторым входом блока управления, второйвход цифро-аналогового множительного блокасоединен с выходом второго блока памяти,а выход соединен с входом нуль-органа,пятнадцатый выход блока управления соеди.нен с первым входом стабилизатора импульсов тока, второй вход которого соединенс 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 преде.лах шага 1 укладки координатных шин;на фиг, 4 - амплитудно. пространственныехарактеристики и траектории линейного ин.терполирования в условиях наличия дестабилизирующих факторов (иэменения толщиныбумаги, краевого эффекта и др.),Устройство ввода графической информации содержит планшет 1 с координатнымишинами, коммутаторы 2 и 3, блок 4 управ.ления, источник 5 питания, стабилизатор 6импульсов тока, элемент 7 считывания, усилитель 8, счетчики 9 грубого отсчета, 10точного отсчета (для координаты Х), счетчики 11 грубого отсчета и 12 точного отсчета (для координаты У), аналоговые блоки13 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 считываниякоординат в нужную точку планшета 1 опе.ратор нажимает кнопку "Пуск" (на фиг. 1не показана), в результате чего блок 4управления на своих выходах формируетпоследовательность управляющих сигналов.По первому выходу осуществляется сброскоммутаторов 2 и 3 и счетчиков 9 - 12.По второму выходу производится включениетретьего разряда коммутатора 2. По третьему выходу блок 4 управления осуществляетс помощью коммутатора 2 последовательноеподключение к источнику 5 питания коор.динатных шнн вдоль оси Х, при этом одновременно по пятнадцатому выходу осуществляется управление работой стабилизатора 6 индуктированных сигналов, чем достигается оптимальная стабилизация амплитудыи фронта импульсрв возбуждения коордиватных шин, по восьмому выходу - управление работой блока 13, а сигналы по одиннащртому выходу поступают в счетчик 9 грубого отсчета, Коммутация координатных щин и их подсчет (Хгр,) на счетчике 9 грубого 3 отсчета производится до тех пор, пока в элементе 7 считывания координат не индукти. руется сигнал определенной полярности, соответствующий расположению центра съемника слева возбужденной координатной Ш; шины, 16 Индуктированный сигнал, пройдя усилитель 8, запоминается на блоке 13 и через усилитель-формирователь 17 поступает навторой вход блока 4 управления, При этом сигналом с четвертого выхода блока 4 уп: 1 равленчя через коммутатор 2 подключается к источнику 5 питания координатная шн.на Ш; 1,отстоящая от Шшины на расстояние меньшее радиуса г приемной катуш. ки индуктивности элемента 7 считывания 26 координат.Одновременно из блока 4 управления вырабатываютсясигналы по пятнадцатому идевятому выходам, которые управляют работой стабилизатора 6 индуктнрованных сигна.лов и блока 14. Индуктированный при возбуждении Ш, шины сигнал (фиг, 4) имеет полярность, противополохяую полярности ра. нее зафиксированного в блоке 13 сигнала от шины Ш, Этот сигнал запоминается в 30 блоке 4. Так как при выбранном шагеукладки координатных шнн иэ условия 8(г амплитудно пространственную характеристику можно считать квазилинейной с большой сте.пенью точности, то положение центра элемента считывания 7 координат, совмещенного 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 выдаст счетные импульсы на счетчик 10 точного отсчета. При разрешающем уровне на пятнад.патом выходе блока 4 управления кодсчетчика 10 точного отсчета через элементы И - ИЛИ 15 поступает на входы блока 16, на выходе которого напряжение будет изменяться (фиг. 4) от величины Одо2О , по прямой, совпадающей с кваэилиней.ным отрезком амплитудно. пространственной характеристики индуктированного сигнала Переход через нуль (точка А на фиг. 3) изменяющегося напряжения на выходе блока 16 произойдет тогда, когда на счетчике 10 точного отсчета будет стоять код, соответ 35 ствующий расстоянию центра считывающего элемента 7 координат от опорной Шкоординатной шины. В момент перехода через нуль-орган 18 вьщает сигнал, поступающий на первый вход блока 4 управления. Приэтом по пятнадцатому выходу прекращаютвырабатываться сигналы, поступающие всчетчик 0 точного отсчета. Таким образом,коды счетчиков 9 и 10 образуют код координаты Х считываемой точки,Формирование координаты т выполняетсяаналогично при использовании коммутатора3, счетчиков 11 и 12.При изменении толщины бумаги или приналичии друтого дестабилизирующего фактора, амплитуды сигналов, индуктированныхот двух шин, например Ш 1 и Ш; линейно изменяются (фиг. 4), Вместо напря.жений О и О на опорные входы11 2,1блока 16 поступят напряжения О ф и Ои при линейной интерполяции положениецентра съемника 7 координат .не изменится.Таким образом, видно, что влияние большинства дестабилизирующих факторов впредлагаемом устройстве компенсируется,т.е. достигается повышение точности его ра.боты.Реализация устройства в соответствии срассмотренным технологическим решением ноз.воляет повысить точность примерно в 10раз прн значительном диапазоне измененияамплитуд индуктированных сигналов, вызываемого различными дестабилизирующимифакторами (различие в толщине бумаги, краевой эффект, помехи низкочастотных электромагнитных полей, колебания температуры идр.). Одновременно повышается надежностьустройства, так как на основных этапахформирования координаты используетсяфаэовая (энаковая) селекция полезных сигналов. Расчеты показывают, что погреипостьэлектронного узла при формировании координаты по промежуточным данным (О л иО ), получаемым от двух координатныхшин, при современных возможностях нульорганов и качестве блоков 13 и 4 можетбыть сведена к величине порядка 0,01 мм.Возможности точного позиционирования координатных шин реально ограничиваются величиной + 0,075 мм, что в сумме дает погрешность устройства около 1 0,1 мм.Формула изобретенияУстройство для ввода графической инфор. мации, содержащее планшет, входы которого через первый и второй коммутаторы подклю челы 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 бло70406 8шения точности, в него введены цифро-ана.логовый множительный блок, усилитель.фор.мирователь, стабилизатор импульсов тока иблок элементов И - ИЛИ, первый и второйвход которого соединены с четырнадцатыми пятнадцатым выходами блока управления,а входы группы соединены с выходами первого и второго счетчиков точного отсчета, вы.ходы блока элементов И-ИЛИ соединены с 36 входами группы цифро-аналогового множитель.ного блока, первый вход которого соединенс выходом первого блока памяти и входомусилителя. формирователя, выход которого со.единен с вторым входом блока управления, И второй вход цифро-аналогового множительно.го блока соединен с выходом второго бло.ка памяти, а выход соединен с входомнуль-органа, пятнадцатый выход блока уп.равления соединен с первым входом стабили.20 затора импульсов тока, второй вход которого соединен с выходом планшета. 7ков памяти, первый и второй счетчики грубого и первый и второй счетчики точного отсчетов координат Х и У, блок, управления, первый выход которого связан с первыми входами первого и второго коммутатором и с с первыми входами первого и второго счет. чиков грубого отсчета и первого и второго счетчиков точного отсчета, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены с вторым, третьим и четвертым входа. ми 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 соответст. венно с вторыми входами первого и второго блоков памяти, десятый и одиннадцатый вы. ходы блока управления соединены с вторыми входами первого счетчика точного отсчета и первого счетчика грубого отсчета соответствен но, двенадцатый и тринадцатый выходы бло. ка управления соединены с вторыми входами второго счетчика точного отсчета и второго счетчика грубого отсчета соответственно, первый вход блока управления соедюатен с выходом нуль-органа, выходы первого и вто рого счетчиков грубого отсчета и выходы первого и второго счетчиков точного отсчета являются выходами устройства, о т л ичающееся тем,что,сцельюповыИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе251. Чеголин П, М, и др, Автоматизацияпреобразования сложных форм графическойинформации. Минск. "Наука и техника",1973, с, 112-129.2. Авторское свидетельство СССР Ю 466522,Зп кл, 8 06 К 11/00 прототип).