Устройство для считывания графической информации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 018136 А ае а ГОСУДАРСТВЕНИО ДЕЛАМ ИЗОТ КОМИТЕТ ССОРНИЙ И ОТКРЫТИЙИЗОБРЕТЕНИУ ОПИСАНИЕ н овтотононн оондотоооотв(21) 3380909/18-24 ности, ось которой расположена орто- (22) 06.01.82 гонально поверхности планшета, под- (46) 15,05.83. Вюл. 9 18ключенную к выходу Формирователя си- (72) Г.И,Алексеев, Г.Г.Маньшин, нусоидального сигнала, амплитудные И.Е.Масько, Н.Н.Соколов,В,И.щедьков цискриминаторы, выходы которых соеди- И А.И.лысейкоиены с одними из входов блоков Форми" (71) Институт технической кибернети" .рования координат, другие входы котоки АН Белорусской ССР и Опытно-кон- . рых подключены к разрядныа выходам структорское бюро машиностроения при делителя частоты, одним из выходов козаводе . фЭвисторторого соединен с входом формировате- (53) 681,327.12(088,8.). ля синусоидального сигнала, а вход -(56) 1. Патент СШ р 3801733, кл, 340 с,выходом генератора импульсов, о т- :35-38, опублик, 1973. , л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью2. устройство для считывания гра-упрощения устройства, в нем съемник Фической инФормации ЭМ, техничес- . координат содержит две дополнительные кое описание Я 2 М 1,142,002 ТО (прото- ка 1 Ушки индуктивносаи, оси которых тип) . расположены ортогонапьно друг другуи параллельно соответствующим коорд натным осяЪ планшета, причем геомет .(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ риФеские центры катушек индуктивнос ГРАФИЧЕСКОЙ .ИНФОРМАЦИИ, содержащее ти съемника координат. совмещены, вх планшет с системами взаимно ортого- ды дополнительных катушек индуктивн нальных координатных шин, направляю- тй соединены с дополнительным выхрщую, жестко связанную с планшетом, дом Формирователя синусоидального траверсу, кинематически связанную с. сигнала, а выходы систем ортогональнаправляющей и корпусом съемника ин- ных координатных шин планшета нодклю Формации, содержащего линзу с визир-. чены к входам соответствующих ампли ным перекрестием и катушку индуктив-. тудных дискриминаторов.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для ввода графической информации в ЭВМ.Известно устройство для считывания графической информации, содержащее координатный матричный планшет,содержащий в направлении каждой кфдвух осей координат,па ре сетки последовательно соединеннйх координатных шин, блоки анализа, управления )Ои определения координат (1).Недостатки этого устройства заключаются в конструктивной сложностипланшета и схемы обработки считаннойинФормации, а также в том, что устрой 15ство не позволяет считывать координаты точек в абсолютной системе коорди"нат,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для считыванияграфической информации, содержащеепланшет с системами взаимно ортогональных координатных шин по две сетки,шин на каждую координатную ось ),направляющую, жестко свяэанную с планшетом устройства, траверсу, механичес.ки связанную с направляющей, съемниккоординат, кннематически связанныйс транерсой и содержащий линзу с визирным перекрестием и катушку индуктивности, блок управления, векторныесумматоры, входи которых подключенык выходам систем координатных шин, авыходы - к входам амплитудныхдискриминаторов, выходыкоторых соединеныс входами блоков Формирования кодов 35координат, генератор. импульсов, делитель частоты и формирователь синусоидального сигнала, выход которого соединен с катушкой индуктинности съемника координат (2). 40Недостаток известного устройствасостоит в его сложности, обусловленной необходимостью иметь в планшетена каждую координату по две группысистем координатных шин, а также нек торные сумматоры в составе его элект"ронных блоков и узлов.Целью изобретения является упрощение устройства,Указанная цель достигается тем,чтов устройстве для считывания,граФической информации, содержащем планшет с системами взаимно ортогональных координатных шин, направляющую,жестко связанную с планшетом, траверсу,кинематически авязанную с направляющей и корпусом съемника информации,содержащего линзу с визирным перекрестием и катушку иидуктивности,ось которой расположена ортогональноповерхности планшета., подключенную 60к выходу формирователя синусоидального сигнала, амплитудные дискрими"наторы, выходы которых соединены содними из входов блоков Формированиякоординат, другие входы которых под ключены к разрядным выходам делителя частоты, один из выходов которого соединен с входом формирователя синусоидального сигнала, а вход - с ны" ходом генератора импульсовсъемник координат содержит две дополнительные катушки индуктивности, оси которых расположены ортогонально друг другу и параллельно соответстнукщимкоординатным осям планшета, причем геометрические центры всех катушек индуктивности съемника координат совмещены, входы дополнительных катушек индуктивности соединены с дополнительным выходом Формирователя синусои" дального сигнала., а выходы систем ортогональных координатных шин планшета подключены к входам соответстную" щих амплитудных дискриминаторов.На фиг. 1 представлена блок-схема устройстна; на фиг, 2 - схема Формирователя синусоидального сигнала; на фиг. 3 и 4 - взаимное расположение катушек индуктивности съемника координат 1 на фиг. 5 н б - различные нарианты конструкции съемника координат; на фиг. 7 - временная диаграмма сигналон устройства.Устройство (Фиг. 1) содержит координатный матричный планшет 1 с системами 2 и 3 взаимно ортогональных прямолинейных последовательно соединенных координатных шин, блок 4 катушек индуктивности съемника 5 координат, кинематически связанного с транерсой б, кинематически связанной с направляющей 7, жестко закрепленной на координатном планшете 1, генератор 8 импульсон, выход которого подключен к счетному входу делителя 9 частоты, выход одного или двух старших разрядов которого соединен с входом формирователя 10. синусоидальногосигнала,выход синусоидального сигнала и дополнительный ныход квадратурного (косинусоидального) сигнала которого подключены к клеммам а и Б , к дополни- тельна введенным катушкам индуктинности съемника 5 координат, блоки 11 и 12 Формирования кодов координат х(у), содержащие регистр 13(14) для измерения сдвига Фазы, входом поразрядно связанный с другим выходом де" лителя 9 частоты, установочным входом - с выходом первого (второго) амплитудного дискриминатора 15(16), вход которого подключен к выходу системы 2(3) координатных шин, и с первым входомузла 17(18) управления, второй вход которого подключен к выходам двух старших разрядов 13(14), а выходы управлянюцихсигналов -,к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 19(20) числа пе- : риодов ЦиФрами 21 и 22 обозначены выходыкодов считываемых координат Х и у,блоков 11 и 12 формирования кодо% координат.На фиг. 2 представлена схема формирователя 10 синусоидального сигнала с дополнительным выходом квадратур".ного (косинусондального) сигнала, а,также электрическая схема блока 4,к которому он подключен.формирователь 10 (Фиг, 2) содержиттриггер 23, счетный вход которогоподключен к нулевому выходу триггера(и)-го разряда и-разрядного делитеЬя 9 частоты, а единичньэа выходом.через паласовой фильтр 24 - к входуусилителя 25, выход которого подключен к паре дополнительных катушек 152 б и 27 ицдуктивности (обозначеныЬ и Ьэ)блока 4, усилитель 28, входом через паласовой Фильтр 29 подключенный к единичному выходу триггерастаршего (и-го) разряда делителя 9,а выходом - к основной катушке 30индуктивности (катушка Ь.) .блока 4.На Фиг. 3 представлена схема взаимного расположения и взаимной ариев",.тации катушек индуктивности Ь - Ь 3.1блока 4. Катушка Ь(основная) и ка"тушки ь и Ь 3 (дополнительные) в простейшем случае представляют собой ци-.линдрические катуижи индуктивностиприблизительно одинаковЫх радиусов,имеющие общий центр, являющийся точкой пересечения их электрическихосей, ориентированные"взаимно ортогонально по отношению друг к другу.На Фиг. 4 представлена схема вза имного расположения и взаимной ориен- З 5тации индукционных систем Ь - Ь бло 1 3ка 4 в случае, если каждая из них выполнена в виде пары разнесенных впространстве катушек индуктивности(ь и ь", ь и ь 2, ь и ькэ), соедиценных йоследовательйо и одинаковоудаленных от точки пересечения ихэлектрических осей.Можно указать ряд других вариантов исполнения индукционных систем ,ц 5блока 4, например такой, когда индуЮционные системы Ь 2 и Ь имеют Формукатушек индуктивности прямоугольногосечения и т.д.На Фиг. 5 представлен чертеж варианта конструктивного исполнения съем-.ника 5 с блокоА 4 индукционных систем Ь - т- . Конструктивно блок 4 раз"т,мещается в корпусе съемника 5 такимобразом, что электрические оси дополнительных индукционных систем (. Ь 2 и .ЬЭ) параллельны направлениям осей Ои О координатной системы матричногоплайшета.На фиг, б показан вариант конструкттинного исполнения съемника 5 с раэнесенными индукционными системами Ьи ЬНа фиг. 7 показаны временные диаграммы напряжений в харакТерных точках электрической схемы формировате ля 10 синусоидального сигнала, выпол.ненного в соответствии с фиг. 2, предназначенные для пояснения работы последнего.Координатный матричный планшет 1(Фиг, 1) является рабочим столом оператора, осуществляющего считывание,и предназначен для размещения и закрепленияна его рабочей поверхностиносителя считываемой графической инФормации. Планшет выполняется из диэлектрического матер,ала с малым коэффициентом линейного расширения.Кроме того, планшет 1 выполняетоль несущей конструкции, на которойкрепится направляющая 7 с траверсой 6и съемником 5.Система 2(3) координатных шин,встроенных в тело планшета 1 и уложенных с шагом Й/2, предназначена дляформирования сигнала Фазового рассогласования в процессе взаимодействияс магнитным полем индукционных. сис"тем съемника координат, фаза которогов соответствии с заложенным способомсчитывания пропорциональна в пределах каждого периода й укладки, приращению считываемой координаты х.Блок 4 катушек индуктннности съем.ника коррдинат служит для Формирования периодических гармонических пространственно квадратурных электромагнитных полей, порождающих в процессеагнитного взаимодействия с проводни.ками систем 2 и 3 сигналы фазовогорассогласования,Съемник 5 координат предназначендля механического крепления катушек,индуктивности блока 4 и установлениявзаимно однозначного соответствия между параметрами сигналов Фазового рассогласования и положением, занимаемымцентром визирного перекрестья, отно,сительно осей координатной системыпланшета 1.Генератор 8 импульсов предназначен для формирования периодическойимпульсной последовательности сигналов.Делитель 9 частоты предназначендля накопления счетных импульсов, по"ступающих с выхода генератора 8, иформирования опорных двухуровневыхпериодических сигналов на выходахтриггеров старших, и-го и (и)-го,разрядов, из которых формирователем10 формируются синусоидальный и квадратурный ему опорные сигналы электрического тока.Блоки 11 и 12 предназначены дляформирования кодов считываемых координат х иВ регистрах 13 и 14 периодически,с частотой и переменного электромагнитного поля индукционных систем бло"ка 4, фиксируются коды, соответствую.щже положению съемника координат от 1 носительно границ пары эои, ширинойд каждая, на которые разбивается условно все поле считывания в направле.ниях измерениЯ, в пределах которыхнаходится проекция центра индукцион"ных систем блока 4 при считыванииочередной точки графического изображения.В счетчиках 19 и 20 в виде кодовфиксируются номера упомянутой парызон,Узел 17(18) управления првдиазначен для анализа последовательностиизмерения состояний триггеров двухстарших разрядов регистра 13 (14) иэпределения знака приращения кодасчитываемой координаты, фиксируемого 5в счетчике 19 (20), при переходе съемика координат иэ каждой предыдущейоны поля считывания в последующую.Амплитудный дискриминатор 15 (16)предназначен для Формирования сигнала Фазового рассогласования в моменты перехода сигнала, наводимого всистеме 2 (3) координатных шин, через нулевой уровень.формирователь 10 синусоидального,сигнала, электрическая схема которо:го првдставлена на фиг. 2, работаетследующим образом.При поступлении симметричного двух.уровневого сигнала О (фиг. 7) с нулевого выхода (и)-го разряда и-раз.рядного делителя 9 частоты на счетный вход триггера 23, на единичномвыходе последнего Формируется двухуровневый сигнал П 2, по форме совпадающий с сигналом 0 ., поступающим на З 5вход фильтра 24 с единичного выходатриггера и-го разряда делителя 9, носдвинутый во времени относительнопоследнего на четверть периода, Гармонические сигналы 0 =-.Ч,совий и 40П=Цз 1 пий, поступакщив с выходовфильтров 29 и 24 соответственно наусилители 28 и 25, усиливаются последними по мощности и в виде, токовыхсигналов 1.=1 совий и 1 =-Т,з 1 пЮ 452поступают в катушки индуктивности 30(сигнал 1) и 26, 27 (сигнал 1 Ъ) бло"ка 4Устройство (Фиг. 1) работает следующим образом, 50После установки и закрепления носителя считываемой графической информации на поле планшета 1 движениемтраверсы 6 влево и перемещением съемника 5 вниз устанавливают последнийв заранее заданное положение, при ко"тором центр катушек индуктивностиблока 4 находится над областью пересечения первых рамок систем 2 и 3 координатных шин, а центр визирного перекрестья - в квадрате размерамийхй, примыкакщем к началу аппаратур"ной системы коррдинат. Затем устанав-.ливают схему в исходное состояние,например, специальным импульсом откнопки Сброс (на Фиг. 1 не пока вана)При этом в регистрах 13 и 14и счетчиках 19 и 20 устанавливаютсянулевые коды. Далее, по сигналу запуска устройства, включают генератор 8счетных импульсов. С момента включения генератор 8 начинает вырабатывать последовательность импульсов,следующих через равные промежуткивремени, соответствующие величичеустановленной дискретности кодовогопредставления измеряемых координат.При поступлении на счетный вход делителя 9 укаэанная последовательностьимпульсов преобразуется в двухуров"невые сигналы болев низкой частоты,из которых Формирователем 10 вырабатывается опорный синусоидальный сигнал электрического тока 1=1 з 1 пы 1и косинусоидальнцй сигнал 1=1 созш 1.Ток 1 , протекая по виткам катуэ( Ушек индуктивности дополнительных каТушек 26 и 27 индуктивности, примерыконструктивного исполнения которыхотдельно и в сборе с корпусом съемника 5 показаны на фиг. 3, 4, 5 и 7,создает в окружающем съемник пространстве круговые поля стоячих электромагнитных волн, изменяющиеся вовремени по закону синуса с частотойи), пространственно ортогональныедруг другу. Эиергия магнитной составляющей поля, создаваемого катушкой26 индуктивности (Ь 2), наводит в проводниках системы 2 координатных шинЭДС взаимоиндукцин 1(.Поскольку плоскость расположениявитков индукционной катушки 26 ортогональна плоскости расположения системы 3 координатных шин, в последнейЭДС взаимоиндукции равна нулю.Аналогичным образом энергия магнитной составляйщей поля, создаваемого катушкой 27 индуктивности (Ьз),наводит в проводниках системы 3 ко"ординатных шин ЭДС вэаимоиндукции 3При этом, в силу ортогональностиплоскости расположения витков катушки 27 индуктивности к плоскости расположения системы 2 координатных шин,ЭДС взаимоиндукции в последней от,цействия поля катушки 27 индуктивности равна также нулю,Одновременно ток 1 протекая повиткам катушки 30 индуктивности(фиг. 2), создает в окружающем съемник:. пространстве электромагнитноеполе, ортогональное полям катушек 26и 27 индуктивности, изменяющееся вовремени позакону косинуса с той жечастотой и. Энергия магнитной составляющей этого поля, подобно тому, какэто имеет место в известном устройст"ве, наводит в системах 2 и 3 координатных шин ЭДС взаимоиндукции, соответственно равные В 2 иАмплитуды Е и Е,наввденнюс сигналов являются четнйми периодическими1018136 Лииза с кащушквй 4и 6 ширник пврвкресавви Составитель Т, Ничипоровичктор Л,Алексеенко Техред Е.ХаритончикКорректор С,Тираж. 706 арств енн ого эобретений и а, Ж, Ра 48 ПодписноНИИПИ Госуд комитета СССРпо делам и открытий13035, Москв ушская наб., д., 4/5илиал ППП фПатентф, г.ужгород, ул.Проектная,аз