Устройство для считывания графической информации

торых щихеобра коо е у а м ф научном а также техники т" ве ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИРИ ГКНТ СССР 4182819/24-24(71) Институт технической кибернетики АН БССР(56) Авторское свидетельство СССР 11." 798910, кл. С Об К 11/00, 1978.Авторское свидетельство СССР У 732927, кл. С 06 К 11/00, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания метрической информации в трехмерном пространстве. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности считывания третьей координаты, Указанная цель достигается в устройстве, седержащем съемник координат с индуктивными датчиками положения, выходы которых соединены с Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к устройствам автоматизированного считывания и ввода в ЭВМ метрической информации (координат) структурно сложных изображений и объемных (трех" мерных) объектов, и может быть использовано в системах автоматизированного проектирования, автоматизивходами умножителей, выходы ко подключены к входам соответствую сумматоров, аналого-цифровые пр зователи, коммутаторы, счетчики рдинат, блок управления и блок опр - деления координат индуктивных датчиков положения,тем, что в него введены блок вычисления координат считываемой точки, три группы ключей и три группы равномерно расположенных по осям координат электромагнитных излучателей; выполненных в виде катушек индуктивности, связанных с индуктивными датчиками положения и подключенных одними выводами к выходам коммутаторов, а другими - к шине н левого потенциала устройства, приче блок определения координат индуктивных датчиков положения содержит два элемента сравнения, два регистра, С: две группы ключей и элемент ИЛИ, а блок вычисления координат считываемой точки содержит гриемный регистр, четыре группы. ключей, сумматор, генератор импульсов, счетчик микрокоманд, фдешифратор, элементы И и элемент ИЛИ СЙ2 з.п.ф-хы, 4 ил. еР ованной обработки изображений ви техническом эксперименте,в других областях науки и, где требуется реферативноецределение плосКостнык и цространснных параметров проектируемых и иледуемых объектов.Принцип действия устройства длячитывания г зфической информации основан на преобразовании электромаг=нитного поля в точке пространства, вкоторую помещен съемник координат.Целью изобретения является расши 5рение области применения устройстваза счет обеспечения возможности считывания третьей координаты.На Фиг . 1 приведена функпиональ - ная схема предлагаемого устройства; на Фиг. 2 - функциональная схема блока управления, на Фиг. 3 - функциональная схема блока определения координат индуктивных датчиков положения, на фиг, 4 - Функциональная схема бло ка вычисления координат считываемой точ киУстройство (Фиг.1) содержит съемник 1 координат с двумя индуктивными датчиками 2 и 3 положения, выходы ко торых в сочетании по три через умно- жители 4 - 4 связаны соответственно с сумматорами 5 и 5 , подключенными к аналого-циФровым преобразователям 6, и 6 , коммутаторы 7 -7 , ин формационными входами подключенные к счетчикам 8-8координат, блок 9 управления, выходом а начальной установки связанный с установочными входами счетчиков 8,-8координат, выхо дами Б, В, ъ опрашивающих импульсовсо счетными входами соответствующих счетчиков 8,-8 з координат, и коммутаторами 7,-7 з, синхронизирующим выходом- с соответствующими входами35 аналого-циФровых преобразователей 6, и 6. Устройство дополнительно включает три (по числу осей) группы 1 О, - 10электромагнитных излучателей (ко-. ординатных катушек), индуктивно свя эанных с датчиками 2 и 3 положения съемника 1 координат, расположенных равномерно с заданным шагом по осям системы координат и подключенных одними выводами к выходам коммутаторов 7, -7 з, а другими - к точке нулевого потенциала устройства. Блок 11 определения положения индуктивных датчиков входами а, Б соединен с синхронизирующими и входами ь, ъ с информационными выходами аналого-цифровых преобразователей 6 и 6 соответственно. Устройство также содержит блок 1 2 вычисления координат, управляющим входом а подключенный к55 выходублока 1.1 определения положения индуктивных датчиков 2 и 3 и выходу а начальной установки блока 9 управления, информационными выходами - к выходу устройства, а управляющим выходом выходом и - к блоку 9 управления, и группу ключей 13-13 з передачи кода счетчиков 8,-8 координат, информационными входами связанных с соответствующими счетчиками 8,-8 э координат с информационными выходами - с соответствующими входами ь, , е блока 12 вычисления координат, при этом разрешающие входы ключей 13-13 э передачи кода связаны с выходами К, в,выбора координатных осей блока управления соответственно, а опрашивающие входы подключены к выходу у блока 11 определения положения индуктивных датчиков 2 и 3.Блок 9 управления (фиг.2) содержит счетчик 14 операций, входом начальной установки через генератор 1 5 одиночных импульсов, подключенный к кнопке 1 6 пуска, Счетчик 14 операций связан с дешифратором 7, выходы которого поданы на выход блока 9 управления и на распределитель 18 импульсов, подключенный к генератору 19 тактовых импульсов .Блок 11 определения положения индуктивных датчиков 2 н 3 содержит два элемента 20 и 20сравнения, одни информационные входы которых поразрядно подключены к информационным выходам соответствующих аналого-цифровых преобразователей 6, и 6непосредственно, а другие - через поразрядно соединенные запоминающие регистры 2, и 21 и ключи 22-22передачи кода, при этом опрашивакщие входы а, Г элементов 20 и 20сравнения подключены к синхронизирующим выходам соответствующих аналого-цифровых преобразователей 6 и 6, выходы возрастания сравниваемых величин ( ) ) - к оправшивающим входам соответствующих групп ключей 22, и 22 передачи кода, а выходы уменьшения или равенства сравйиваемых величин ( ( ) объединены через элемент ИЛИ 23 и поданы на управляющий вход блока 12 вычисления координат.Блок 12 вычисления координат считываемой точки (фиг.4) содержит приемный регистр 24, поразрядно через группу 25 элементов ИЛИ подхваченный к соответствующим входам групп ключей 13, - 13 з счетчиков 8 -8. координат, а инверсными и прямыми выходами5 15505 своих триггеров связанный соответственно с первой 26 и второй 27 группами ключей передачи кода данного бло,ка, сумматор 28, связанный.с ключами первой группы 26 одноименными разряд дами, а с ключами второй - со сдвигом на один разряд влево, подключенную к сумматору третью группу 29 ключей выдачи кода, выходы которой поданы на выход устройства и на вход схемы 30 автономного управления бло ка 1 2, включающей счетчик 31 микро- ,команд, к выходам триггеров которого подключен дешифратор 32, связанный 15 соответственно с тремя элементами ИЗЗ,34 и 35, к нторым входам которых подключен генератор 36 импульсов, при этом установочным входом счетчик 31 микрокоманд связан с выходом 20 м начальной установки блока 9 управления, счетным через элемент ИЛИ 37 с выходом ч блока 11 определения положения индуктивных датчиков 2 и 3 и выходами элементов И 33-35, элементы ИЗЗ и 34 подключены также к спраши- вающим входам первой 26 и второй 27 групп ключей передачи кода, а элемент И 35 - к опрашивающим входам третьей группы 29 ключей выдачи кода ЗО и счетному входу счетчика 14 операций блока 9 управления.Съемник 1 координат., предназначенный для указания человеком-оператором считываемой точки А на объекте, выпол"З 5 нен в виде щупа, н корпусе которого находятся дна идентичных индуктивных датчика 2 и 3 положения, каждый из которых образован тремя приемными катушками индуктивности, расположен ными по ортогональным плоскостям сферы, причем магнитные оси образующих один датчик катушек индуктивности пересекаются нцентре сФеры. Острие съемника оператор помещает в точку 45 объекта (чертежа, макета), координатю которой считываются.Умножители 4 индуктированных сигналон предназначены для усиления сигналов с выходов приемных катушек ин дуктивных датчиков 2 и 3 положения в соответствии с квадратичной зависимостью выхода от входного сигнала .и могут быть собраны по известным схемам с использованием микросхем 55К 544 УД 2 А.Аналоговые сумматоры 5 предназначены для сложения выходных сигналов умножителей 4 для каждого из датчи 48 6ков 2 и 3 положения и могут быть собраны по известным схемам промышленныхсерий элементов вычислительной техники.Аналог о-цифровые прео бра зов а тели61 и бпредназначены для представ"ления амплитуд выходных сигналов сумматоров 5 и 5 в цифровой форме имогут быть ныполнены с использованиеммикросхем 1107 ПВ 2 согласно РТИ наэту серию .Коммутаторы 7 предназначены дляпоследовательностей коммутации трехортогональных групп 1 О, -10 З координатных катушек индуктивности (электромагнитных излучателеЮ с цельюпоследовательного возбуждения ихимпульсами тока, генерирующими в рабочем пространстве переменное электромагнитное поле. КоМмутаторы мо-.гут быть реализованы на базе дешифраторов кодов соответствуюших счетчиков 8,-8 з координат и токовых ключей, Дешифраторы могут быть выполнены на микросхемах К 155 ИДЗ, а токовыеключи - на транзисторах КТ 81 6.Блок 9 управления (Фиг,2) предназначен для формирования необходимой последовательности сигналов управления блоками и элементами устройства и реализуется на стандартных элементах дискретной вычислительной техники (счетчик, дешифратор,элементы И и ИЛИ).Блок 11 определения положения индуктивных датчиков 2 и 3 (Фиг,З)предназначен для определения координат центров датчиков путем последовательного сравнения величин суммкнадратон амплитуд сигналов, индуктироваиных в приемных катушках датчиков, и может быть реализован настандартных элементах промьппленныхсерий и с использованием элементовсравнения,Блок 12 вычисления координат считываемой .точки (фиг.4) предназначендля вычисления текущих координат х,у, г элементов обрабатываемых объектов по соотношениям х = 2 х -ху = 2 уд-у,г = 2 г-г, где (х , у,г,), (х, у, г) - координаты центров первого 2 и второго 3 индуктивныхдатчиков положения и реализуется исоответствии с функциональной схемойна стандартных дискретных элементахпромышленных серий, 1550548Ключи передачи (выдачи) кодов пред 1 назначены для перезаписи кодов на триггерных регистрах или выдачи на Выход устройства и реализуются на стандартных двух- и трехвходовых схемах совпадения промышленных серий.Устройство работает следующим образом.При установке острия съемника координат в выбранную точку обрабатываемого объекта (изображение, макет) замыкается кнопка 16 пуска (фиг.2), При этом счетчик 14 операций блока 9 управления устанавпивается в начальное состояние "01, а блок 9 управления сигналом по выхоцу ц производит необходимые начальные установки на счетчиках 8 -8 З координат и других триггерных элементах устройства.Нри20 ,этой установке счетчика 14 операций блок 9 управления по выходевыдает импульсы на счетный вход счетчика ,81 координаты и на вход коммутатора 7 В соответствии с поступлением этих импульсов прОисходит доследовательный во времени и пространстве опрос координатных катушек инпуктивности 10 оси ОХ, В процессе опроса с некоторого момента (в соответствии с удалением считываемой точки"от координатных катушек) в приемных катушках индуктивных датчиков 2 и 3 положения индуктируются импульсы ЭДС суммарная амплитуда квадратов которых, Формиру 35 емая с помощью умножителей 4,-4и сумматоров 5 -5 , возрастает по мере сокращения расстояния между центром индуктивного датчика и координатной осью ОХ. Максимума амплитуда достигает при возбуждении координатной катушки, номер которой соответствует координате центра датчика по выбранной координатной оси. Номер данной катушки для каждого из датчиков 2 и 3 45 Фиксируется с помощью элементов 20- 20сравнения, выполняюших последовательное сравнение цифровых эквивалентов амплитуд, полученных с помощью аналого-циФровых преобразователей50 6, и б . На информационные входы элементов 201 и 20 сравнения поданы выходы аналого-циФровых преобразователей б, и бнепосредственно, по которым поступают значения текущей ам 55 плитуды, а на вторые входы через запоминающие регистры 21 и 21и ключи22, и 22передачи кода поступают значения предыдущей амплитуды. Если Е ) Е;, (Е - сумма квадратов амплитуд ЗДС, индуктируемых в трех приемных катушках индуктивных датчиков 2 и3 положения), по выходуцифровойкод с аналого-циФровых преобразователей 6, и б переносится на запоминающие регистры 21, и 21 и процесс возбуждения координатнь 1 х катушек 1 0 продолжается. Если Е. ( Р; то сигнал свыхода ( элементов 20 и 20 сравнения через схему ИЛИ 23 поступает навыход блока 11, передавая в блок 12вычисления координат считываемой точки через посредство группы ключей 13передачи кода, управляемых разрешающим сигналом на выходеблока 9 управления, код счетчика 8 координаты,Оба канала Формирования и анализа сигналов с индуктивных датчиков 2 и 3положения работают параллельно, и завремя опроса координатных катушек одной оси ОХ коды счетчика 8 дваждыпоступают в блок 12 вычисления координат считываемой точки. Блок 12 вычисления координат считываемой точки работает следующим образом,По сигналу с выходаблока 11 оп-,ределения положения индуктивных датчиков 2 и 3 счетчик 31 микрокомандустанавливается через элемент ИЛИ 37в положение "01 ", а на приемный регистр 24 через .группу элементовИЛИ 25 поступает код счетчика 8 коор 1динат. Сигналом с генератора 36импульсов через элемент И 33 код ко"ординаты х центра первого индуктивного датчика 2 положения в обратномкоде с инверсных выходов приемногорегистра 24 через первую группу 26ключей передачи кода заносится в сумматор 28. В процессе опроса координатных катушек на выходе блока 11появляется второй сигнал, к коду счет.чика 31 микрокоманд через элементИЛИ 37 добавляется единица. При состоянии "10" счетчика 41 срабатываетэлемент И 34, а сигналом с его выходачерез посредство второй группы 27ключей передачи кода на сумматор 28подается код координаты х центра.второго индуктивного датчика 3 положения,сдвинутый на один разряд влево,т,е. на сумматор 28 в прямом коде поступает число +2 х. В итоге на сумматоре 28 образуется число х = 2 х -хт.е, искомая координата острия съем-.ника 1 координат, совмещенного со считываемой точкой.По завершении этой микрокоманды счетчик 31 микрокоманд принимает состояние "11" и очередной сигнал генератора 36 импульсов поступает на выдачу кода вычисленной координаты х с сумматора 28 через третью группу.29 ключей выдачи кода на выход уст ройства и по выходу в в блок 9 управления, а счетчик 31 микрокоманд занимает исходное состояние иОО, схема 30 автономного управления блока 12 готова к вычислению координаты считы Б 07 и ОЕ, В результате их трехкратного выполнения координаты х,у,г считываемой точки последовательно поступают на выход устройства. ляет расширить Функциональные возмож"ности устройств считывания графической информации за счет обеспечениявозможности считывания третьей координаты. Использование съемника координат типа "карандаш", инвариантногок пространственной ориентации, повышает эргономические параметры устройства. ваемой точки по оси 07.По сигналу с выхода б блока 12 счетчик 14 операций блока 9 управления принимает состояние "10", что соответствует опросу импульсами тока 20 .координатных катушек индуктивности по оси ОУ. Описанные выше действия по определению координаты х острия съем-. ника 1 (кординаты х считываемой точки) полностью повторяются и для осей 25 10датчиков положения, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности считывания третьей координаты, оно содержит блок вычисления координат считываемой точки, по три группы ключей и равномерно расположенных по осям координат электромагнитных излучателей, выполненных в виде катушек индуктивности, связанных с индуктивными датчиками положения и подключенных одними выводами к выходам коммутаторов, а другими - к шине нулевого потенциала устройства, информационные и синхронизирующие входы блока определения координат индуктивных датчиков положения соединены с соответствующими выходами аналого-цифровых преобразователей, выходы счетчиков координат подключены к информационным входам групп ключей, первые управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами блока управления, а входы - с инФормационными входами блока вычисления координат считываемой точки, первый управляющий вход которого подключен к установочным входам координатных счетчиков, второй управляющий вход, соединенный с вторыми управляю" щими входами групп ключей, подклкчен к выходу блока определения координат датчиков положения, причем первый выход блока вычисления координат считываемой точки соединен с информационным входом блока управления, а второй выход является информационным выходом устройства.40Формула изобретения 1. Устройство для считывания,графической информации, содержащее съемник координат с индуктивными датчика ми положения, выходы которых соединены с входами умножителей, выходы которых подключены к входам соответствующих сумматоров, выходы которых соединены с информационными входами яО аналого-цифровых преобразователей, коммутаторы, информационные входы которых подключены к выходам счетчиков координат, счетные и установочные входы которых и управляющие входы коммутаторов и аналого-цифровых преобразователей соединены с соответствующими выходами блока управления, и блок определения координат индуктивных 2. Устройство .по и. 3, о т л и - ч а ю щ е е с я тем; что блок определения координат индуктивных датчиков положения содержит два элемента сравнения, два регистра, две группы ключей и элемент ИЛИ, выход которого является вьщодом блока, синхронизирующими.входаЧи.которого являются, управляющие .входы элементов сравнения, Первые информационные входь которых, соединенные с информационными входами регистров, являются информационными входами блока, выходы регистров подключены к информационным входам групп ключей., выходы которых соединены с вторыми информационными входами элементов сравнения, первые выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ, авторые - к управляющим входам регистров.3. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления координат считываемой точки содержит приемный регистр, четыре группы ключей, сумматор, генератор импульсов, счетчик микрокоманд, дешифратор, элементы Ии элемент ИЛИ, один из входов которого является вторым управляющим входом блока, первым управляющим входом которого является установочный вход счетчика микрокоманд, счетный вхоц которого соединен с выходом элемента ИЛИ, другие входы которого соединены с выходами элементов И, первые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а вторые входы - к выходам дешифратора, инФормационные входы которого соединены с выходами счетчика микрокоманд,информационными входами блока являются входы первой группы ключей, выходы которых соединены с информационными входами приемного регистра,прямые и инверсные выходы которогосоединены соответственно с информационными входами второй и третьейгрупп ключей, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих элементов И, а выходы подключены к информационным входам суммато"ра, выходы которого соединены с информационными входами четвертой группы ключей, управляющий вход которойсоединен с выходом соответствующего.элемента И, а выходы являются информационными выходами блока.1550548 Соста ович Корректор И.Мус ор А нина аж 56 гкнт ссс тета по иэобре ва, Ж, Раущ Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 275ЭНИИПИ Государственного к113 О 35, Мо тель Т. Нич ред А,Краачу Подписноеениям и открытиямкая наб д. 4/5