Устройство для считывания графической информации

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОР1-1АЦИИ, содержащее планшет с системами взаимно ортогональных токопроводящих шин, индуктивно связанных с катушками съемника координат, блоки формирования сигналов рассогласования фаз, каждый из которых состоит из последовательно соединенных сумматора, полосового фильтра и амплитудного дискриминатора , блоки формирования кодов координат , каждый из которых содержит время-импульсный преобразователь, первый и второй счетчики и элементы И, выходы которых подключены к счетньм входам вторых счетчиков, а входы к выходам время-импульсных преобразователей , первых и вторых счетчиков и к выходам амплитудных дискриминаторов блоков формирования сигналов . рассогласования фаз, две индуктивноемкостные линии задержки, соединенные с соответствующей системой тот копроводящих шин и с входами блока управления, выходы которого подклю- ieны соответственно к катушкам съемника координат, входам время-импульсных преобразователей и установочным входам вторых счетчиков блоков формирования кодов координат, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит четыре фильтра нижних частот, выполненные , например, в виде трансформаторов , первичные обмотки которых соединены с соответствующими индуктивно-емкостными линиями задержки, а СО вторичные обмотки попарно подключе0д ны к входам сумматоров блоков форми-. 9) 0 рования сигналов рассогласования фаз. СР

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

Я=С ЪБЛИН

ОВ (1l)

SU, З(Ю 6 06 К 11/06 1

1 Р

;. (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН)Щ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТЭЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ вый и второй счетчики и элементы И, выходы которых подключены к счетным входам вторых счетчикбв, а входы— к выходам время-импульсных преобразователей, первых н вторых счетчиков и к выходам амплитудных дискриминаторов блоков формирования сигналов рассогласования фаз, две индуктивноемкостные линии задержки, соединенные с соответствующей системой то копроводящих шин и с входами блока управления, выходы которого подклюЧены соответственно к катушкам съемника координат, входам время-импульсных преобразователей и установочным входам вторых счетчиков блоков фор- g мирования кодов координат, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит четыре фильтра нижних частот, выполненные, например, в виде трансформа- Я торов, первичные обмотки которых соединены с соответствующими индуктивно-емкостными линиями задержки, а вторичные обмотки попарно подключены к входам сумматоров блоков формирования сигналов рассогласования фаз. (21) 3558651/18-24 (22) 28.02,83. (46) 07.06.84. Бюл. Р 21 (72) В.Я.Зенин, А.Н. Потоцкий и Д.Д.Китов (71) Институт технической кабернети- . ки АН Белорусской CCP (53) 681.327.12(088.8) (56) 1. Патент США М 3818133, кл. 178-18, опублик. 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2992203/18-24, кл. Cj 06 К 11/00, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ

ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее планшет с системами взаимно ортогональных токопроводящих шин, индуктнвно связанных с катушками съемника координат, блоки формирования сигналов рассогласования фаз, каждый из которых состоит из последовательно соединенных сумматора, полосового фильтра и амплитудного дискриминатора, блоки формирования кодов координат, каждый из которых содержит время-импульсный преобразователь, пер1096669

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для считывания и ввода информации в ЭВМ.

Известно устройство для считыва- 5 ния графической информации, содержащее планшет с системами ортогональных токопроводящих шин, индуктивно связанных с катушкой съемника координат, блоки формирования сигналов 10 рассогласования фаэ, каждый из кото-рых состоит из послед6вательно соединенных сумматора, полосового фильтра и амплитудного дискриминатора; блоки формирования кодов координат, каждый 15 из которых содержит первый и второй счетчики, одни иэ входов первых счет- чиков подключены к выходам соответствующих амплитудных дискриминаторов, входы сумматора соединены с сис- 20 темами ортогональных токопроводящих шин, съемник координат, подключенный к блоку управления, управляющие выходы которого соединены с соответствующими входами первого и второго 25 счетчиков блоков формирования кодов координат (1 ).

Недостатком устройства является то, что считывание координат осуществляется однозначно лишь в пределах щ одного периода опорной частоты, отрыв.съемника координат от поверхности планшета и перенесение его в другую точку приводит к потере абсолютного значения координат, т.е. к ошиб- ке измерения, равной целому числу .периодов измерительной частоты.

Наиболее близким по технической

I сущности к предлагаемому техническому решению является устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с системами взаимно ортогональных токопроводящих шин, индуктивно связанных с катушками 45 съемника координат, блоки формирования сигналов рассогласования фаз, каждый из которых состоит из последовательно соединенных сумматора, полосового фильтра и амплитудного дискриминатора, блоки формирования кодов координат, каждый из которых содержит время-импульсный преобразователь, первый и второй счетчики и элементы И, выходы которых подклю55 чены к счетным входам вторых счетчиков, а входы к выходам время-импульсных преобразователей, первых и вторых счетчиков и к выходам амплитудных преобразователей блоков формирования сигналов рассогласования фаз, две индуктивно-емкостные линии задержки, соединенные с соответствующей системой токопроводящих шин и со входами блока управления, выходы которого подключены соответственно к катушкам съемника координат, входам время-импульсных преобразователей и установочным входам вторых счетчиков блоков формирования кодов координат Е 23Недостатком известного устройства является сложность, обусловленная необходимостью изготовления в планшете по каждой координате двух систем токопроводящих шин.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с системами взаимно ортогональных токопроводящих шин, индуктивно связанных с катушками съемника координат, блоки формирования сигналов рассогласования фаз, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных сумматора, полосового фильтра и амплитудного дискриминатора, блоки формирования кодов координат, каждый из которых содержит время-импульсный преобразователь, первый и второй счетчики и элементы

И, выходы которых подключены к счетным входам вторых счетчиков, а входы к выходам время-импульсных преобразователей первых и вторых счетчи-! ков и к выходам амплитудных дискриминаторов блоков формирования сигналов рассогласования фаз, две индуктивно-емкостные.линии задержки, соединенные с соответствующей системой токопроводящих шин и со входами блока управления, выходы которого подключены соответственно к катушкам съемника координат, входам времяимпульсных преобразователей и установочным входам вторых счетчиков блоков формирования кодов координат, содержит четыре фильтра нижних частот, выполненные, например, в виде трансформаторов, первичные обмотки которых соединены с соответствующими индуктивно-емкостными линиями задержки, а вторичные обмотки попарно подключены к входам сумматоров блоков формирования сигналов рассогласования фаз.

1096669

На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 — диаграммы, поясняющие процедуру формирования сигнала рассогласования.

В состав устройства (фиг. 1) входят планшет 1, с системами 2-3 взаимно ортогональных прямолинейных изолированных друг от друга токолроводящих шин, две лары 4 и 5 трансформаторов низкочастотных фильтров, съемник 6 координат с катушками 7 и 8 индуктивности, установленными соосно и индуктивно связанными с шинами планшета, первый 9 и второй

10 блоки формирования сигналов рассогласования (сдвига фаз), каждый из которых содержит последовательно соединенные сумматор 11, лолосовой фильтр 12 и амплитудный дискриминатор 13, первый 14 и второй 15 блоки формирования кодов координат, включающие в себя первый счетчик 16 для определения сдвига фаз между опорным сигналом и сигналом рассогласования (счетчик точного отсчета), второй счетчик 17 числа периодов для опре— деления номера рамки, в которой расположен центр съемника координат (счетчик грубого отсчета), время-импульсный преобразователь 18 на основе последовательно соединенных триггера 19 и элемента И 20, элементы И

И 21 для коррекции кодов координат счетчика грубого отсчета, блок 22 управления, содержащий генератор 23 счетньм импульсов, делитель 24 частоты, усилители 25-28 и элемент 29 задержки.

На планшете 1 пунктиром ограничена рабочая зона 30 поля считывания, в которой проводники двух групп шин уложены в виде координатной сетки. Каждая из систем шин 2 и 3 состоит из синусной и косинусной обмоток (рамок), уложенных в плоскости планшета со сдвигом на четверть полного периода рамки. Эти шины индуктивно связаны с катушкой 7 и образуют с ней фазовращатель. Выходы шин соединены с соответствующими парами

4 и 5 трансформаторов, подключенных к суммирующим и дифференцирующим входам сумматора 11 первого 9 и второго 10 блоков формирования сигналов сдвига фаэ. Катушка 7 съемника координат через усилитель 27 соединена с выходом делителя 24 частоты„ вход которого соединен с выходом генератора 23, а разрядные выходы — с входами счетчиков 16. Системы шин

2 и 3 индуктивно связаны с катушкой

8 съемника координат и совместно с цепочками 31 и 32 индуктивностей и группами 33 и 34 емкостей, подключенных к шинам 2 и 3, образуют первую и вторую электрические цепи с распределенными параметрами (индуктивно-емкостные линии задержки), к входам и выходам которых подключены резисторы 35 с номиналом, соответствующим их волновому сопротивлению, Первая и вторая индуктивно-емкостные линии задержки своими выходами соеди10

15

Первый из этих сигналов подвергается в сумматоре 11 дифференцированию, а затем суммируется с сигналом

При этом на выходе сумматора 11 формируется сигнал рассогласования фаз также синусоидальной формы.

С выхода сумматора сигнал проходит через полосовой фильтр 12 на вход амплитудного дискриминатора 13, который в моменты перехода суммарного сигнала через ноль формирует сигнал рассогласования (сдвига фаз), по50

55 иены через усилители 25 и 26 с входами время-импульсных преобраэова20 телей 18, а катушка 8 съемника координат через элемент задержки 29 и усилитель 28 подключена к выходу делителя 24 частоты.

Устройство работает следующим об-. разом.

В момент включения устройства генератор 23 начинает вырабатывать импульсы, следующие через равные интервалы времени, соответствующие величине дискретности представления измеряемых координат; При поступлении указанных импульсов на вход делителя

24 частоты, последний вырабатывает периодический сигнал, который с помощью усилителя 28, имеющего полосо-. вой фильтр, преобразуется в синусоидальный сигнал электрического тока, который, протекая в катушке 7 съемника координат, возбуждает в зоне

40 пространства с центром в точке считывания переменное электромагнитное поле, изменяющееся во времени по синусоидальному закону. Это поле наводит в проводниках синусньм и косинусных обмоток сигналы вэаимоиндукции и Ф низкой частоты.

1 096669 ступающий на счетчик 16 и на входы элемента И 21. Этот сигнал осуществляет перезапись числа, соответствующего сдвигу фазы сигнала рассогласо- . вания относительно опорного из дели- 5 теля 24 частоты в счетчик 16. В результате в счетчике 16 с высокой точностью фиксируется число, соответствующее этому фазовому сдвигу.

Обновление кода в счетчике 16 происходит с частотой ы синусоидального сигнала (частота порядка 10 кГц).

Система грубого отсчета, образованная элементами 2,3,8,21,24-26 и 29 в устройстве работает следующим образом.

По фронту импульса U с выхода делителя 24 частоты триггер 19 и счетчики l7 каналов 14, 15 устанавливаются в исходное состояние. Импульс U4 задержанный элементом 29 на время г„ в момент времени устанавливает триггеры 19 в единйчное состояние и через усилитель 28 короткими импульсом (порядка 0,1 мкс) воз- >> буждает катушку 8 индуктивности, которая наводит в системах 2 и 3 IUHH

ЭДС взаимоиндукции. Ток, наводимый в шинах в области съемника кординат, приводит к возникновению электромаг- 30 нитной волны, которая распространяется от центра съемника координат в направлении координатных осей в обе стороны.,Как только электромагнитная волна достигает конца первой или 35 второй электрической цепи с распределенными параметрами, триггер 19 сигналом У (U 6) с выхода соответствующе5

ro усилителя (25 .или 26) возвращается в исходиое состояние и в счетчи- 40 ке 17 фиксируется код P„(P ) (фиг.2), пропорционалЬной абсолютной координате. Исключение влияния абсолютной системы отсчета на точное измерение сдвига фаз счетчиками 16 в устройст- 45 ве достигнуто за счет использования трансформаторов 4 и 5, играющих роль фильтра нижних частот и узкополосных фильтров 12, настроенных на частоту м опорного сигнала. 50

Однакб на этом не заканчивается формирование координат в блоках 14 и 15 устройства. Записанные в счетчиках 16 и 17 коды далее подвергают- 55 ся сравнительному анализу. Это необходимо для того, чтобы с учетом точного положения съемника в пределах одной из рамок, исправить код грубого отсчета.

Как известно преобразование временного интервала в код происходит с неопределенностью, максимальная ве- . личина которой равна + д t, гдедà — период следования счетных импульсов.

На фиг, 3 зона неопределенности заштрихована. Приведенные диаграммы напряжений Ug, Uy, Uq, U различных частот описывают рамки одним, двумя,,тремя и четырьмя импульсами соответственно. Как видно из диаграмм, с увеличением частоты счетных импульсов зона неопределенности сужается, однако не исчезает. Но это не значит, что для устранения грубого отсчета необходимо и далее увеличивать частоту счетных импульсов.

В силу неопределенности времени появления переднего фронта каждого четвертого импульса номер рамки в измерительном цикле может записаться в счетчиках 17 с погрешностью в одну единицу счета или в одну четвертую часть периода укладки шин в группах 2 и 3.

Исключение этой погрешности достигается следующим образом.

Пусть минимальная единица грубого отсчета, выраженная в единицах периода укладки рамок, т.е. в единицах фазового рассогласования в основной измерительной системе, равна

Ъ где rn — число дискретов, на которое квантуется размер рамки. Это означает, что в результате время-импульсного преобразования времени пробега электромагнитной волной измеряемого расстояния номер рамки записан в счетчик 17 с неопределенностью h(rn . Тогда, если измеренная величина равна

hler(Ü

П1 или, где К = 1,1,..., нельзя однозначно указать, в какой из рамок находится центр съемника координат.

Чтобы исключить эту неоднозначность сравниваются величина сигнала 9„ рассогласования фаз с кодом счетчика 17 грубого отсчета. Если величина, измеренная счетчиком 17, равна - Й

Al величина г„ значительная (больше †), то номер рамки принимается равя ным К, если (меньше —, то номер

2 Т(Х рамки принимают равным К вЂ” 1; когда же измеренная счетчиком 17 величина равна 1, тогда, если У меньJt ше —, то номер рамки принимается равйым К + 1, а если больше я х

1096669 то номер рамки принимается равным К (фиг, 3) .

Сопоставительный анализ величины фазового рассогласования и времени задержки измерительного сигнала относительно опорного, записанных в виде кодов в счетчиках 16 и 17 .производят элементы И 21, которые

На основании анализа этих величин обеспечивают изменение результирующего кода, записанного в счетчике

17, на единицу.

На этом формирование результирующего кода заканчивается.

Использование предлагаемого устройства снижает себестоимость единицы выпускаемой продукции на

257, поскольку упрощается технология изготовления и конструкция планшета, стоимость которого составляет .около

507 стоимости устройства в целом.

1096669

1096669

1096669 у(к)

Х

j д

6g

fez f г

Заказ 3828/38 Тираж 699

BHHHIlN Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35,, Раушская наб., д, 4!5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул ° Проектная, 4

Составитель Г. Ничипорович

Редактор А. Шандор Техред Т,Дубинчак Корректор О.Тигор