RU2067775C1 - Device for reading pictures of objects - Google Patents

Abstract

FIELD: devices for computer graphics, devices for displaying graphical information on electronic devices which are controlled by sensor input devices. SUBSTANCE: device has pad which reads movements of coordinate reader which contains at least one detector which measures characteristics of physical actions of user hand on coordinate reader. EFFECT: possibility to control several types of graphical characteristics by means of simulation of custom tools using electronic devices. 8 cl, 20 dwg

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к области машинной графики, в частности к области оперативного отображения на электронных или электронно-оптических средствах графической информации, управление которой обеспечивается с помощью сенсорных кодирующих планшетов. The invention relates to the field of computer graphics, in particular to the field of operational display on electronic or electron-optical means of graphical information, the control of which is provided using touch coding tablets.

Создание графического произведения связано с выполнением художником таких операций, как перемещение графического инструмента по планшету и осуществление физического силового воздействия на инструмент, что обеспечивает регулирование параметров графического образа, например, таких параметров,как цвет рисуемой линии и ее толщина. В качестве графического инструмента могут использоваться кисть, карандаш, перо, пульверизатор, а также другие инструменты. В случае использования пульверизатора управляемыми параметрами может быть расстояние пульверизатора от плоскости, на которую наносится краска, что приводит одновременно к изменению размера пятна и его фактуры. The creation of a graphic work is associated with the artist performing such operations as moving a graphic tool on a tablet and exercising physical force on the tool, which provides regulation of the parameters of the graphic image, for example, parameters such as the color of the drawn line and its thickness. As a graphic tool, a brush, pencil, pen, spray gun, and other tools can be used. In the case of using a spray gun, the controlled parameters may be the distance of the spray gun from the plane onto which the paint is applied, which simultaneously leads to a change in the size of the spot and its texture.

Однако в основном управляющими параметрами являются величина давления, оказываемого рукой художника на графический инструмент (величина давления, оказываемого инструментом на планшет), а также угол наклона и деформированность пишущей части графического инструмента. However, the control parameters are mainly the amount of pressure exerted by the artist’s hand on the graphic instrument (the amount of pressure exerted by the instrument on the tablet), as well as the angle of inclination and deformation of the writing part of the graphic instrument.

Учитывая, что величина давления на графический инструмент в процессе рисования является существенным признаком, отражающим индивидуальное эмоциональное состояние художника и состояние графического инструмента, предлагается устройство для электронной художественной графики, в котором объединены электронный графический планшет, оснащенный, например, средством для определения координаты карандаша-указателя, устройство для измерения величины силового воздействия на карандаш-указатель, персональная ЭВМ, оснащенная программными средствами поддержания графических режимов и устройство вывода твердой копии. Устройство обеспечивает плавное оперативное управление одним или несколькими параметрами графического образа. Considering that the amount of pressure on a graphic tool in the process of drawing is an essential feature that reflects the individual emotional state of the artist and the state of the graphic tool, a device for electronic art graphics is proposed that combines an electronic graphic tablet equipped with, for example, means for determining the coordinates of a pointer , a device for measuring the magnitude of the force acting on a pencil-pointer, a personal computer equipped with software environments Tvam maintain graphic modes and a hard copy output device. The device provides smooth operational control of one or more parameters of the graphic image.

В качестве параметров графического образа могут быть выбраны цвет, фактура или геометрические параметры рисуемого графического образа. As the parameters of the graphic image, the color, texture or geometric parameters of the drawn graphic image can be selected.

В настоящее время известны подобные устройства, обеспечивающие создание оригинальных чертежей и рисунков, гравюр, ретуширование фотографий. Основным элементом таких устройств является сенсорный кодирующий планшет. Художнику-графику при создании картин данные цифровые преобразователи дают два важных преимущества:
-инструмент, которым он пользуется,имеет привычные размеры рабочего поля и форму пера или карандаша,с которым работать гораздо естественнее, чем с "мышью", используемой обычно для ввода графической информации в ПЭВМ;
электронное "перо", применяемое в современных цифровых преобразователях, подобно традиционным инструментам, таким как кисть и карандаш, и не стесняет движения руки художника;
"перо" "понимает",с какой силой вы надавливаете его кончиком на поверхность планшета, который определяет текущее положение пера, при этом проводимая линия или другой графический образ изменяется (меняя толщину, цвет или фактуру), как при работе обычным графическим инструментом.Currently, such devices are known that provide the creation of original drawings and drawings, prints, photo retouching. The main element of such devices is a touch coding tablet. When creating a graphic artist, these digital converters provide two important advantages:
-the tool that he uses has the usual dimensions of the working field and the shape of a pen or pencil, which is much more natural to work with than the "mouse", which is usually used to enter graphic information into a PC;
electronic "pen" used in modern digital converters, like traditional tools, such as a brush and pencil, and does not restrict the movement of the artist's hand;
The “pen” “understands” the force with which you push it with the tip on the surface of the tablet, which determines the current position of the pen, while the line or other graphic image changes (changing thickness, color or texture), as when using a regular graphic tool.

Известен портативный графический аппарат, запатентованный в Японии, который приспособлен для выполнения графических работ [1]
Устройство снабжено тактильным планшетом, перемещение по которому пера или пальца преобразуется в линию на экране телемонитора, при этом линия рисуется на экране только до тех пор, пока пользователь касается планшета.Known portable graphic device, patented in Japan, which is adapted to perform graphic work [1]
The device is equipped with a tactile tablet, the movement of which a pen or finger is converted into a line on the screen of the television monitor, while the line is drawn on the screen only as long as the user touches the tablet.

Дополнительными кнопками на планшете можно выбирать вид графического инструмента, цвет линии, ее ширину, а также режим редактирования рисунка. Additional buttons on the tablet, you can choose the type of graphic tool, the color of the line, its width, as well as the editing mode of the picture.

Однако в данном устройстве такие параметры графического образа как ширина линии, ее цвет, фактура задаются дискретными значениями, при этом отсутствует возможность непрерывно изменять хотя бы один из этих параметров. Смена значений параметров происходит с помощью специальных клавиш, ограниченное число которых существенно сужает возможности художника при выполнении им графических работ. However, in this device, such parameters of the graphic image as the line width, its color, texture are set by discrete values, while it is not possible to continuously change at least one of these parameters. Changing the values of the parameters occurs with the help of special keys, a limited number of which significantly narrows the artist's abilities when he performs graphic works.

Другим известным техническим устройством является электронная графическая доска производства Японии [2]
Устройство содержит планшет, обеспечивающий считывание координат карандаша-указателя, соединенного с планшетом кабелем.Another well-known technical device is an electronic graphic board made in Japan [2]
The device includes a tablet, providing the reading of the coordinates of a pencil-pointer connected to the tablet with a cable.

Планшет в свою очередь соединен с ЭВМ, оснащенной дисплеем, на котором осуществляется отображение графической информации. С помощью специализированных программных средств поддерживаются графические режимы выбора ширины линии, ее цвета, фактуры, а также выбор графического инструмента такого, как карандаш, перо, кисть и т.д. The tablet, in turn, is connected to a computer equipped with a display on which graphic information is displayed. Using specialized software tools, graphic modes for selecting the line width, its color, texture, as well as the choice of a graphic tool such as a pencil, pen, brush, etc. are supported.

В данном графическом устройстве возможно задание широкого диапазона изменения параметров таких, как ширина линии, ее цвет, фактура. При рисовании выбор конкретного параметра осуществляется через графическое меню, высвечиваемое на экране монитора. Операция выбора заключается в подводе (с помощью карандаша-указателя) курсора к выбираемому значению параметра в соответствующей зоне меню, фиксации этого значения до следующей смены параметров. Недостатком устройства является необходимость прерывания процесса рисования для смены режима рисования. Указанные действия приводят к усложнению таких процессов рисования, как выполнение, например, рисунка линией переменной толщины и цвета. In this graphic device, it is possible to set a wide range of parameter changes such as line width, color, texture. When drawing, a specific parameter is selected through the graphical menu displayed on the monitor screen. The selection operation consists in approaching (using a pointer) the cursor to the selected parameter value in the corresponding menu area, fixing this value until the next change of parameters. The disadvantage of this device is the need to interrupt the drawing process to change the drawing mode. These actions complicate drawing processes such as, for example, drawing a line with a variable thickness and color.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, выбранным в качестве прототипа, относится "Координатная система ввода с пером ввода", разработанная фирмой Wacom Technoloqy Inc японских изобретателей: Yamanami, Funahashi, Senda, Chikami [3]
Данное устройство содержит планшет для снятия координат указателя, кроме того, в указатель встроен резонансный контур, содержащий индуктивный датчик, измеряющий положение контактного стержня с ферритовыми сердечниками, один из концов которого подпружинен, а другой является опорным элементом указателя.The closest technical solution to the proposed invention, selected as a prototype, is the "Coordinate input system with an input pen" developed by Wacom Technoloqy Inc of Japanese inventors: Yamanami, Funahashi, Senda, Chikami [3]
This device contains a tablet for taking the coordinates of the pointer, in addition, a resonant circuit is included in the pointer, containing an inductive sensor that measures the position of the contact rod with ferrite cores, one of the ends of which is spring-loaded, and the other is a supporting element of the pointer.

Сигналы от координатного планшета и индуктивного датчика поступают в ЭВМ и преобразуются в положение рисуемого элемента линии и его толщину. The signals from the coordinate tablet and the inductive sensor enter the computer and are converted to the position of the drawn line element and its thickness.

Недостатком устройства является значительное линейное перемещение контактного стержня, встроенного в указатель в диапазоне 1,5-3 мм, что требует приобретения специальных навыков рисования. The disadvantage of this device is the significant linear movement of the contact rod, built into the pointer in the range of 1.5-3 mm, which requires the acquisition of special drawing skills.

Другим недостатком устройства является измерение силы давления только вдоль продольной оси указателя, что ограничивает возможности имитации широкого набора графических инструментов таких, как кисть, "мастехин", различные виды перьев и возможности моделирования различных технических приемов рисования, а также уменьшает чувствительность пера к величине давления при малых наклонах пера относительно рабочей поверхности. Another disadvantage of the device is the measurement of pressure only along the longitudinal axis of the pointer, which limits the ability to simulate a wide range of graphical tools, such as a brush, a master, various types of pens and the ability to simulate various drawing techniques, and also reduces the sensitivity of the pen to pressure small inclinations of the pen relative to the working surface.

Предлагаемое в изобретении устройство позволяет сохранить традиционные навыки рисования карандашом-указателем, осуществляя его перемещение и изменяя величину силового воздействия на указатель, которая в дальнейшем преобразуется в параметры графического образа. The device proposed in the invention allows preserving the traditional skills of drawing with a pencil-pointer, moving it and changing the magnitude of the force acting on the pointer, which is subsequently converted into the parameters of the graphic image.

Основные достоинства предлагаемого устройства:
возможность одновременного изменения нескольких параметров графического образца путем использования одного или нескольких датчиков силы для измерения величины контактного взаимодействия, что обеспечивает имитацию широкого круга графических инструментов;
использование жесткого "пера", не имеющего в составе конструкции подвижных элементов, что обеспечивает использование традиционных навыков рисования;
возможность использования указателя для перемещения трехмерных объектов в трехмерной сцене даже при его неподвижном положении, а также возможность использования параметров положения пера относительно планшета в качестве параметров графического инструмента, меняющих одновременно, например, ракурс наблюдения графического образа или его цвет и яркость.The main advantages of the proposed device:
the ability to simultaneously change several parameters of a graphic sample by using one or more force sensors to measure the magnitude of the contact interaction, which provides an imitation of a wide range of graphic tools;
the use of a hard "pen" that does not have movable elements in the structure, which ensures the use of traditional drawing skills;
the ability to use the pointer to move three-dimensional objects in a three-dimensional scene even when it is stationary, as well as the ability to use the pen position relative to the tablet as parameters of a graphic tool that simultaneously change, for example, the viewing angle of a graphic image or its color and brightness.

Устройство для электронной художественной графики содержит как и в прототипе:
планшет с системой взаимоортогональных шин и расположенной над ними контактной поверхностью;
коммутаторы координаторных шин по осям Х, У, входы которых соединены соответственно с координатными шинами Х и У, а выходы соединены через усилители координатных шин с первым и вторым входами блока обработки координатной информации, первый и второй выходы которого соединены с адресными входами коммутаторов, координатных шин, блок управления, связанный входами и выходами 1-3 соответственно, с блоком обработки координатной информации, управляющей ЭВМ и импульсным генератором, первый выход которого соединен с третьим входом блока обработки координатной информации.The device for electronic art graphics contains, as in the prototype:
a tablet with a system of mutually orthogonal tires and a contact surface located above them;
coordinator bus switches along the X and Y axes, the inputs of which are connected respectively to the coordinate buses X and Y, and the outputs are connected via coordinate bus amplifiers to the first and second inputs of the coordinate information processing unit, the first and second outputs of which are connected to the address inputs of the commutators, coordinate buses , a control unit connected by inputs and outputs 1-3, respectively, with a coordinate information processing unit controlling a computer and a pulse generator, the first output of which is connected to the third input of the processing unit coordinate information.

cъемник координат, содержит контактный стержень и катушку, индуктивно связанную с координатными шинами. coordinate remover, contains a contact rod and a coil inductively coupled to the coordinate buses.

Основные отличия предлагаемого устройства состоят в том, что в состав устройства введены:
датчик усилия нажатия;
блок обработки сигналов с датчиков усилия нажатия (микро-ЭВМ, оснащенная встроенной памятью программ, памятью данных и портами ввода-вывода);
блок постоянной памяти (ПЗУ), предназначенный для хранения функциональных зависимостей, обеспечивающих реализацию различных типов графических инструментов и задаваемых при изготовлении устройства;
блок оперативной памяти (ОЗУ), предназначенный для хранения функциональных зависимостей, обеспечивающих реализацию различных типов графических инструментов которые задаются и оперативно изменяются пользователем при эксплуатации устройства;
аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
усилители электрических сигналов с датчиков усилия нажатия;
коммутатор электрических сигналов;
буферный усилитель;
механический переключатель.The main differences of the proposed device are that the composition of the device introduced:
pressure sensor;
a unit for processing signals from pressure sensors (micro-computers equipped with built-in program memory, data memory and input-output ports);
a permanent memory unit (ROM), designed to store functional dependencies that provide the implementation of various types of graphical tools and specified during the manufacture of the device;
random access memory (RAM), designed to store functional dependencies that provide the implementation of various types of graphical tools that are set and quickly changed by the user during operation of the device;
analog-to-digital converter (ADC);
amplifiers of electrical signals from pressure sensors;
electrical signal switch;
buffer amplifier;
mechanical switch.

При этом входы и выходы 1-4 блока обработки сигналов датчиков усилия нажатия соединены соответственно со входами и выходами блока управления, ПЗУ, АЦП и ОЗУ, вторые входы и выходы которого соединены с четвертыми входами и выходами блока управления. Выход переключателя, установленного на корпусе съемника координат, соединен с первым информационным входом коммутатора, выход которого через буферный усилитель соединен с пятым входом блока обработки сигналов с датчиков усилия нажатия, пятый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора. The inputs and outputs 1-4 of the signal processing unit of the pressure sensor are connected respectively to the inputs and outputs of the control unit, ROM, ADC and RAM, the second inputs and outputs of which are connected to the fourth inputs and outputs of the control unit. The output of the switch mounted on the housing of the coordinate puller is connected to the first information input of the switch, the output of which through the buffer amplifier is connected to the fifth input of the signal processing unit from the pressure sensors, the fifth output of which is connected to the control input of the switch.

Выходы датчиков усилия нажатия через усилители с датчиков усилия нажатия соединены со свободными информационными входами коммутатора, выход которого соединен со входом АЦП. Катушка индуктивности подключена ко второму выходу импульсного генератора. The outputs of the pressure sensors through amplifiers from the pressure sensors are connected to the free information inputs of the switch, the output of which is connected to the input of the ADC. An inductor is connected to the second output of the pulse generator.

Одни из вариантов конструкции съемника координат, согласно настоящему изобретению, содержит датчик усилия нажатия, установленный вдоль продольной оси указателя и закрепленный между внутренней торцевой частью корпуса съемника координат и концом стержня, противоположным пишущему концу, и механически связанный с контактным стержнем, также установленным в корпусе вдоль его продольной оси. One of the design options for the coordinate remover, according to the present invention, comprises a pressure sensor mounted along the longitudinal axis of the pointer and secured between the inner end of the coordinate element and the end of the rod opposite the writing end, and mechanically connected with the contact rod, also installed in the housing along its longitudinal axis.

При этом датчик усилия нажатия выполнен в виде торцевых пластин, скрепленных по боковым поверхностям гибкими тонкостенными элементами, на боковой поверхности которых укреплены преобразователи деформации в электрический сигнал. In this case, the pressure sensor is made in the form of end plates fastened on the lateral surfaces by flexible thin-walled elements, on the lateral surface of which are transformers of deformation into an electrical signal.

Данное устройство отличается от известных технических решений тем, что на основании показаний одного датчика, но по разным функциональным зависимостям формируются несколько параметров, которые затем преобразуются в изменяемые одновременно параметры графического образа такие,как, например, ширина линии, ее цвет и фактура. This device differs from well-known technical solutions in that, based on the readings of one sensor, but according to different functional dependencies, several parameters are formed, which are then converted into simultaneously changing parameters of the graphic image, such as, for example, line width, color and texture.

Другим техническим решением, направленным на расширение функциональных возможностей графического устройства, является установка внутри корпуса съемника координат в зоне размещения катушки индуктивности датчиков измерения усилий нажатия по направлениям,перпендикулярным продольной оси корпуса указателя, выполненных в виде гибких тонкостенных элементов, одним концом скрепленных с корпусом указателя, а другим механически связанных со стержнем, при этом каждый элемент имеет плоскость симметрии, проходящую через продольную ось съемника координат, а на его боковой поверхности закреплены преобразователи деформации в электрический сигнал. Another technical solution aimed at expanding the functionality of a graphic device is to install coordinates inside the stripper housing in the area of the inductance coil of sensors for measuring pressure efforts in directions perpendicular to the longitudinal axis of the pointer housing, made in the form of flexible thin-walled elements, one end fastened to the pointer housing, and another mechanically connected with the rod, with each element having a plane of symmetry passing through the longitudinal axis of the puller and coordinates, and on its lateral surface are fixed deformation converters into an electrical signal.

С помощью данного устройства можно одновременно изменять несколько графических параметров рисуемого элемента. Так, при выборе в качестве исходного графического элемента окружности под действием управляющих силовых воздействий ее форма может видоизменяться в овал. При этом величина радиуса исходной окружности изменяется пропорционально величине проекции силы на продольную ось указателя, а ориентация оси овала и его длина определяются составляющими силового воздействия на указатель, перпендикулярными его продольной оси. Следовательно,управляющими графическими параметрами являются радиус исходной окружности R, ориентация оси овала f и длина овала L. Using this device, you can simultaneously change several graphic parameters of the element being drawn. So, when a circle is selected as the initial graphic element under the influence of controlling force actions, its shape can change into an oval. The radius of the original circle changes in proportion to the projection of the force on the longitudinal axis of the pointer, and the orientation of the axis of the oval and its length are determined by the components of the force acting on the pointer perpendicular to its longitudinal axis. Therefore, the control graphic parameters are the radius of the original circle R, the orientation of the axis of the oval f and the length of the oval L.

Наличие уже трех составляющих силы позволяет имитировать различные типы графических элементов и соответственно изменять технику рисования. The presence of already three components of the force allows you to simulate various types of graphic elements and, accordingly, change the technique of drawing.

Кроме этого, появляется возможность перемещения объекта в трехмерном пространстве, надавливая на указатель, закрепленный в одной точке планшета, преобразуя проекции силы, например, в координаты центра масс перемещаемого тела. In addition, it becomes possible to move an object in three-dimensional space by pressing on a pointer fixed at one point on the tablet, transforming the projection of the force, for example, into the coordinates of the center of mass of the moving body.

Одной из разновидностей предлагаемого устройства является создание съемника координат со съемным стержнем. При этом контактная поверхность стержня и ее механические свойства соответствуют форме и механическим свойствам какого-либо графического инструмента, а на боковой поверхности стержня, размещенной в корпусе указателя,нанесен код типа используемого графического инструмента. В корпусе cъемника координат установлено устройство считывания этого кода, соединенное через коммутатор и буферный усилитель с блоком обработки сигналов с датчиков усилия нажатия. One of the varieties of the proposed device is the creation of a coordinate remover with a removable rod. In this case, the contact surface of the rod and its mechanical properties correspond to the shape and mechanical properties of a graphic tool, and a type code of the used graphic tool is applied on the side surface of the rod placed in the pointer body. A reader of this code is installed in the housing of the coordinate puller, connected via a switch and a buffer amplifier to a signal processing unit from pressure sensors.

Такое устройство позволяет рисующему почувствовать особенности контактного взаимодействия планшета и имитируемого графического инструмента. Наличие съемного стержня приводит к необходимости проведения операции калибровки датчиков силы после смены стержня. Поэтому в качестве улучшенного варианта исполнения устройства предлагается менять не стержень, а контактный модуль, в корпусе которого размещены: катушка индуктивности, контактный стержень, датчики измерения сил и усилители электрических сигналов с этих датчиков. Such a device allows the drawer to feel the features of the contact interaction of the tablet and the simulated graphic tool. The presence of a removable rod makes it necessary to perform the calibration of force sensors after changing the rod. Therefore, as an improved embodiment of the device, it is proposed to change not the rod, but the contact module, in the housing of which are located: inductor, contact rod, force measurement sensors and amplifiers of electrical signals from these sensors.

При этом датчики измерения сил по направлениям, перпендикулярным продольной оси, выполнены в виде тонкостенных элементов, один конец которых закреплен внутри корпуса, а другой механически связан с контактным стержнем. В части корпуса контактного модуля, вставленной в корпус указателя, размещен электроразъем. Наличие такой конструкции съемника координат позволяет откалибровать датчики измерения усилия при изготовлении устройства, что упрощает процесс эксплуатации при частой смене контактных модулей. In this case, force measurement sensors in directions perpendicular to the longitudinal axis are made in the form of thin-walled elements, one end of which is fixed inside the housing, and the other is mechanically connected to the contact rod. An electrical connector is placed in a part of the housing of the contact module inserted into the pointer housing. The presence of such a design of the stripper coordinates allows you to calibrate the force measurement sensors in the manufacture of the device, which simplifies the process of operation with frequent changes of contact modules.

С целью расширения функциональных возможностей устройства, в одном из вариантов, предполагается установка на стержне, в зоне контакта с планшетом, нескольких датчиков измерения сил контактного взаимодействия, соединенных с усилителями сигналов датчиков усилия. Наличие этих датчиков позволяет, например, осуществлять изменение цвета внутри одного графического элемента, имитируя такой графический инструмент как мастехин. In order to expand the functionality of the device, in one of the options, it is planned to install on the rod, in the zone of contact with the tablet, several sensors for measuring the forces of contact interaction connected to amplifiers of the signals of the force sensors. The presence of these sensors allows, for example, to carry out a color change within a single graphic element, simulating a graphic tool such as a mastechin.

Для повышения комфорта при использовании устройства в его состав может быть введена клавиатура управления режимами генерации параметров графического инструмента и индикаторное табло отображения текущего состояния устройства и режима генерации параметров графического инструмента, соединенные с блоком обработки сигналов датчиков силы. To increase comfort when using the device, a keyboard for controlling the parameters of generating the parameters of the graphic instrument and an indicator board displaying the current state of the device and the mode of generating parameters of the graphical instrument connected to the signal processing unit of the force sensors can be introduced into its composition.

На фиг.1 представлен внешний вид графического устройства;
на фиг.2 функциональная схема устройства для электронной художественной графики; на фиг.3 конструкции съемника координат с однокомпонентным датчиком силы; на фиг.4 конструкция однокомпонентного датчика; на фиг.5 конструкция съемника координат с 3-х компонентным датчиком и пассивными сменными модулями; на фиг.6 конструкция датчика поперечных усилий нажатия; на фиг.7 схема считывания кода номера контактного стержня; на фиг.8 конструкция съемника координат с активными сменными насадками; на фиг.9 конструкция сменного модуля; на фиг.10 функциональная схема устройства, оснащенного блоком считывания кода номера сменного стержня (насадки), клавиатурой и индикаторным табло; на фиг.11 блок-схема алгоритма работы блока обработки сигналов с датчиков усилий нажатия; на фиг.12 блок-схема работы блока управления; на фиг. 13 блок-схема алгоритма определения кода насадки; на фиг.14 блок-схема алгоритма определения состояния датчиков силы; на фиг.15 блок-схема алгоритма формирования данных для управления параметрами графического образа; на фиг. 16 блок-схема алгоритма построения линии переменной толщины цвета и фактуры; на фиг. 17 схематичное изображение элементов линии переменной толщины; на фиг.18 схематичное изображение элементов линии переменной толщины и фактуры; на фиг. 19 пример результата работы программы с пейзажем; на фиг.20 пример результата работы программы со шрифтом.Figure 1 presents the appearance of the graphics device;
figure 2 is a functional diagram of a device for electronic art graphics; figure 3 of the design of the stripper coordinates with a one-component force sensor; figure 4 the design of a single-component sensor; figure 5 the design of the stripper coordinates with a 3-component sensor and passive replaceable modules; Fig.6 design of the sensor transverse pressing forces; 7 is a diagram for reading the code of the number of the contact rod; on Fig design of a stripper coordinates with active interchangeable nozzles; figure 9 the design of the replaceable module; figure 10 is a functional diagram of a device equipped with a code reader for a number of a replaceable rod (nozzle), a keyboard and an indicator board; figure 11 is a block diagram of the algorithm of the processing unit of the signals from the sensors of pressure efforts; on Fig block diagram of the operation of the control unit; in FIG. 13 is a flow chart of a nozzle code determination algorithm; on Fig block diagram of the algorithm for determining the state of the force sensors; on Fig block diagram of the data generation algorithm for controlling the parameters of the graphic image; in FIG. 16 is a flowchart of an algorithm for constructing a line of variable color thickness and texture; in FIG. 17 is a schematic illustration of line elements of variable thickness; Fig. 18 is a schematic illustration of line elements of variable thickness and texture; in FIG. 19 an example of the result of a program with a landscape; on Fig an example of the result of the program with the font.

Теперь опишем предпочтительный вариант осуществления изобретения. We now describe a preferred embodiment of the invention.

На фиг.1 изображено общее размещение элементов устройства для электронной художественной графики, содержащее съемник координат 1, соединенный с планшетом 2, который в свою очередь состыкован с ЭВМ 3, связанной информационными каналами с устройством вывода 4 и устройством отображения 5. Figure 1 shows the general arrangement of the elements of the device for electronic art graphics, containing a coordinateremover 1 connected to atablet 2, which in turn is connected to acomputer 3 connected by information channels to theoutput device 4 and thedisplay device 5.

На фиг.2 показана функциональная схема устройства для электронной художественной графики, на которой в состав съемника координат 1 введены контактный стержень 6, датчика усилия нажатия 7, усилители сигналов с датчиков усилителя нажатия 8, коммутатор 9, переключатель 10, катушка индуктивности 11. Figure 2 shows a functional diagram of a device for electronic art graphics, on which acontact rod 6, apressure sensor 7, signal amplifiers from sensors of apressure amplifier 8, aswitch 9, aswitch 10, aninductor 11 are introduced into the coordinatepuller 1.

В состав планшета 2 входят:
система взаимоортогональных координатных шин 12, с расположенной над ними контактной поверхностью 13;
коммутаторы 14 и 15 координатных шин по осям Х и Y, входы которых соединены, соответственно, с координатными шинами Х и Y, а выходы соединены через усилители 16 сигналов с шин с первым и вторым входом блока обработки координатной информации 17, первый и второй выходы которого соединены с адресными входами коммутаторов координатных шин 14 и 15;
блок управления 18, связанный входами и выходам 1-3, соответственно, с блоком обработки координатной информации 17, управляющей ЭВМ 3 и импульсным генератором 19, первый выход которого соединен с третьим входом блока обработки координатной информации 17, а второй выход подключен к катушке индуктивности 11, установленной в съемнике координат 1;
блок 20 обработки сигналов с датчиков усилия нажатия;
оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 21;
постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 22;
аналогово-цифровой преобразователь 23;
буферный усилитель 24.The composition of thetablet 2 includes:
a system of mutually orthogonal coordinatetires 12, with acontact surface 13 located above them;
switches 14 and 15 of the coordinate buses along the X and Y axes, the inputs of which are connected, respectively, with the coordinate buses X and Y, and the outputs are connected throughamplifiers 16 of signals from the buses with the first and second input of the coordinateinformation processing unit 17, the first and second outputs of which connected to the address inputs of the switch coordinatebuses 14 and 15;
thecontrol unit 18, connected by inputs and outputs 1-3, respectively, with the coordinateinformation processing unit 17, thecontrol computer 3 and thepulse generator 19, the first output of which is connected to the third input of the coordinateinformation processing unit 17, and the second output is connected to theinductor 11 installed in coordinatepuller 1;
unit 20 for processing signals from pressure sensors;
random access memory (RAM) 21;
read only memory (ROM) 22;
analog-to-digital Converter 23;
buffer amplifier 24.

При этом входы и выходы 1-4 блока 20 обработки сигналов датчиков усилия нажатия соединены соответственно со входами и выходами блока управления, ПЗУ, АЦП и ОЗУ, вторые входы и выходы которого соединены с четвертыми входами и выходами блока управления. Выход переключателя 10 соединен с первым информационным входом коммутатора 9, выход которого через буферный усилитель 24 соединен с пятым входом блока 20 обработки сигналов датчиков усилия, пятый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 9. In this case, the inputs and outputs 1-4 of the signal processing sensorsignal processing unit 20 are connected to the inputs and outputs of the control unit, ROM, ADC and RAM, the second inputs and outputs of which are connected to the fourth inputs and outputs of the control unit. The output of theswitch 10 is connected to the first information input of theswitch 9, the output of which through thebuffer amplifier 24 is connected to the fifth input of thesignal processing unit 20 of the force sensors, the fifth output of which is connected to the control input of theswitch 9.

Выходы датчиков 7 через усилитель 8 соединены со свободными информационными входами коммутатора 9, выход которого соединен с входом АЦП, а катушка 11 подключена ко второму входу импульсного генератора 19. Катушка 11 индуктивно связана с координатными шинами планшета. Контактный стержень 6, выступающий из корпуса съемника координат 1 с одной стороны, с другой находится в контакте по крайней мере с одним датчиком усилия. При этом катушка 11 размещена на конце стержня 6 в непосредственной близости от его контактной поверхности. The outputs of thesensors 7 through theamplifier 8 are connected to the free information inputs of theswitch 9, the output of which is connected to the ADC input, and thecoil 11 is connected to the second input of thepulse generator 19. Thecoil 11 is inductively connected to the coordinate buses of the tablet. Thecontact rod 6, protruding from the housing of the stripper coordinates 1 on the one hand, on the other hand, is in contact with at least one force sensor. In this case, thecoil 11 is placed at the end of therod 6 in the immediate vicinity of its contact surface.

На фиг. 3 изображена конструкция указателя с однокомпонентным датчиком усилия 7. В данном техническом решении стержень 6, выполненный из немагнитного материала, проходит вдоль продольной оси указателя внутри катушки 1 индуктивности, закрепленной внутри корпуса съемника координат, вблизи контактной поверхности стержня 6, противоположный конец которого находится в контакте с торцом датчика 7, установленным также по продольной оси съемника координат и закрепленном своим вторым торцом в торцевой части 25 корпуса, в отверстии на боковой поверхности которого установлен переключатель 10. In FIG. 3 shows the design of the pointer with a one-component force sensor 7. In this technical solution, therod 6, made of non-magnetic material, extends along the longitudinal axis of the pointer inside theinductor 1 fixed inside the coordinate stripper case, near the contact surface of therod 6, the opposite end of which is in contact with the end face of thesensor 7, also installed along the longitudinal axis of the coordinate stripper and secured with its second end in theend part 25 of the housing, in the hole on the side surface to Switch 10 is installed.

На фиг. 4 показан пример конструктивного выполнения однокомпонентного датчика 7, выполненный в виде балки, имеющей жесткие торцевые пластины 26, скрепленные по боковым поверхностям гибкими тонкостенными элементами 27, на боковой поверхности которых укреплены преобразователем 28 деформации в электрический сигнал. In FIG. 4 shows an example of a structural embodiment of a one-component sensor 7, made in the form of a beam havingrigid end plates 26, fastened on the side surfaces by flexible thin-walled elements 27, on the side surface of which are strengthened by astrain signal transformer 28.

Для регистрации силы давления на съемник координат в направлениях,перпендикулярных его оси, предлагается техническое решение, представленное на фиг. 5, где показан вид, в который дополнительно к однокомпонентному датчику 7 установлен двухкомпонентный датчик 29. To register the pressure force on the coordinate puller in directions perpendicular to its axis, a technical solution is proposed, which is shown in FIG. 5, where a view is shown in which, in addition to the one-component sensor 7, a two-component sensor 29 is installed.

Этот датчик (фиг.5, фиг.6) установлен внутри корпуса указателя 1 в зоне размещения катушки индуктивности и выполнен в виде гибких тонкостенных элементов 30, при этом плоскости симметрии двух соседних элементов взаимоортогональны, а на их боковой поверхности закреплены преобразователи 28 информации о силе давления в электрические силы. Тонкостенные элементы одним концом скреплены с корпусом, а другим механически связаны со стержнем 6, который воздействует на свободные концы упругих тонкостенных элементов. This sensor (Fig. 5, Fig. 6) is installed inside thepointer housing 1 in the area of the inductance coil and is made in the form of flexible thin-walled elements 30, while the symmetry planes of two adjacent elements are mutually orthogonal, and forceinformation converters 28 are fixed on their side surface pressure into electric forces. Thin-walled elements are fastened at one end to the body, and mechanically connected to the other with arod 6, which acts on the free ends of the elastic thin-walled elements.

Для имитации геометрических и механических свойств используемого графического инструмента контактный стержень 6 может быть выполнен съемным (фиг. 5), при этом контактная поверхность 31 стержня 6 и ее механические свойства соответствуют форме и механическим свойствам имитируемого графического инструмента, а на боковой поверхности стержня 6, размещенной в корпусе, нанесен код 32 типа графического инструмента, при этом в корпусе (фиг.5, фиг.10) установлен блок 33 считывания этого кода (фиг.7), соединенный через коммутатор 9 и буферный усилитель 24. Блок-схема этого устройства приведена на фиг.9. To simulate the geometric and mechanical properties of the used graphic tool, thecontact rod 6 can be made removable (Fig. 5), while thecontact surface 31 of therod 6 and its mechanical properties correspond to the shape and mechanical properties of the simulated graphic tool, and on the side surface of therod 6, placed in the case, acode 32 of the type of a graphic tool is applied, while in the case (Fig. 5, Fig. 10) areading unit 33 of this code (Fig. 7) is installed, connected via aswitch 9 and abuffer amplifier 24. Bl ok-diagram of this device is shown in Fig.9.

Наличие контактного модуля 34 (фиг.8), в корпусе которого (фиг.9) размещены катушка индуктивности 11, контактный стержень 6, датчики 7 и усилители 8, стыкуемая со съемником координат 1 при помощи электроразъема 35 позволяет повысить качество настройки съемных элементов. The presence of the contact module 34 (Fig. 8), in the housing of which (Fig. 9) aninductance coil 11, acontact rod 6,sensors 7 andamplifiers 8 are connected to the coordinateremover 1 by means of anelectrical connector 35 can improve the quality of adjustment of removable elements.

Для повышения комфорта оператора, работающего с устройством, в состав планшета (фиг.1) введена клавиатура 36 управления режимами генерации параметров графического инструмента и индикаторное табло 37 отображения текущего состояния устройства и режима генерации параметров графического инструмента. To increase the comfort of the operator working with the device, akeyboard 36 for controlling the modes of generating parameters of the graphic tool and anindicator board 37 for displaying the current state of the device and the mode of generating parameters of the graphic tool are included in the tablet (Fig. 1).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Оператор осуществляет комбинированное воздействие на графический съемник координат 1, перемещая его по контактной поверхности 13 планшета 2. Установленный в планшете 2 генератор 19 вырабатывает импульсы, поступающие по кабелю в катушку 11, установленную в съемнике 1. Излучаемый катушкой 11 синусоидальный сигнал поочередно принимается координатными шинами по осям Х и Y системы 12 и через коммутаторы 14 и 15 и усилители 16 сигналов передается на вход блока определения координат 17, который осуществляет обработку наведенного катушкой 11 сигнала с целью формирования значений грубого и точного отсчетов по каждой координате. Грубый отсчет определяется сменой фазы сигнала, наведенного катушкой в соседних координатных линиях. Для определения точного отсчета используется один из известных методов, например метод, основанный на определении усредненных амплитуд сигналов, наведенных в соседних координатных шинах, или метод,основанный на измерении разницы фаз наведенных сигналов. Полученные значения грубого и точного отсчетов передаются затем в блок управления 18, обеспечивающий их цифровую обработку и вычисление значений полных координат указателя. The operator performs a combined action on the graphic remover ofcoordinates 1, moving it along thecontact surface 13 of thetablet 2. Thegenerator 19 installed in thetablet 2 generates pulses coming through the cable to thecoil 11 installed in thepuller 1. The sinusoidal signal emitted by thecoil 11 is alternately received by the coordinate buses along the X and Y axes ofsystem 12 and through theswitches 14 and 15 andsignal amplifiers 16 is transmitted to the input of the coordinatedetermination unit 17, which processes the signal induced by thecoil 11 with integer w values forming the coarse and fine readings for each coordinate. A rough count is determined by the phase change of the signal induced by the coil in adjacent coordinate lines. To determine the exact reference, one of the known methods is used, for example, a method based on determining the average amplitudes of the signals induced in adjacent coordinate buses, or a method based on measuring the phase difference of the induced signals. The obtained values of the coarse and accurate readings are then transmitted to thecontrol unit 18, which provides their digital processing and calculation of the values of the full coordinates of the pointer.

Физическое воздействие, создаваемое оператором при помощи съемника координат на контактную поверхность 13 планшета, воспринимается через стержень 6 указателя датчиками 7 и преобразуется ими в электрический сигнал, который передается через усилители сигналов 8, коммутатор 9, по кабелю на вход АЦП 23. The physical effect created by the operator using the coordinate remover on thecontact surface 13 of the tablet is sensed through therod 6 of the pointer bysensors 7 and converted by them into an electrical signal, which is transmitted throughsignal amplifiers 8,switch 9, through a cable to the input of theADC 23.

АЦП 23 преобразует принятый сигнал в цифровой код, передаваемый в блок обработки сигналов с датчиков 20, где осуществляется вычисление данных для управления параметрами графического образа на основании функциональных зависимостей, заложенных в ПЗУ 22 или ОЗУ 21. TheADC 23 converts the received signal into a digital code, transmitted to the signal processing unit from thesensors 20, where the data are calculated to control the parameters of the graphic image based on the functional dependencies embedded in theROM 22 orRAM 21.

Структурная схема алгоритма функционирования блока 20 приведена на фиг. 11. В начале работы блока 20 осуществляется считывание кода номера сменного стержня или насадки в зависимости от варианта используемого указателя. Код номера сменного стержня (насадки) наносится на внешней поверхности стержня (насадки) одним из известных способов, например в виде колец 32 из токопроводящего материала, и считывается блоком 33 считывания кода номера сменного стержня. Схема блока 33 приведена на фиг.7. При отсутствии сменного стержня на информационных выходах блок 33 формируется напряжение высокого уровня, подаваемое через резисторы R1-R5 от источника напряжения +5V, после установки стержня в рабочее положение кольца из токопроводящего материала замыкают контакты,соединенные с информационными выходами блока 33,и контакты,соединенные с общим проводом источника питания, в результате на информационных выходах блока 33 формируется инверсный избыточный код номера стержня (дополненный до четного или нечетного). Считывание кода номера осуществляется блоком 20 в соответствии с блок-схемой, приведенной на фиг.12. Для считывания кода на выходе 5 блок 20 формируется последовательность импульсов управления коммутатором 9, обеспечивающая переключение коммутатора 9 на канал, используемый для передачи первого бита кода насадки. После выдачи последовательности импульсов блоком 20 через вход 5 осуществляется считывание сигнала с выхода коммутатора через буферный усилитель 24, используемый для приема логических сигналов и обеспечивающий разгрузку входа АЦП 23. Если уровень принятого сигнала соответствует уровню логической '1', что является признаком отсутствия сменного стержня (насадки), блок 20 формирует на информационном табло 37 сообщение об ошибке и переходит в режим ожидания. В случае получения сигнала с логическим уровнем '0' блок 20 на выходе 5 формирует последовательность импульсов, обеспечивающих переключение коммутатора на следующий канал,и осуществляет считывание младшего бита кода номера насадки и т. д. до старшего бита. Далее осуществляется проверка правильности считывания кода номера сменного стержня путем проверки его на четность или нечетность. Если принятый код не удовлетворяет указанным условиям, осуществляется повторное считывание, сопровождаемое выдачей сообщения об ошибке считывания кода на информационное табло 37. Правильно принятый код запоминается во внутренней памяти блока 20 и используется при выборе номера функциональной зависимости. The block diagram of the functioning algorithm ofblock 20 is shown in FIG. 11. At the beginning of the operation ofblock 20, the code of the number of the replaceable rod or nozzle is read, depending on the variant of the pointer used. The code number of the replaceable rod (nozzle) is applied on the outer surface of the rod (nozzle) in one of the known ways, for example in the form ofrings 32 of conductive material, and is read by thecode 33 of the number of the replaceable rod. The block diagram 33 is shown in Fig.7. In the absence of a replaceable rod at the information outputs ofblock 33, a high level voltage is generated, supplied through resistors R1-R5 from the voltage source + 5V, after the rod is installed in the working position, the rings of conductive material close the contacts connected to the information outputs ofblock 33 and the contacts connected with a common wire of the power source, as a result, an inverse redundant code of the rod number (supplemented to even or odd) is formed at the information outputs ofblock 33. Reading the number code is carried out by theblock 20 in accordance with the block diagram shown in Fig.12. To read the code at theoutput 5 of theblock 20, a sequence of control pulses of theswitch 9 is formed, which switches theswitch 9 to the channel used to transmit the first bit of the nozzle code. After the pulse sequence is issued by theblock 20 through theinput 5, the signal is read from the output of the switch through thebuffer amplifier 24, which is used to receive logical signals and provides unloading of theADC input 23. If the level of the received signal corresponds to the logical level of '1', which is a sign of the absence of a removable rod ( nozzles), block 20 generates an error message on theinformation panel 37 and switches to standby mode. In the case of receiving a signal with a logic level of '0', block 20 atoutput 5 generates a sequence of pulses for switching the switch to the next channel, and reads the low-order bit of the nozzle number code, etc., to the high-order bit. Next, the verification of the readability of the code of the number of the replaceable rod is carried out by checking it for parity or oddness. If the received code does not satisfy the specified conditions, a repeated reading is carried out, followed by the issuance of a code reading error message on theinformation board 37. The correctly received code is stored in the internal memory ofblock 20 and is used when choosing the number of the functional dependence.

На следующем этапе осуществляется калибровка датчиков усилия с целью определения уровня сигнала, соответствующего нулевым значениям силы. Для этого выполняются циклы чтения состояния датчиков в соответствии с блок-схемой, приведенной на фиг.13, и на основании полученных значений вычисляются среднеарифметические значения уровней сигналов по каждому датчику, которые запоминаются во внутренней памяти блока 20. The next step is the calibration of the force sensors in order to determine the signal level corresponding to zero values of force. For this, cycles of reading the state of the sensors are performed in accordance with the block diagram shown in Fig. 13, and based on the obtained values, the arithmetic mean values of signal levels for each sensor are calculated, which are stored in the internal memory ofblock 20.

После выполнения операций по калибровке датчиков начинает выполнятся рабочий цикл обработки информации (фиг.11), в котором:
осуществляется опрос состояния клавиатуры 36 планшета, с помощью которой, в процессе работы, можно оперативно изменять номера используемых функциональных зависимостей, изменяя тем самым режимы формирования графических образцов на экране устройства отображения;
выполняются операции считывания состояния переключателя 10 и датчиков 7 (фиг. 14). Для считывания состояния переключателя 10 на выходе 5 блока 20 формируется последовательность импульсов подаваемая на вход управления коммутатора 9 и обеспечивающая его переключение на первый канал. Сигнал состояния переключателя 10 считывается с выхода коммутатора 9, через буферный усилитель 24, 5 входом блока 20 и запоминается во внутренней памяти блока 20. После считывания состояния переключателя 10 осуществляется считывание состояния датчиков 7, для этого на выходе 5 блока 20 формируется последовательность импульсов, обеспечивающая переключение коммутатора на следующий канал (второй канал коммутатора для первого датчика, третий для второго и т.д.). Аналоговый сигнал с выхода коммутатора 9, по кабелю, поступает на вход АЦП 23, блок 20 формирует сигнал "Разрешение преобразования", запускающий АЦП 23, и после получения от АЦП 23 сигнала "Готовность данных" считывает полученные данные во внутреннюю память, после этого переходит к обработке следующего датчика, повторяя описанную последовательность действий до момента обработки последнего датчика;
осуществляется вычисление значений данных для управления параметрами графического образа (фиг. 15), для этого из внутренней памяти блока 20 считывается код номера, который используется для вычисления номера используемой функциональной зависимости. Затем проверяется признак изменения режима с клавиатуры планшета и при наличии этого признака вычисляется запрошенный с клавиатуры номер функциональной зависимости. После этого определяется состояние признака использования функциональных зависимостей,заложенных в ОЗУ 21. Этот признак устанавливается во внутренней памяти блока 20 блоком управления 18 после окончания загрузки в ОЗУ 21 массивов данных для реализации функциональных зависимостей, которые принимаются блоком управления 18 от ЭВМ 3,и может быть изменен после передачи команды от ЭВМ управления блоку 18.After performing sensor calibration operations, an information processing work cycle begins (Fig. 11), in which:
the state of thekeyboard 36 of the tablet is interrogated, with the help of which, in the course of work, it is possible to quickly change the numbers of the used functional dependencies, thereby changing the modes of generating graphic samples on the screen of the display device;
operations are performed reading the status of theswitch 10 and the sensors 7 (Fig. 14). To read the state of theswitch 10 at theoutput 5 of theblock 20, a sequence of pulses is generated that is supplied to the control input of theswitch 9 and ensures its switching to the first channel. The state signal of theswitch 10 is read from the output of theswitch 9, through thebuffer amplifier 24, 5 by the input of theblock 20 and is stored in the internal memory of theblock 20. After reading the state of theswitch 10, the state of thesensors 7 is read, for this, a pulse sequence is generated at theoutput 5 of theblock 20, which provides switching the switch to the next channel (the second channel of the switch for the first sensor, the third for the second, etc.). The analog signal from the output of theswitch 9, through a cable, is fed to the input of theADC 23, theblock 20 generates a signal “Conversion Resolution”, which starts theADC 23, and after receiving the signal “Data Ready” from theADC 23, it reads the received data into the internal memory, after that it goes over processing the next sensor, repeating the described sequence of actions until the last sensor is processed;
the calculation of data values is carried out to control the parameters of the graphic image (Fig. 15), for this, a number code is read from the internal memory ofblock 20, which is used to calculate the number of the used functional dependence. Then the sign of the mode change is checked from the tablet keyboard and, if this sign is present, the number of the functional dependence requested from the keyboard is calculated. After that, the state of the sign of the use of functional dependencies embedded inRAM 21 is determined. This flag is installed in the internal memory ofblock 20 by thecontrol unit 18 after the data arrays are loaded into theRAM 21 to implement the functional dependencies that are received by thecontrol unit 18 from thecomputer 3, and may be changed after transmitting the command from the control computer to block 18.

В случае использования данных заложенных в ОЗУ адрес массива функциональной зависимости для текущего режима вычисляется относительно начального адреса ОЗУ в адресном пространстве блока 20. Аналогичным образом адрес вычисляется в случае использования ПЗУ. In the case of using data stored in RAM, the address of the array of functional dependencies for the current mode is calculated relative to the starting address of RAM in the address space ofblock 20. Similarly, the address is calculated in the case of using ROM.

После загрузки адреса массива данных для реализации функциональных зависимостей блоком 20 осуществляется вычисление текущих значений параметров управления графическим образом и запись полученных значений в ячейки внутренней памяти блока 20 предназначенные для обмена информацией с блоком управления 18;
производится проверка наличия сменного стержня (насадки) в корпусе указателя и, в случае его отсутствия, осуществляется переход на подпрограмму считывания кода номера стержня;
выход из рабочего цикла осуществляется после получения блоком 20 команды останова от блока управления 18.After loading the address of the data array for the implementation of functional dependencies, theblock 20 calculates the current values of the control parameters in a graphical manner and writes the obtained values to the cells of the internal memory of theblock 20 intended for information exchange with thecontrol unit 18;
the presence of a replaceable rod (nozzle) in the pointer housing is checked and, if it is absent, a transition is made to the reading code of the rod number code;
exit from the duty cycle is carried out after theblock 20 receives the stop command from thecontrol unit 18.

Блок управления 18 обеспечивает формирование и передачу данных в ЭВМ 3. Упрощенная блок-схема работы блока управления приведена на фиг.12. После включения питания блок управления 18 осуществляется самотестирование и проверку функционирования блока определения координат. При условии нормального завершения теста, блок управления 18 формирует команду запуска блока обработки сигналов с датчиков 20 и приводит проверку работы блока 20. В случае обнаружения ошибок блок управления 18 передает код ошибки на ЭВМ и переходит в режим ожидания команды на обработку ошибки. Если тест блока 20 прошел успешно, блок управления начинает выполнять рабочий цикл, в котором:
осуществляется определение координат указателя;
проводится проверка текущего режима работы. Текущий режим работы определяется формат информационной посылки в ЭВМ 3 и позволяет блокировать передачу данных, управляющих параметрами графического образца, для обеспечения совместимости устройства с программными продуктами не использующими эти данные. Управление режимом работы осуществляет ЭВМ 3, передавая блоку 20 специальные команды установки или сбросы режима блокировки;
осуществляется считывание из ячеек внутренней памяти блока 20 текущих значений данных для управления параметрами графического образа и состояние механического переключателя;
формируется информационная посылка, в соответствии с принятым протоколом обмена с ЭВМ 3;
осуществляется передача данных информационной посылки в ЭВМ 3;
проводится обработка принятых от ЭВМ 3 команд управления;
Переданные в ЭВМ 3 данные используются для формирования на экране устройства отображения графических объектов.Thecontrol unit 18 provides the formation and transmission of data in thecomputer 3. A simplified block diagram of the operation of the control unit is shown in Fig.12. After turning on the power, thecontrol unit 18 carries out a self-test and checks the functioning of the coordinate determination unit. Under the condition of the normal completion of the test, thecontrol unit 18 generates a start command for the signal processing unit from thesensors 20 and checks the operation of theunit 20. In case of errors, thecontrol unit 18 transmits an error code to the computer and goes into standby mode for the error processing command. If the test ofblock 20 was successful, the control unit begins to execute a duty cycle in which:
the coordinates of the pointer are determined;
checking the current mode of operation. The current operating mode is determined by the format of the information package in thecomputer 3 and allows you to block the transfer of data that controls the parameters of the graphic sample, to ensure compatibility of the device with software products that do not use this data. The operation mode is controlled by acomputer 3, transmitting to theblock 20 special installation commands or blocking mode resets;
reading from the cells of the internal memory of theblock 20 of the current data values to control the parameters of the graphic image and the state of the mechanical switch;
the information package is formed, in accordance with the accepted protocol of exchange withcomputer 3;
the data of the information package is transmitted to thecomputer 3;
processing of 3 control commands received from a computer is carried out;
The data transmitted to thecomputer 3 are used to form graphic objects on the screen of the device.

В качестве примера реализации возможностей предлагаемого устройства рассматривается алгоритм построения линии переменной толщины цвета и фактуры, блок-схема которого приведена на фиг.16. As an example of the implementation of the capabilities of the proposed device is considered an algorithm for constructing a line of variable color thickness and texture, a block diagram of which is shown in Fig.16.

В данном примере вначале определяется значение признака продолжения линии, затем осуществляется выбор текущего положения указателя в качестве начальной точки линии и определение начальной толщины линии как функции силы надавливания на указатель. На следующем шаге осуществляется выбор текущего положения указателя в качестве конечной точки линии и определение направления линии. Затем в начальной и конечной точках осуществляется построение к направлению линии перпендикуляров, длина которых пропорциональна толщине линии в этих точках. Одновременно осуществляется определение цвета и фактуры линии как функции силы давления на указатель. In this example, the value of the sign of continuation of the line is first determined, then the current position of the pointer is selected as the starting point of the line and the initial thickness of the line is determined as a function of the pressure force on the pointer. In the next step, the current position of the pointer as the endpoint of the line is selected and the direction of the line is determined. Then, at the start and end points, construction is carried out to the direction of the line of perpendiculars, the length of which is proportional to the thickness of the line at these points. At the same time, the color and texture of the line are determined as a function of the pressure force on the pointer.

При этом между дискретными значениями силы и номерами, определяющими цвет и фактуру линии,устанавливается однозначное соответствие. По имеющейся информации программа осуществляется закраску четырехугольника с вершинами на концах перпендикуляров текущим цветом и фактурой. При рисовании следующего элемента линии операции повторяются. In this case, a unique correspondence is established between the discrete values of the force and the numbers that determine the color and texture of the line. According to the available information, the program is filled in the quadrangle with the vertices at the ends of the perpendiculars with the current color and texture. When drawing the next line element, the operations are repeated.

На фиг.17 показано схематическое изображение элементов линии переменной толщины и схема сопряжения двух соседних элементов; на фиг.18 схематическое изображение элементов линии переменного толщины и переменной фактуры. On Fig shows a schematic representation of the elements of the line of variable thickness and a pairing circuit of two adjacent elements; on Fig schematic representation of the line elements of variable thickness and variable texture.

Примеры результатов работы графического устройства показаны на фиг.19 и 20, на которых изображены пейзаж и буквы алфавита. Examples of the results of the graphics device are shown in FIGS. 19 and 20, which depict the landscape and letters of the alphabet.

Устройства могут быть эффективно использованы при создании картин, кинофильмов, рекламы, в учебных процессах, цветомузыке, шоу-бизнесе, при выполнении проектных работ и создании игровых программ. Косвенное использование устройств возможно в медицине, технике, архитектуре, банковском деле, криминалистике. Devices can be effectively used when creating pictures, movies, advertising, in educational processes, color music, show business, when performing design work and creating game programs. Indirect use of devices is possible in medicine, engineering, architecture, banking, and forensics.

Claims (8)

Translated fromRussian

1. Устройство для считывания изображений объектов, содержащее планшет с системой координатных шин, соединенных с информационными входами коммутаторов по осям X и Y, выходы которых подключены через усилители координатных сигналов к соответствующим информационным входам блока определения координат, тактовый вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов, а первый и второй выходы с адресными входами коммутаторов по осям X и Y соответственно, блок управления, первый информационный вход и первый выход которого являются соответственно выходом и входом устройства, тактовый вход и второй выход подключены соответственно к второму выходу и первому входу генератора импульсов, а второй информационный вход и третий выход к третьему выходу и управляющему входу блока определения координат, съемник координат, отличающееся тем, что в него введены блок обработки сигналов усилия нажатия, блок оперативной памяти, блок постоянной памяти, аналого-цифровой преобразователь, буферный усилитель, информационный выход съемника координат непосредственно подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя и через буферный усилитель к первому информационному входу блока определения координат, второй информационный вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, первый выход с управляющим входом съемника координат, третий информационный вход и второй выход с выходом и входом блока постоянной памяти соответственно, четвертый информационный вход и третий выход с первым выходом и информационным входом блока оперативной памяти соответственно, управляющий вход и четвертый выход с четвертым выходом и третьим информационным входом блока управления соответственно, четвертый информационный вход и выход которого подключены к второму выходу и адресному входу блока оперативной памяти соответственно, второй выход генератора импульсов соединен с тактовым входом съемника координат. 1. A device for reading images of objects, containing a tablet with a coordinate bus system connected to the information inputs of the switches along the X and Y axes, the outputs of which are connected through amplifiers of coordinate signals to the corresponding information inputs of the coordinate determination unit, the clock input of which is connected to the first output of the pulse generator and the first and second outputs with the address inputs of the switches along the X and Y axes, respectively, the control unit, the first information input and the first output of which are respectively By the output and the input of the device, the clock input and the second output are connected respectively to the second output and the first input of the pulse generator, and the second information input and the third output to the third output and the control input of the coordinate determination unit, a coordinate remover, characterized in that the block is inserted into it signal processing of pressure effort, RAM block, read-only memory block, analog-to-digital converter, buffer amplifier, information output of the coordinate remover is directly connected to the analog output -digital converter and through a buffer amplifier to the first information input of the coordinate determination unit, the second information input of which is connected to the output of the analog-to-digital converter, the first output with the control input of the coordinate stripper, the third information input and the second output with the output and input of the permanent memory unit, respectively, a fourth information input and a third output with a first output and an information input of a random access memory block, respectively, a control input and a fourth output with a fourth by the stroke and the third information input of the control unit, respectively, the fourth information input and output of which is connected to the second output and the address input of the RAM unit, respectively, the second output of the pulse generator is connected to the clock input of the coordinate pickup. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что съемник координат содержит корпус, в котором расположены контактный стержень с установленной на одном из его концов индуктивностью, коммутатор, усилитель, переключатель, расположенный на его боковой поверхности, датчик усилия нажатия по продольной оси, закрепленный на другом конце контактного стержня, выход датчика усилия нажатия по продольной оси соединен с входом усилителя, выход которого подключен к одному из информационных входов коммутатора, выход которого является выходом съемника координат, а управляющий вход управляющим входом съемника координат, тактовый вход которого соединен с входом катушки индуктивности. 2. The device according to claim 1, characterized in that the coordinate puller comprises a housing in which a contact rod with an inductance installed at one of its ends, a switch, an amplifier, a switch located on its lateral surface, a pressure sensor along the longitudinal axis are located, fixed on the other end of the contact rod, the output of the pressure sensor along the longitudinal axis is connected to the input of the amplifier, the output of which is connected to one of the information inputs of the switch, the output of which is the output of the coordinate puller nat, and the control input is the control input of the coordinate puller, the clock input of which is connected to the input of the inductor. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что датчик усилия нажатия по продольной оси содержит две жесткие пластины, ребра которых скреплены при помощи упругих пластин, на боковых поверхностях которых размещены преобразователи деформации в электрический сигнал. 3. The device according to p. 2, characterized in that the pressure sensor along the longitudinal axis contains two rigid plates, the ribs of which are fastened with elastic plates, on the lateral surfaces of which there are transformers of deformation into an electrical signal. 4. Устройство п. 2, отличающееся тем, что съемник координат дополнительно содержит датчики усилия нажатия по поперечным осям и усилители, установленные в корпусе в области расположения катушек индуктивности, датчики усилия нажатия по поперечным осям одними конами скреплены с корпусом съемника координат, а другими с контактным стержнем, выходы датчиков усилия нажатия по поперечным осям подключены к входам усилителей, выходы которых соединены с другими информационными входами коммутаторов. 4. The device of claim 2, characterized in that the coordinate puller further comprises transverse axis pressure sensors and amplifiers installed in the housing in the area of the inductance coils, the transverse axis pressure sensors are fixed with one end to the coordinate puller case and the other with contact rod, the outputs of the sensors of pressure on the transverse axes are connected to the inputs of the amplifiers, the outputs of which are connected to other information inputs of the switches. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что датчик усилия нажатия по поперечной оси представляет собой гибкий тонкостенный элемент с установленным на его боковой поверхности преобразователем деформации в электрический сигнал. 5. The device according to claim 4, characterized in that the transverse axis pressing force sensor is a flexible thin-walled element with a strain to electric signal converter installed on its side surface. 6. Устройство п. 2, отличающееся тем, что съемник координат содержит элемент считывания кода графического инструмента, выход которого соединен с другим информационным входом коммутатора, и контактный стержень, на боковую поверхность которого нанесен код графического инструмента. 6. The device of claim 2, wherein the coordinate remover comprises a graphic tool code reading element, the output of which is connected to another information input of the switch, and a contact rod, on which side the graphic tool code is applied. 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что съемник координат снабжен по меньшей мере одним датчиком усилия нажатия по поперечной оси, установленным на соответствующей поверхности наконечника. 7. The device according to claim 6, characterized in that the coordinate puller is equipped with at least one transverse axis pressure sensor mounted on the corresponding surface of the tip. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что съемник координат содержит корпус, в котором расположены нажимной стержень, на одном конце которого закреплен датчик усилия нажатия по продольной оси, усилители, коммутатор, информационные входы которого подключены к выходам усилителей, выход является выходом съемника координат, а управляющий вход управляющим входом съемника координат, переключатель, расположенный на боковой поверхности корпуса, контактный модуль, в корпусе которого расположены контактный стержень с катушкой индуктивности, установленной на одном из его концов, и датчики усилия нажатия по поперечной оси, закрепленные одними концами на корпусе контактного модуля, а другими на контактном стержне, и электрический разъем, соответствующие соединяемые части которого установлены на контактном модуле и корпусе съемника координат, контакты одной части электрического разъема подключены к выходам датчиков усилия нажатия по поперечной оси и выводу катушки индуктивности, а контакты другой части к входам усилителей и тактовому входу съемника координат. 8. The device according to claim 1, characterized in that the coordinate puller comprises a housing in which a pressure rod is located, at one end of which a pressure sensor is mounted on the longitudinal axis, amplifiers, a switch, the information inputs of which are connected to the outputs of the amplifiers, the output is an output the coordinate puller, and the control input the control input of the coordinate puller, a switch located on the side surface of the housing, a contact module in the housing of which there is a contact rod with an inductor, mounted on one of its ends, and pressure sensors along the transverse axis, fixed at one end on the housing of the contact module, and others on the contact shaft, and an electrical connector, the corresponding connected parts of which are mounted on the contact module and the housing of the coordinate remover, the contacts of one part of the electrical the connectors are connected to the outputs of the pressure sensors on the transverse axis and the output of the inductor, and the contacts of the other part to the inputs of the amplifiers and the clock input of the stripper.

Images