Полуавтоматические графические устройства ввода

Основные характеристики и классификация

Графические устройства ввода подразделяются по способу ввода (автоматизации поиска и выделения изображения) на полуавтоматические и автоматические.

В полуавтоматических графических устройствах ввода поиск и выделение элементов изображения производятся пользователем с помощью специального органа съема — указателя координат, щупа, визиря, датчика и т. п., а преобразование выделенного пользователем элемента — кодирование — автоматически специальным электронным блоком. Полуавтоматические устройства имеют рабочее поле (планшет или стол), на котором размещается документ.

В автоматических устройствах преобразование производится без участия пользователя — либо сканированием всей поверхности носителя графической информации, либо слежением за линией или границей с различной яркостью и цветностью.

Для представления сложных графических изображений используются полуавтоматические графические устройства ввода. В настоящее время они имеют широкую номенклатуру и применяют достаточно простые методы считывания, снижающие их стоимость и повышающие надежность.

По совокупности основных параметров различают четыре типа полуавтоматических графических устройств ввода:

1) для выполнения работ, требующих высокой точности ввода, например по картографии, топографии, обработке аэрофотоснимков;

2) для использования в составе САПР при разработке топологии БИС и печатных плат;

3) для работы в графических рабочих станциях для совместной работы с графическими дисплеями;

4) используемые в составе учебных, бытовых и других ПЭВМ, позволяющих выполнять деловую, учебную и демонстрационную графику, а также обработку текстовой документации.

По принципу определения координат полуавтоматические графические устройства ввода подразделяют на электромеханические, оптомеханические, сеточные (индукционные, емкостные), резистивные, звуковые, ультразвуковые, магнитострикционные и др.

По конструктивному исполнению различают электромеханические устройства с подвижной координатной системой и электронные со свободно перемещаемым указателем координат (манипулятором). Наибольшее распространение получили полуавтоматические графические устройства ввода второго типа. Они выполняются в виде планшета, на поверхности которого размещается документ, и электронного устройства управления и преобразования информации. Устройство управления определяет координаты, изменяет масштаб, систему координат, осуществляет упаковку в стандартный формат, сопряжение с ПЭВМ и др. Современные устройства управления на микропроцессорах, кроме кодирования, выполняют дополнительные функции, например предварительную обработку информации, ее контрольное отображение, редактирование, уплотнение, запись на внешние носители.

В некоторых специальных случаях используются графические планшеты с электромагнитным сеточным методом оцифровывания, поскольку другие методы имеют недостатки, затрудняющие их применение. Так, например, при использовании магнитострикционного метода необходимо периодически размагничивать планшет; точность оцифровывания при использовании резистивного метода зависит от температуры и влажности окружающей среды, а звукового метода — от чистоты поверхности планшета. В графических сеточных устройствах ввода в планшет встраивается ортогональная система — сетка шин проводников. Координаты вводимой точки соответствуют координатам ближайших проводников сетки. С помощью индуктивной (реже емкостной) связи осуществляется взаимодействие с сеткой указателя координат — проволочной миниатюрной катушки с визирем. Через шины сетки последовательно пропускаются импульсы тока. В тот момент, когда возбуждается шина, лежащая под визирем, на его датчике наводится ЭДС. Этот сигнал обрабатывается затем электронным блоком.

Более простой способ оцифровывания графической информации для ввода ее в ПЭВМ — применение в качестве указателя координат манипуляторов, например типа «мышь», «трекболл».

Манипулятор «мышь» является одним из простейших, но удобных полуавтоматических средств ввода графической информации. С его помощью легко вводить данные, графику, «раскрашивать» изображение, перемещать курсор или элемент изображения по экрану дисплея и т. п. Манипулятор представляет собой настольный прибор, предназначенный для преобразования его перемещения в двух ортогональных направлениях (X и У) в серии электрических импульсов и подключаемый к ПЭВМ с помощью тонкого гибкого кабеля.

Рис. 8.1. Оптомеханический манипулятор графической информации

типа «мышь»:

а - устройство; б - серии импульсов, получаемые при перемещении манипулятора типа «мышь»; 7 - шар; 2 - обрезиненные валики; 3 - фотодиоды; 4 - свето-диоды;

5 - диски с прорезями; 6 - основание

Рис. 8.2. Оптический манипулятор графической информации типа «мышь»:

а - устройство; б - вариант выполнения координатной сетки с разной шириной и количеством линий; в - вариант выполнения координатной сетки с линиями различного цвета; 1- корпус; 2 - управляющая клавиша; 3 - плата с ИМС и ЭРЭ; 4 - переключатель управляющей клавиши; 5 - фотодиод; 6 - пластина с координатной сеткой;

7,8- линзы; 9 - светодиод; 10 - кабель подсоединения к ПЭВМ

Для ввода графического изображения достаточно положить документ на стол и обежать его «мышью». Используются в основном два принципа работы устройства: механический (оптомеханический) и оптический. Основой конструкции механического манипулятора типа «мышь» является преобразователь (основание с шаром) (рис. 8.1, а), который вместе с платами с ИМС и управляющими кнопками (клавишами) помещается в пластмассовый корпус.

Адаптер манипулятора типа «мышь» принимает от манипулятора импульсные сигналы (рис. 8.1, 6), сопровождающие перемещение манипулятора в направлениях Х и У, и преобразует их в цифровой код. С помощью адаптера определяется направление и перемещение манипулятора по рабочей поверхности и выдается информация устройству, управляющему курсором на экране видеомонитора. Пересчет текущих позиций манипулятора осуществляется центральным процессором.

Оптический манипулятор типа «мышь» (рис. 8.2, а) перемещается по планшету с нанесенной на него координатной сеткой. Координатная сетка может быть разной ширины с различным количеством линий (рис. 8.2, 6). Источник излучения направляет луч света на планшет, и отраженный от сетки луч попадает на фотоприемник, связанный с микропроцессором. Различное число штрихов в сетке по направлениям Х и Y упрощает распознавание направления. Микропроцессор определяет относительное перемещение манипулятора и соответствующее положение курсора на экране дисплея и передает информацию в ПЭВМ. Может использоваться координатная сетка с линиями различного цвета, например красного и зеленого или голубого и желтого (рис. 8.2, в). В этом случае фотоприемники должны реагировать на вполне определенную длину волны оптического излучения.

Недостатком рассмотренных манипуляторов типа «мышь» является требование свободной гладкой поверхности стола или даже специального планшета с нанесенной координатной сеткой.

Другой тип манипулятора — «трекболл» — не требует планшета или свободного пространства на столе около ПЭВМ, его можно также встроить в корпус ПЭВМ. В этом манипуляторе шаровой механизм вместе с управляющими курсором клавишами расположен в верху корпуса. Пользователь, вращая шар, перемещает на соответствующее расстояние курсор на экране дисплея.

Основным недостатком полуавтоматических графических устройств ввода является резкое снижение скорости оцифровывания при вводе графической информации в большом объеме или большой плотности. Эта зависимость от объема и плотности информации значительно уменьшается при использовании автоматических графических устройств ввода.

Дата добавления: 2014-01-06