2.11.2. 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.

2.11.3. Полуавтоматические графические устройства ввода

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;

88

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.

Основные требования к характеристикам графических полуав­томатических устройств ввода определены в ГОСТ 24593-87 «Устройства ввода графические для электронных вычислительных машин».

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

89

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.

В странах СНГ выпускаются полуавтоматические графические устройства ввода, однако для их использования совместно с ПЭВМ, как правило, требуется специальная доработка конструкции (ин­терфейсы и др.). Популярны компактные планшетные графические устройства ввода с индуктивным съемом координат серии СМ 6424, позволяющие вводить изображения с рабочим полем формата от А4 до А2 с разрешающей способностью 0,01...0,1 мм.

Наиболее известными в мире фирмами, выпускающими серийно различные планшеты и дигитайзеры (оцифровыватели), являются фирмы CalComp, Summagraphics, Curta, Cenins, Acecad, Осе Graphics и др. Размеры рабочего поля моделей, как правило, составляют от 300х300 мм до 1200х1200 мм с разрешением от 40 до 80 линий/мм.

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

90

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 Y) в серии электрических импульсов и подключаемый к ПЭВМ с помощью тонкого гибкого кабеля. 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. 2.9,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. 2.9,б), сопровождающие перемещение манипулятора в направлениях Х и Y, и преобразует их в цифровой код.

Рис. 2.9. Оптомеханический манипулятор графической информации типа «мышь»: а - устройство; б - серии импульсов, получаемые при перемещении манипулятора типа «мышь»; 1 - шар; 2 - обрезиненные валики; 3 - фотодиоды; 4 - светодиоды; 5 - диски с прорезями; 6 - основание

91

Оптический манипулятор типа «мышь» (рис. 2.10,а) перемеща­ется по планшету с нанесенной на него координатной сеткой. Координатная сетка может быть разной ширины с различным количеством линий (рис. 2.10,б). 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. 2.10,в). В этом случае фотоприемники должны реагировать на вполне определенную длину волны опти­ческого излучения.

В базовый комплект большинства современных отечественных и зарубежных моделей профессиональных ПЭВМ включают манипу­ляторы типа «мышь». Основными фирмами, производящими эти манипуляторы, являются фирмы Microsoft Corp., Logitec, KeyTronic Corp. и др.

Они имеют современные эргономические формы с искривленной поверхностью, например типа «куска мыла» или «пера», предусматривают регулирование скорости и чувствительно­сти и режим динамического ускорения, снабжаются специальным программным обеспечением. Выпускаются также варианты для левой и правой рук, содержащие от 2 до 4 кнопок управления. Длина кабеля составляет 1,0...2,3 м, имеются и беспроводные конструкции, работающие на инфракрасных лучах.

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

92

Рис. 2.10. 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

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 вверху 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

93

информации значительно уменьшается при использовании автоматических гра­фических устройств ввода.