DE3587067T2

DE3587067T2 - Elektrographisches koordinateneingabesystem und -methode.

Info

Publication number: DE3587067T2
Application number: DE8585630173T
Authority: DE
Inventors: Robert G Kable; Shoichiro Nakamura
Original assignee: SCRIPTEL HOLDING Inc
Current assignee: SCRIPTEL HOLDING Inc
Priority date: 1984-10-26
Filing date: 1985-10-24
Publication date: 1993-09-09
Anticipated expiration: 2005-10-25
Also published as: DE3587067D1; EP0184534A2; US4650926A; EP0184534B1; EP0184534A3; CA1241754A

Description

Verwandte Anmeldung

Die vorliegende Anmeldung ist eine Continuation-in-part-Anmeldung zum US-Patent Serial No. 06/664,980, eingereicht am 26. Oktober 1984, von Nakamura et al. und ebenfalls auf die vorliegende Anmelderin übertragen.

Hintergrund der Erfindung

Forscher haben für die Erzeugung von Koordinatenpaarsignalen aus elektrographischen Vorrichtungen eine Vielfalt von technischen Lösungen entwickelt. Industrielle Anforderungen an diese Vorrichtungen sind zunehmend von der Entwicklung von Computergraphik, computergestützten Konstruktions(CAD)- und computergestützten Fertigungs(CAM)-Systemen begleitet. Bei dieser Verwendung wird jedoch von den Digitalisierern oder Graphiktabletts, welche derartige elektrographische Vorrichtungen bilden, verlangt, daß sie in einer elektrisch rauschbehafteten Umgebung arbeiten. Es ist beobachtet worden, daß diese Umgebungen störende Frequenzen erzeugen, z. B. aus den Synchronisiersignalen und dgl. der Sichtablesekomponenten und der zugeordneten Elektronik, die notwendigerweise im Gebiet des Betriebes der Tabletts angeordnet sind.
Der Betrieb eines Digitalisierers oder Graphiktabletts beinhaltet im allgemeinen dieselben manuellen Prozeduren, wie sie beim herkömmlichen Graphikentwurf benutzt werden, denn ein Schreibstift oder ein Taststift, der ein Schreibgerät darstellt, wird über die Digitalisiereroberfläche gezogen oder auf dieser selektiv positioniert. Die elektrographische Vorrichtung spricht ihrerseits auf die Position des Schreibstiftes an und erzeugt analoge paarige Koordinatensignale, die digitalisiert und an eine Hostcomputeranlage abgegeben werden.
Meistens sind Digitalisierer als Verbundgebilde aufgebaut, bei denen ein Gitter, das aus zwei beabstandeten Feldern von zueinander orthogonal angeordneten feinen Drähten gebildet ist, in einen isolierenden Träger eingebettet ist. Eine Oberfläche dieses Gebildes dient zum nachgiebigen Empfangen einer Schreibstifteingabe, die in Koordinatensignale umgewandelt wird. Verschiedene Methoden sind entwickelt worden, um Koordinatendefiniersignale zu erzeugen, denn eine Schreibstift-Gitter-Wechselwirkung, z. B. ein magnetostriktiver Effekt, kann zwischen dem Schreibstift und dem Gitter hervorgerufen werden, oder es kann ein kapazitiver Kopplungseffekt zwischen diesen Komponenten hervorgerufen werden.
Die Verwendung von solchen Gittergebilden ergibt zwar genaue, lineare Ausgangskoordinatensignale, beinhaltet jedoch notwendigerweise verwickelte Gebilde, die in der Herstellung teuer und im normalen Gebrauch der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzt sind. Weiter, in vielen Fällen ist es erwünscht, daß der Digitalisierer als eine äußerst transparente Verbundplatte hergestellt wird. Gitterformationen innerhalb der Verbundgebilde schließen jedoch im allgemeinen eine solche transparente Ausbildung aus.
Frühere Forscher haben den Vorteil beobachtet, Digitalisierer zu entwickeln, die Schreiboberflächen haben, welche aus einem durchgehenden Überzug aus mit ohmschem Widerstand behafteten Material gebildet sind. Ein unmittelbar erkannter Vorteil für diese Lösung der Digitalisiererkonstruktion ist die inhärente Einfachheit, lediglich eine widerstandsbehaftete Oberfläche auf einem tragenden Isoliersubstrat wie Glas oder Plastik vorzusehen. Weiter, die Substrate und zugeordneten widerstandsbehafteten Überzüge können transparent sein, um einen ausgedehnten Bereich von industriellen Verwendungszwecken zu ermöglichen.
Die Geschichte der Entwicklung von solchen Vorrichtungen mit widerstandsbehaftetem Überzug zeigt, daß die Forscher auf eine Vielfalt von technischen Problemen gestoßen sind, von denen eines die ungleichmäßige Art der Koordinatenablesungen ist, die mit den Oberflächen erzielt werden. Im allgemeinen ist eine präzise Eins-zu-Eins-Entsprechung oder -Linearität zwischen der tatsächlichen Schreibstift- oder Taststiftposition und den resultierenden Koordinatensignalen erforderlich. Weil die widerstandsbehafteten Überzüge praktisch nicht ohne lokale Widerstandsvariationen, z. B. von etwa +10%, hergestellt werden können, haben die Nichtlinearitätsaspekte der ansonsten vielversprechenden konstruktiven Lösung die Entwicklung von praktischen Vorrichtungen bis in jüngste Zeit behindert. Es sind jedoch manche wichtigen technischen Lösungen zur Benutzung der widerstandsbehafteten Oberflächen entwickelt worden. Zum Beispiel, Turner beschreibt eine Randbehandlungs- oder -schalttechnik in dem US-Patent Nr. 3 699 439 mit dem Titel "Electrical Probe-Position Responsive Apparatus and Method", ausgegeben am 17. Oktober 1972, ebenfalls auf die vorliegende Anmelderin übertragen. Bei dieser Lösung wird eine Eingabe in Form von Gleichstrom in die widerstandsbehaftete Oberfläche mit Hilfe eines in der Hand gehaltenen Schreibstiftes benutzt, dessen Spitze körperlich auf die widerstandsbehaftete Oberfläche aufgesetzt wird. Schlosser et al. beschreibt noch eine weitere Verbesserung, bei der ein Wechselstromeingangssignal in Verbindung mit den Vorrichtungen benutzt wird und die Signalbehandlung des resultierenden Koordinatenpaarausgangssignals beträchtlich verbessert wird, vgl. US-Patent Nr. 4 456 787, betitelt "Electrographic System and Method", ausgegeben am 26. Juni 1984, ebenfalls auf die vorliegende Anmelderin übertragen. Die Positionsansprechleistung der Vorrichtungen mit widerstandsbehafteter Schicht ist durch eine Spannungswellenformnulldurchgangslösung und eine Anordnung weiter verbessert worden, bei der Wechselstromsignale der widerstandsbehafteten Schicht selbst zugeführt werden, um durch einen Schreibstift oder Taststift erfaßt zu werden, wie es in dem US-Patent Nr. 4 055 726 von Turner et al., betitelt "Electrical Position Resolving by Zero-Crossing- Delay", ausgegeben am 25. Oktober 1977, und ebenfalls auf die vorliegende Anmelderin übertragen, beschrieben ist.
Da die Konstruktionen von Digitalisierern mit einer Oberfläche aus einer widerstandsbehafteten Schicht nun einen Grad an technischer Entwicklung erreicht haben, der ihre praktische Realisierung gestattet, hat sich die weitere Notwendigkeit ergeben, sie in bezug auf Verbesserungen in der Linearität, d. h. in bezug auf die Genauigkeit ihrer Leistung zusätzlich zu verfeinern. Solche Verfeinerungen können zwar in der Verwendung von Computerprogrammierungs- oder Softwarelösungen bestehen, es hat sich jedoch im allgemeinen gezeigt, daß Rechentechniken eine Softwarearchitektur erfordern, die eine derartige Komplexität aufweist, daß die digitale Behandlung zu langsam wird und übermäßig teuere Mikroprozessorvorrichtungen erforderlich macht.

Zusammenfassung

Die vorliegende Erfindung ist auf ein elektrographisches Eingabesystem und -verfahren gerichtet, bei denen eine Steuerung erfolgt, die eine Korrektur von graphischen Oberflächennichtlinearitäten vornimmt, indem eine Prozedur benutzt wird, die vorteilhafterweise schnell ist und darüber hinaus ausgeführt werden kann, indem Verarbeitungskomponenten zu annehmbaren Preisen benutzt werden. Bei dem System werden als ein vorbereitender Teil der Korrektur Ablesungen in dem physikalischen Bereich längs jeder der widerstandsbehafteten Oberflächen oder graphischen Oberflächen gemäß einer vorbestimmten Geometrie vorgenommen. Die Signale werden dann hinsichtlich ihres Signalbereiches eingestellt, um Speicheradressen als eine regelmäßig inkrementierte Sequenz von Adreßwerten für graphische Ablesungen zu gewinnen, die mit den berechneten physikalischen Bereichskoordinatenwerten übereinstimmen. Im Betrieb des Systems wird auf diesen Speicher zugegriffen, indem die Adreßwerte aus gegebenen oder Echtzeitablesungen gebildet werden und eine interpolative Korrekturprozedur vorgenommen wird, bei der die berechneten physikalischen Bereichskoordinatenwerte als durch reale Ablesewerte gewichtete Werte benutzt werden. Insbesondere, das Interpolationsschema, das benutzt wird, arbeitet mit parabolischer Überblendung, welches eine Möglichkeit zur zweidimensionalen Interpolation ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung schafft diese ein elektrographisches Eingabesystem mit:
einer Einrichtung, die eine Graphikoberfläche bildet;
einer Lokalisiereinrichtung, die in Angrenzung über die Oberfläche bewegbar ist zur ausgewählten Wechselwirkung mit derselben, um die Gewinnung von Positionssignalen zu bewirken; und
einer Schaltungseinrichtung, die auf die Positionssignale hin digitale Positionssignale (x(n,m), y(n,m)) liefert;
gekennzeichnet durch:
eine Speichereinrichtung zum Festhalten von berechneten physikalischen Bereichskoordinatenwerten (xa, ya), die als Werte gewonnen werden, welche ausgewählten der digitalen Positionssignale (xR, yR) eines Signalbereiches entsprechen, wobei die ausgewählten digitalen Positionssignale regelmäßig inkrementierte Werte (xr, yr) sind, die zwischen den maximalen (xmax, ymax) und minimalen (xmin, ymin) Werten der digitalen Positionssignale gewonnen werden, wobei sich die physikalischen Bereichskoordinatenwerte (xa, ya) an Adreßwerten befinden, die aus den regelmäßig inkrementierten Werten (xr, yr) gewonnen werden;
eine Steuereinrichtung, die auf jedes gegebene digitale Positionssignal, das sie empfängt, anspricht, um einen der ihm entsprechenden Adreßwerte (xR, yR) zu gewinnen, um auf die Speichereinrichtung an dem Adreßwert zuzugreifen und berechnete physikalische Bereichskoordinatenwerte (xa, ya) aufzufinden, die ihm entsprechen, und die Werte des berechneten physikalischen Bereichskoordinatenwertes durch ausgewählte dimensionsmäßige interpolative Gewichtung desselben entsprechend dem empfangenen digitalen Positionssignal einzustellen, um korrigierte Koordinatenpaarausgangssignale zu gewinnen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung schafft diese ein Verfahren zur Verwendung bei einem elektrographischen Eingabesystem, wobei auf eine Oberfläche von bekannter geometrischer Konfiguration ausgewählt zugegriffen wird, um elektrische Signale zu bilden, die verarbeitet werden, um digitale Ausgangssignale zu erzeugen, welche die physikalische Zugriffsposition angeben, um den Wert der Ausgangssignale in bezug auf Veränderungen der Oberfläche zu korrigieren, beinhaltend die Schritte:
Bestimmen eines Gitterfeldes von physikalisch lokalisierbaren Positionen über der Oberfläche innerhalb eines physikalischen Bereiches;
Gewinnen der elektrischen Signale und der entsprechenden Ausgangssignale innerhalb eines Signalbereiches in bezug auf jede Feldposition des physikalischen Bereiches; Gewinnen einer regelmäßig inkrementierten Folge von Signalbereichswerten (xr, yr) innerhalb des Signalbereiches, die sich zwischen den Minimal- und Maximalwerten des Ausgangssignals erstrecken;
Gewinnen von Adreßwerten aus der regelmäßig inkrementierten Folge von Signalbereichswerten (xR, yR);
Bestimmen von physikalischen Bereichskoordinatenwerten (xa, ya) entsprechend jedem der Signalbereichswerte (xR, yR);
Aufzeichnen der physikalischen Bereichskoordinatenwerte an den Adreßwerten;
für die Korrektur eines gegebenen Ausgangssignals, Gewinnen des Adreßwerts aus dem Ausgangssignal;
Zugreifen auf den Speicher an dem Adreßwert für die ihm entsprechenden physikalischen Bereichskoordinatenwerte;
Einstellen des Wertes der physikalischen Bereichskoordinatenwerte durch ausgewählte dimensionsmäßige interpolative Gewichtung derselben mit Faktoren, die aus dem gegebenen Ausgangssignal gewonnen werden, um ein korrigiertes gegebenes Ausgangssignal zu gewinnen; und
Abgeben des korrigierten gegebenen Ausgangssignals, um eine Koordinatenpaarinformation zu liefern, die die physikalische Position des Lokalisierers darstellt; und
ein Verfahren zum Erzeugen einer im Speicher festgehaltenen Suchtabelle zur Verwendung bei dem interpolativen Korrigieren der Positionsausgangssignale in einem Signalbereich entsprechend zugegriffenen Orten innerhalb des physikalischen Bereiches einer mit ohmschem Widerstand behafteten Oberfläche, beinhaltend die Schritte:
Sammeln eines Eingangsdatensatzes von der Oberfläche, der physikalische und Signalbereichskennwerte der Oberfläche darstellt;
Bestimmen der Grenzen des Eingangsdatensatzes als Maximal- und Minimalsignalbereichswerte für eine erste und eine zweite Koordinatenrichtung;
Gewinnen von regelmäßig inkrementierten Signalbereichswerten (xr, yr), die sich zwischen den Maximal- und Minimalsignalbereichswerten erstrecken, welche der ersten und zweiten Koordinatenrichtung entsprechen;
Liefern eines ersten Schätzwertes (i', j') der physikalischen Bereichskoordinatenortswerte auf der Oberfläche, die den Signalbereichswerten jeweils der ersten und zweiten Koordinatenrichtung entsprechen, wobei der erste Schätzwert auf einer bekannten Position und dem Signalbereichskennwert des Eingangsdatensatzes basiert;
Gewinnen von interpolierten physikalischen Bereichskoordinatenortswerten jeweils für die erste und zweite Koordinatenrichtung aus dem ersten Schätzwert und benachbarten Werten des Eingangsdatensatzes; und
Positionieren der interpolierten physikalischen Bereichskoordinatenortswerte in dem Speicher an Adreßwerten, die aus Bits höherer Ordnung aus den Signalbereichswerten (xr, yr) gewonnen werden.
Die Erfindung beinhaltet demgemäß ein elektrographisches Eingabesystem, ein Verfahren zur Verwendung bei einem elektrographischen Eingabesystem und ein Verfahren zum Erzeugen einer im Speicher festgehaltenen Suchtabelle zur Verwendung bei dem interpolativen Korrigieren der Positionsausgangssignale in einem Signalbereich, die im folgenden beispielshalber ausführlich beschrieben sind.
Für ein volleres Verständnis der Art und der Ziele der Erfindung wird auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verwiesen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines eindimensionalen Modells der elektrographischen Vorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Ersatzschaltbild des Modells nach Fig. 1;
Fig. 3 ist eine schematische, idealisierte Kurve, die die Spannungsverteilung über der widerstandsbehafteten Schicht zeigt, welche in Fig. 1 dargestellt ist;
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung, die die Schaltung und die Schaltkomponenten der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung von Zeitsteuer- und Steuersequenzkurven für sequentielle operationelle oder Datenbetriebsarten der Vorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf einen Taststift oder Lokalisierer, der bei der Erfindung benutzt wird;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer widerstandsbehafteten Oberfläche, die ein Gitterpositionsfeld und ein diesem überlagertes verzerrtes Gitterfeld hat;
die Fig. 8A-8B sind eine schematische Zeichnung der Treiber- und Schaltelektronikkomponenten des Systems nach der Erfindung;
die Fig. 9A-9C sind elektrische Schaltbilder, welche die Analogverarbeitungskomponenten des Systems nach der Erfindung zeigen;
Fig. 10 ist ein Schaltbild, das die LED-Treiberschaltung des Systems nach der Erfindung zeigt;
die Fig. 11A-11C sind elektrische Schaltbilder der Digitalverarbeitungskomponenten des Systems nach der Erfindung;
die Fig. 12A-12L stellen ein Flußdiagramm dar, welches das Hauptsteuerprogramm des Systems nach der Erfindung beschreibt;
Fig. 13 ist eine vergrößerte Darstellung eines Signalbereiches;
die Fig. 14A-14B stellen ein Flußdiagramm dar, welches die Fehlerkorrektur-Unterroutine des Steuerprogramms nach der Erfindung beschreibt;
Fig. 15 ist eine Darstellung eines vom Computer gezeichneten Gitters, das durch Positionieren eines Zeigers in regelmäßig beabstandeten Inkrementen längs Koordinatenachsen eines Digitalisierertabletts mit widerstandsbehafteter Oberfläche erzeugt wird;
Fig. 15A ist eine vergrößerte Ansicht einer Ecke der Darstellung in Fig. 15;
die Fig. 16A und 16B repräsentieren ein Generalflußdiagramm oder ein Flußdiagramm hohen Niveaus, welches das Verfahren zum Erzeugen einer Korrekturtabelle gemäß der Erfindung beschreibt;
Fig. 17 ist ein Flußdiagramm für eine Schätzroutine des Flußdiagramms nach den Fig. 16A und 16B;
Fig. 18 ist ein Flußdiagramm einer Routine zum Ausführen einer Newtonschen Interpolation, wie sie allgemein in dem Flußdiagramm in den Fig. 16A und 16B gezeigt ist;
Fig. 19 ist ein Flußdiagramm einer Routine zum Ausführen von Nachschätzprozeduren, wie sie insgesamt in dem Flußdiagramm in den Fig. 16A und 16B gezeigt ist; und
die Fig. 20A-20B bilden gemeinsam ein Flußdiagramm, das eine alternative Routine zum Ausführen der Schätzprozeduren darstellt, die allgemein in Verbindung mit den Fig. 16A und 16B beschrieben werden.

Ausführliche Beschreibung

Im folgenden wird eine elektrographische Vorrichtung, die eine erste Ausführungsform der Erfindung repräsentiert, beschrieben, bei der die mit ohmschem Widerstand behaftete Oberfläche des Digitalisierers oder Tabletts durch eine Wechselstromquelle erregt wird, im Gegensatz zum Anschließen dieser Quelle durch einen Schreibstift oder Taststift. Es ist jedoch klar, daß mit Ausnahme der Auswahl der Erregungsfrequenzen derselbe Aufbau und dieselbe Schaltungsanordnung, wie sie hier beschrieben sind, bei der letztgenannten Geometrie benutzt werden können. Die vorgenannte Ausführungsform, bei der die widerstandsbehaftete Oberfläche selbst aus einer Wechselstromquelle erregt wird, ist besser in der Lage, mit einem verbesserten Signal-Rausch- Verhältnis zu arbeiten. Wenn diese Verhältnisse verbessert werden, können ansonsten nachteilige Rauscheffekte vermieden werden, und es können erwünschtere Erregungsfrequenzen für den Betrieb des Systems gewählt werden.
Als eine Vorbetrachtung des vorliegenden Systems und Verfahrens wird auf die Fig. 1-3 Bezug genommen, in denen ein idealisiertes eindimensionales Modell der Digitalisiertechnik einer ersten Ausführungsform dargestellt ist. In Fig. 1 ist eine Graphikoberfläche in Form einer widerstandsbehafteten Platte, die z. B. aus Indiumzinnoxid besteht, bei 10 dargestellt, und über der Platte ist ein dielektrisches Material angeordnet, das bei 12 dargestellt ist. Elektroden 14 und 15 sind mit der widerstandsbehafteten Platte 10 verbunden. Die Elektrode 14 ist mit einer mit Vo bezeichneten Wechselstromquelle über eine Leitung 16 verbunden, wogegen die Elektrode 15 mit Masse über eine Leitung 17 verbunden ist. Ein Lokalisierer in Form eines Schreibstifts oder Taststifts 20 ist an der widerstandsbehafteten Schicht 10 an irgendeiner bestimmten Stelle positioniert und dient über kapazitive Kopplung zum Abnehmen einer Spannung, die über eine Leitung 21 abgegeben wird, wobei diese Spannung mit "VABTAST" bezeichnet ist. Die Ersatzschaltung für dieses idealisierte eindimensionale Modell ist in Fig. 2 dargestellt, wo die widerstandsbehaftete Schicht 10 als ein Widerstand und der Abstand des Schreibstifts 20 von dem Rand des Widerstands, welcher der Quelle Vo am nächsten ist, mit "X" und der Abstand zwischen den Elektroden 14 und 15 mit "D" bezeichnet ist. Der Bruchteil des Widerstands der Schicht 10, der sich von der Erregerspannungsquelle bis zu dem Ort X erstreckt, kann folgendermaßen dargestellt werden
wogegen der Abstand von dem Ort des Schreibstifts 20 zu der entgegengesetzten Elektrode 15, wie angegeben, folgendermaßen dargestellt werden kann
Der entsprechende idealisierte Wert für VABTAST ist in Fig. 3 als linear gezeigt und als Kurve 24 dargestellt.
Ein entsprechendes eindimensionales Modell für die oben erwähnte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Erregung aus der Spannungsquelle über den Schreibstift erfolgt, ist im einzelnen in dem erwähnten US-Patent Nr. 4 456 787 beschrieben.
Zum Gewinnen von Koordinatenpaare darstellenden Signalen in bezug auf die Position des Schreibstifts oder Taststifts 20 auf der widerstandsbehafteten Oberfläche 10 werden Messungen der Spannung VABTAST längs orthogonal angeordneter Achsen gemacht, die mit x und y bezeichnet sind. Durch die Benutzung einer Umschaltung wird das Anlegen der Spannungsquelle über die Leitung 16 und die Masseverbindung über die Leitung 17, wie in Fig. 1 gezeigt, für jede der x- und y-Koordinaten abwechselnd umgekehrt. Mit den so für jede bezeichnete x- und y-Koordinate erzielten Werten wird ein Differenz/Summe-Spannungsverhältnis bestimmt, um ein Koordinatenpositionssignal zu erzielen.
In Fig. 4, auf die Bezug genommen wird, ist eine Digitalisiervorrichtung schematisch dargestellt und insgesamt mit 28 bezeichnet. Die Vorrichtung 28 beinhaltet eine Umschalttechnik zum Gewinnen einer Differenz/Summe-Verhältnis-Koordinatenposition. In der Figur ist eine widerstandsbehaftete Platte 30 gezeigt, die eine rechteckige Form hat und auf die durch einen Lokalisierer zugegriffen wird, der als ein Schreibstift oder Taststift 32 in einem bestimmten Punkt (x, y) dargestellt ist. Die widerstandsbehaftete Platte 30 hat, wie angegeben, Achsen x+ und y- sowie x+ und y-, deren Schnittpunkt sich im wesentlichen im Mittelpunkt der rechteckig ausgebildeten Platte 30 befindet.
Wenn angenommen wird, daß das gezeigte Koordinatensystem sowohl in der x- als auch in der y-Richtung von +1 bis -1 reicht, kann ein Signal, das irgendein bestimmtes Koordinatenpaar (x, y) darstellt, bestimmt werden, indem der Spannungswert, der durch den Schreibstift oder Taststift 32 abgenommen wird, durch eine Prozedur gemessen wird, bei der die Wechselspannungsquelle oder die zeitlich veränderliche Erregerquelle, die am Anfang an einen Rand der widerstandsbehafteten Platte in einer Koordinatenrichtung angeschlossen wird, wogegen die Massereferenz an den entgegengesetzt angeordneten Rand angeschlossen wird. Diese Prozedur wird dann für die erste Koordinatenrichtung umgekehrt, und die miteinander verknüpften Ablesungen können benutzt werden, um eine Koordinate zu bestimmen. Die Prozedur wird dann im entgegengesetzten Koordinatensinn ausgeführt. Zum Beispiel, paarige Koordinatensignale können gewonnen werden, indem willkürlich die Bezeichnung gewählt wird, daß das Ausgangssignal des Schreibstifts 32 mit XPLUS bezeichnet wird, wenn eine Wechselstromquelle längs des Koordinatenrandes x+ der Platte 30 angeschlossen wird, während gleichzeitig Massepotential an den entgegengesetzten Rand x+ angelegt wird; indem willkürlich mit XMINUS das Signal an dem Schreibstift 32 bezeichnet wird, wenn die entgegengesetzte Bedingung gilt, wobei die Wechselstromquelle längs des Randes x- der Platte 30 angeschlossen wird, und Masse an den entgegengesetzt angeordneten Rand x+ angeschlossen wird; indem mit YPLUS das Signal an dem Taststift oder Schreibstift 32 bezeichnet wird, wenn die Wechselsignalquelle an den Rand der widerstandsbehafteten Platte 30 an dem Randort y+ angeschlossen wird, und Masse an den entgegengesetzten Rand y- angeschlossen wird; und indem mit YMINUS das Signal bezeichnet wird, das an dem Taststift 32 gewonnen wird, wenn die Wechselstromquelle an den Rand der widerstandsbehafteten Platte 30 an deren Ränder y- angeschlossen wird, während Masse an die Ränder der Platte 30 angeschlossen wird, die an der Koordinate y+ dargestellt sind. Zum Beispiel, die Signalwerte können mit einem Differenz/Summe-Koordinatendefinierverhältnis benutzt werden, um folgendermaßen Positionssignale für irgendeine Position des Taststifts 32 auf der Oberfläche 30 zu gewinnen:
Position x = (XPLUS) - (XMINUS)/(XPLUS) + (XMINUS)
Position y = (YPLUS) - (YMINUS)/(YPLUS) + (YMINUS)
Während irgendeiner der Datensammelprozeduren wird einem Satz von Koordinatengebieten oder -rändern der widerstandsbehafteten Platte 30, z. B. den Rändern y+ und y-, gestattet, sich in elektrischer Isolation "festpunktlos" zu befinden, während die entgegengesetzt angeordneten, z. B. die Koordinatenrandgebiete x+ und x-, betrieben werden, indem abwechselnd Masse und die Wechselstromquelle an sie angeschlossen werden. Das Einprägen der Wechselstromsignale sowie das Herstellen der Masseanschlüsse erfolgen durch Kontakte, die als etwas langgestreckte, aber gegenseitig beabstandete Flecken vorgesehen sind, die längs der Ränder positioniert sind. Fig. 4 zeigt ein Feld von vier derartigen Flecken oder Kontakten längs des Randes x+ bei 34, wogegen ein entgegengesetzt angeordnetes Feld von derartigen Flecken für das Gebiet des Randes x- bei 36 dargestellt ißt. Entsprechend ist ein Feld von vier beabstandeten Flecken oder Kontakten längs des mit y+ bezeichneten Randgebietes bei 38 gezeigt, wogegen ein entsprechendes Feld von Kontakten oder Flecken längs des mit y- bezeichneten Randgebietes bei 40 gezeigt ist.
Jeder der Kontakte oder Flecken innerhalb des Feldes 34 derselben in dem Randgebiet x+ ist mit einer Seite eines einpoligen Ein-Aus-Analogschalters eines Feldes desselben, das bei 42 gezeigt ist, verbunden. Ebenso ist jeder Fleck oder Kontakt des Feldes 36 in dem Randgebiet x- mit einem entsprechenden einpoligen Ein-Aus-Analogschalter eines Feldes desselben verbunden, das insgesamt bei 44 gezeigt ist. Entsprechend ist jeder Fleck oder Kontakt innerhalb des Feldes 38 in dem Randgebiet y+ mit einem entsprechenden einpoligen Ein-Aus-Analogschalter eines Feldes desselben verbunden, das insgesamt bei 46 gezeichnet ist, wogegen die Kontakte oder Flecken des entgegengesetzt angeordneten Randgebiets y- des Feldes 40 jeweils mit einem entsprechenden einpoligen Ein-Aus-Analogschalter eines Feldes 48 desselben verbunden sind.
Die Wechselstromquelle zum Erregen der widerstandsbehafteten Oberfläche 30 ist bei 50 dargestellt und hat einen Ausgang an einer Leitung 52, die über eine Leitung 54 an die Eingänge von zwei einpoligen Ein-Aus-Analogschaltern 56 und 57 angeschlossen ist. Die Ausgangsseite des Schalters 56 ist mit einem Bus 58a verbunden, der sich seinerseits zu den Eingängen jedes Analogschalters innerhalb der Felder 46 und 42 erstreckt, denen er gemeinsam ist. Entsprechend erstreckt sich der Ausgang des Analogschalters 57 über Buskomponenten 60a und 60b zu den gemeinsamen Eingängen der Analogschalter innerhalb der Felder 44 und 48.
Das Massepotential, das zum Betreiben des mit der Widerstandsplatte 30 versehenen Digitalisierers aufgebaut wird, wird der Leitung 62 entnommen, die sich über die Leitung 64 zu den Eingängen von zwei einpoligen Ein-Aus-Analogschaltern 66 und 67 erstreckt. Der Ausgang des Schalters 66 ist mit einer Buskomponente 58b verbunden, die über die Komponente 58a zu sämtlichen Eingängen der Analogschalter innerhalb der Felder 42 und 46 führt. Ebenso ist der Ausgang des Analogschalters 67 mit einer Buskomponente 60b verbunden, die ihrerseits mit sämtlichen Eingängen der Analogschalter innerhalb der Felder 48 und 44 verbunden ist.
Alle oben beschriebenen Analogschalter werden durch logische kompatible Spannungssignale betätigt, die an dem Ausgang einer zentralen Steuerung gebildet werden, welche einen durch einen Block 70 dargestellten Mikroprozessor aufweist. Somit können durch geeignete Signalbetätigung über Leitungen 72 und 73, die mit "XSTEUERUNG" bezeichnet sind, alle Schalter längs der x-Achse in den Feldern 42 und 44 gleichzeitig geschlossen oder geöffnet werden. Auf ähnliche Weise kann die Steuerung 70 ein Betätigungssignal auf den Leitungen 74 und 75, die mit "YSTEUERUNG" bezeichnet sind, abgeben, um gleichzeitig sämtliche Schalter längs der y-Achse, wie sie in den Feldern 46 und 48 dargestellt sind, zu schließen. Die Steuerung 70 kann außerdem gleichzeitige Aktivierungs- und Inaktivierungssignale über Leitungen 76 und 77, die mit "PLUSSTEUERUNG" bezeichnet sind, an die Schalter 56 und 67 abgeben. Durch diese Betätigung kann die Wechselstromquelle an den Bus 58a über das Schalterfeld y+ bei 46 angeschlossen werden, und das entgegengesetzt angeordnete Schalterfeld y- bei 48 kann gleichzeitig über den Bus 60b an Masse gelegt werden. Auf ähnliche Weise kann die Steuerung 70 ein Betätigungssignal über Leitungen 78 und 79, die mit "MINUSSTEUERUNG" bezeichnet sind, abgeben, um die Betätigung des Schalters 57 und das Übertragen von Signalen aus der Wechselstromquelle 50 über den Bus 60b zu dem Schalterfeld x- bei 44 bewirken, während gleichzeitig die Schalter des Feldes 42 in dem Randgebiet x+ über den Bus 58b mit Masse verbunden werden. Durch Abwechseln der Ausgangssignale "XSTEUERUNG" und "YSTEUERUNG" aus der Steuerung 70 kann die entgegengesetzte Form der Betätigung erzielt werden. In diesem Zusammenhang wird auf Fig. 5 Bezug genommen, in der die Betriebsarten zum Ausführen eines Meßzyklus in Form eines Impulsdiagramms dargestellt sind. Es kann so beobachtet werden, daß die "XSTEUERUNG"-Leitungen 72 und 73 ein Ein- oder Betätigungssignal gleichzeitig mit einem entsprechenden Ein-Signal an den "PLUSSTEUERUNG"-Leitungen 76 und 77 liefern, wie es in dem Diagramm 82 dargestellt ist, um ein Signal X PLUS, wie es als Kurve 84 dargestellt ist, während eines ersten Viertelintervalls eines Meßzyklus zu bilden. Ebenso wird ein "Ein"-Zustand für das X-Steuersignal, wie es in dem Diagramm 80 dargestellt ist, in Kombination mit einem entsprechenden "Ein"-Betätigungssignal an den "MINUSSTEUERUNG"-Leitungen 78 und 79 erzeugt, wie es in dem Diagramm bei 86 dargestellt ist. Das so gebildete "XMINUS"-Signal, das so gebildet wird, ist als Kurve 88 dargestellt und repräsentiert das zweite Viertel des Meßzyklus. Das dritte Viertel des Meßzyklus entwickelt, wie dargestellt, das "YPLUS"-Signal 92 durch die Annahme eines "Ein"- oder Betätigungsstatus an den "YSTEUERUNG"-Leitungen 74 und 75, wie in dem Diagramm bei 90 dargestellt. Gleichzeitig mit diesem Ein-Status, wie er in dem Diagramm bei 90 dargestellt ist, führen die "PLUSSTEUERUNG"-Leitungen 76 und 77 ein Betätigungssignal, wie es durch den Ein-Status in dem Diagramm bei 82 dargestellt ist. Schließlich, das "YMINUS"-Signal 94 wird für das vierte Viertel durch das Herstellen eines Betätigungs- oder Ein-Status auf den "YSTEUERUNG"-Leitungen 74 und 75 gebildet, wie es in dem Diagramm bei 90 dargestellt ist, und zwar in Kombination mit einem entsprechenden Betätigungs- oder Ein-Zustand an den "MINUSSTEUERUNG"-Leitungen 78 und 79, wie er in dem Diagramm bei 86 dargestellt ist.
Mit der so beschriebenen Anordnung wird die Quelle 50 zuerst an einen Rand und dann an den entgegengesetzten Rand in einer x-Koordinatenrichtung angeschlossen, und anschließend ist dieselbe Anordnung für die x-Koordinatenrichtung vorgesehen, wobei die Schalter in der nichtbenutzten Koordinatenrichtung offen sind, um zu gestatten, daß Paare entgegengesetzt angeordneter Ränder "festpunktlos" sind, und um Erscheinungen wie Nadelkissenverzerrung zu vermeiden. Durch die Verwendung der erwähnten Busverbindungen wird die Anzahl der Schalter, die ansonsten erforderlich ist, um diese Schaltlogik auszuführen, vorteilhafterweise gegenüber Schaltsystemen reduziert, die zwei diskrete Schalter für jeden Kontakt oder jede Elektrode innerhalb der Randgebietsfelder derselben erfordern. Die vorteilhafte Reduktion der Anzahl der Schaltkomponenten ist besonders nützlich, da die Größe der Tabletts, die widerstandsbehaftete Bereiche wie bei 30 tragen, in der Größe zunehmen, sofern die Anzahl der verlangten busangeschlossenen Schalter dieselbe bleibt. Allgemein, bei einem Tablett, das üblicherweise eine Oberflächenabmessung von 12 Zoll · 12 Zoll hat, wird die Anzahl der erforderlichen Schalter um 40 Prozent gegenüber älteren Konstruktionen reduziert, und diese Reduktion wird noch bedeutsamer, wenn die Größe der Tabletts zunimmt.
Allgemein, die Widerstandsschicht wie bei 30 wird einen Widerstand haben, der in einem Wertebereich von etwa 100 bis 10000 Ohm pro Quadrat gewählt wird. Wegen der häufig auftretenden Interferenzerscheinungen, z. B. weil die Hand der Bedienungsperson oder ein Teil des Körpers die Oberfläche berührt oder in deren Nähe gelangt, werden jedoch niedrigere Widerstandswerte bevorzugt. Unter dem Gesichtspunkt des Vermeidens von Erscheinungen wie Streukapazität oder eingestreutem Umgebungsrauschen ist es jedoch erwünscht, daß dieser Widerstandswert so niedrig wie möglich ist, wobei 250 bis 500 Ohm pro Quadrat als geeignet angesehen werden. Die Auswahl der Frequenz für die Quelle 50 ist ebenfalls eine Frage der Überlegung in bezug auf das Vermeiden von störenden Frequenzwerten, die am konstantesten bei typischen Benutzungen der Digitalisierervorrichtungen wie bei 28 angetroffen werden. Als eine Anfangsüberlegung sei angegeben, daß Erregungssignale unter etwa 5 kHz unerwünscht sind, und zwar wegen der sehr schlechten kapazitiven Kopplung zwischen dem Taststift oder Schreibstift 32 und der Oberfläche 30. Für Erregungssignale über etwa 2 MHz werden jedoch die Kosten von elektronischen Bausteinen, die solche Frequenzen verarbeiten, unerwünscht hoch. Weiter, in mittleren Frequenzbereichen, z. B. bei etwa 200 kHz, kann es zur Störung aufgrund von Vorrichtungen kommen, die sich normalerweise in der Umgebung von Digitalisierern befinden. In dieser Hinsicht sind Harmonische aus optischen Anzeigeterminals (VDT) bei etwa 200 kHz beobachtet worden, wobei die störenden Signale aus Synchronisierimpulsen und dgl. gebildet werden.
Allgemein, die Steuerung in dem Block 70, der einen Mikroprozessor und zugehörige Komponenten enthält, kann als Verarbeiten von Signalen in einem Digitalformat gekennzeichnet werden. Die Eingangssignale der Steuerung 70, aus denen eine digitale Koordinatenpaarinformation gebildet wird, werden jedoch auf analoge Weise vorverarbeitet. In dieser Hinsicht sei beachtet, daß der Lokalisierer oder Abnehmer 32 durch ein abgeschirmtes Kabel 96 angeschlossen ist, welches zu dem Eingang einer Impedanzanpaßschaltung, die als Block 98 dargestellt ist, und einer zugeordneten Vorverstärkungsstufe 100 führt. Die Vorverstärkungsstufe hat RC-Schaltungen an ihrer Rückkopplung und ihrem Eingang, die verändert werden, um optimale, angepaßte, verstärkte Eingangspositionssignale zu erzielen, die dieser Stufe entnommen werden. Tatsächlich haben der verteilte Widerstand der Platte 30 und die spaltdefinierte kapazitive Kopplung an dem Abnehmer 32 die Übergangsfunktion einer RC-Schaltung. Es ist notwendig, das Ausgangssignal dieser Schaltung in eine entsprechende angepaßte Schaltung zu leiten, die das Inverse dieser Übergangsfunktion hat, um eine optimale Kopplung zu erzielen.
Weil sich die Güte der Kopplung zwischen dem Abnehmer bei 32 und der widerstandsbehafteten Platte 30 mit dem benutzten Abnehmertyp verändert, ist es weiter notwendig, eine Konstanz des empfangenen Positionssignals zu erzielen, um für eine gleichmäßige Verarbeitung zu sorgen. Zum Beispiel, wenn ein Taststift oder Zeiger einen ebenen Empfängerring aufweist, der um den interessierenden Koordinatenpunkt positioniert ist, hat es sich gezeigt, daß die dadurch erzielte Kopplung exzellent ist. Umgekehrt, wenn ein angespitzter Schreibstift als Lokalisierer benutzt wird, wird eine Kopplung von geringerer Güte erzielt. Daher kann durch geeignetes Codieren der Befestigung des Kabels 96 mit den Vorsignalverarbeitungsstufen eine automatische Dämpfung des empfangenen Signals, das dem gewählten Abnehmer entspricht, erfolgen, und diese variable oder selektive Dämpfung des empfangenen Signals ist als Block 102 dargestellt. Nachdem das Signal in der Stufe 102 richtig eingestellt worden ist, wird es in einem als Block 104 dargestellten Bandpaßfilter gefiltert, das gemäß der Erregungsfrequenz an der Quelle 50 strukturiert ist und gefilterte Positionssignale liefert.
Wegen Variationen in der Distanz oberhalb der Oberfläche der Widerstandsplatte 30 des Taststifts oder Abnehmers 32 sorgt das System für eine automatische Verstärkungssteuerung, die als Block 106 dargestellt ist. Diese automatische Verstärkungssteuerung des Signals wird mittels der Steuerfunktion, die als Block 70 dargestellt ist, über eine durch eine Leitung 108 dargestellte Verbindung gesteuert. Anschließend an die automatische Verstärkungssteuerstufe 106 werden die resultierenden, verstärkungsgesteuerten Positionssignale in einen Gleichstrompegel umgewandelt, was durch einen Block 110 dargestellt ist. Das Signal wird dann zu dem Eingang einer Abtast-Halteschaltung geleitet, die als Block 112 dargestellt ist. Die Schaltung 112 dient zum Festhalten der an ihren Eingang angelegten Spannung und liefert einen Grad an etwas, was als "Software-Freiheit" bezeichnet werden kann, wobei der Betrieb der einen Mikroprozessor enthaltenden Steuerung 70 etwas inaktiviert oder in einer engen Schleife gehalten werden kann, in der der Rauschpegel der digitalen Komponenten des Systems während des anfänglichen Analogsignaleinfangens beträchtlich reduziert ist. Das gestattet den Analogkomponenten des Systems, in einer ruhigeren elektronischen Umgebung zu arbeiten. Daher wird zu der Zeit, zu der die Gleichstrompegeldaten (Gleichstrompegelpositionssignale) gebildet werden, diese Pegelinformation dann aus der Abtast-Halteschaltung 112 wiedergewonnen, um in einen digitalen Binärwert durch eine A/D-Wandlerschaltung umgewandelt zu werden, die als Block 114 dargestellt ist. Die so gebildete digitale Bewertung (digitale Positionssignale) in der Schaltung 114 wird über einen mehradrigen Bus der Steuerung 70 zugeführt, wie durch eine Leitung 116 dargestellt.
Bei Empfang der digitalen Positionssignale von dem Bus 116 führt die Steuerfunktion, die als Block 70 dargestellt ist, die oben erwähnte Differenz/Summe-Verhältnisbildung durch, kompensiert Verstärkungs-Offset und korrigiert Nichtlinearitäten, die durch Veränderungen in der widerstandsbehafteten Schicht 30 verursacht worden sein können. Diese letztere Korrektur wird einzig und allein durch ein zweiteiliges System ausgeführt, wobei die widerstandsbehaftete Oberfläche 30 am Anfang in dem physikalischen Bereich mit einem Lokalisierertyp von Vorrichtung in jedem Punkt längs eines gitterartigen Feldes von physikalisch lokalisierbaren Positionen getestet wird, um digitale Signalbereichspositionssignale zu gewinnen. Diese digitalen Positionssignale, die als innerhalb eines Signalbereiches liegend betrachtet werden können, werden dann eingestellt, um eine regelmäßig inkrementierte Folge von Adreßwerten innerhalb desselben Signalbereiches zu bilden. Tatsächlich wird ein Gitter innerhalb dieses Signalbereiches, der die aktuellen Ausgangssignale umfaßt, die in dem Signalbereich gefunden werden, gebildet. Dann werden in bezug auf jeden dieser Adreßwerte die physikalischen Bereichskoordinatenwerte in bezug auf jeden berechnet und in einem Festspeicher in Suchtabellenform in bezug auf jeden der vermerkten Adreßwerte positioniert. Auf den Festspeicher wird dann in einer korrigierenden Unterroutine durch die Mikroprozessorkomponenten der Steuerung 70 zugegriffen. Daher kann für jeden bestimmten Ort des Lokalisierers 32 die Steuerung auf den Speicher zugreifen und die erwähnten berechneten physikalischen Bereichskoordinatenwerte gewinnen. Die Steuerung führt dann eine zweidimensionale interpolative Gewichtung dieser berechneten physikalischen Bereichskoordinatenwerte in Übereinstimmung mit den gegebenen oder aktuellen Signalen durch, die aus dem Lokalisierer 32 empfangen werden.
Weil die berechneten physikalischen Bereichskoordinatenwerte und die Adreßwerte gewonnen und im Speicher als Teil der Herstellung des Systems abgespeichert werden, kann die (off-line erfolgende) Prozedur durch vereinfachte Rechenprozesse ausgeführt werden, die relativ billige Mikroprozessorkomponenten erfordern, und innerhalb einer Zeitspanne, die für die vorgesehenen Digitalisierer- oder verwandte Zwecke völlig akzeptabel sind. Das resultierende Koordinatenpaar von digitalen Datenausgangssignalen kann auf serielle Weise an einem seriellen Anschluß, der als Leitung 118 dargestellt ist, oder auf parallele Weise, wie es als Leitung 120 dargestellt ist, geliefert werden. Diese Ausgangssignale werden dann einer Host-Computeranlage zugeführt.
Eine erste Strukturierung für die Digitalisierervorrichtung 28 erfolgt, wie weiter oben angegeben, indem die widerstandsbehaftete Platte 30 aus einer Wechselstromquelle erregt wird. Das System wird jedoch auch arbeiten, wenn das Kabel 96 des Abnehmers 32 mit der Quelle 50 verbunden ist und ein Signal an einem gewünschten Koordinatenort injiziert. Für den Betrieb in dieser Architektur wird die Leitung 52 mit den Analog- oder Signalvorverarbeitungskomponenten verbunden sein, die mit dem Block 98 beginnen.
In Fig. 6, auf die Bezug genommen wird, ist ein in der Hand gehaltener Lokalisierer oder Taststift dargestellt, der insgesamt mit 130 bezeichnet ist. Der Taststift 130 hat ein Basisplattenteil (nicht dargestellt) aus transparentem Kunststoff, das fest in einen einzelnen geformten oberen Gehäuseteil eingebaut ist, der insgesamt mit 132 bezeichnet ist. Geformt beispielsweise aus transparentem Acryl, ist der vordere Teil 134 der transparenten Basis mit einem Fadenkreuz 136 und einem Visierkreis 138 versehen. Der Visierkreis 138 und das Fadenkreuz helfen der Bedienungsperson beim Positionieren der Vorrichtung 130 an geeigneten Orten über der widerstandsbehafteten Oberfläche 30. Mittels Klebstoff ist an dem oben erwähnten Basisplattenteil eine gedruckte Leiterplatte befestigt, deren untere Oberfläche einen Kreisring aufweist, welcher unterhalb einer Blende 140 angeordnet ist, die in dem Fall der oben erläuterten ersten Ausführungsform zum Empfang oder im Falle der alternativen Ausführungsform der Erfindung zum Senden von Wechselstromsignalen benutzt werden kann. Die aufwärts angeordnete Oberfläche der gedruckten Leiterplatte enthält Leitungen, die den Kreisring mit dem abgeschirmten Kabel 96 verbinden, sowie Leitungen, die eine Verbindung zu einem Feld von fingerbetätigten Schaltern 142 herstellen und einen Teil desselben bilden. Jeder der Schalter in dem Feld 142 kann beispielsweise als ein elastomerer Schnappschalter ausgebildet sein, der eine zwangsläufige taktile Rückkopplung hat, wenn er betätigt wird. Der Taststift 130 trägt weiter eine Leuchtdiode 144, die zu der Zeit aufleuchtet, zu der Daten, welche ein Koordinatenpaar darstellen, durch die Host-Computeranlage empfangen und akzeptiert werden, mit welcher die Vorrichtung 28 betriebsmäßig verbunden ist. Die Schalter 142 können irgendeine von vielen Bezeichnungen haben, z. B. die Entwicklung von Koordinatendaten für eine Reihe von verschieden gefärbten Ausdrucken. Anhand der Größe des Kreisringortes 140 ist zu erkennen, daß der aktive Schreibbereich für die widerstandsbehaftete Platte 30 etwa 4 cm einwärts von dem tatsächlichen Rand der ITO-Schicht positioniert werden muß, um eine Verzerrung aufgrund von Randeffekten und dgl. zu vermeiden.
Indem nun mehr ins einzelne gehend die oben erläuterte Schaltung betrachtet wird, wird auf die Fig. 8A und 8B Bezug genommen, die auf dem Schaltsystem aufbauen, das in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben worden ist. Wo passend, wird dieselbe Komponentennumerierung in dieser ausführlicheren Beschreibung beibehalten. Das oszillatorische Signal, das in Verbindung mit der Wechselstromquelle 50 gebildet wird, wird der Steuerung 70 als eine Rechteckwelle entnommen und über einen Verbinder 162 an eine Signalverarbeitungsschaltung angelegt, die insgesamt mit 164 bezeichnet ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform, bei der die widerstandsbehaftete Oberfläche 30 erregt wird, wird der Frequenzwert, der an dem Verbinder 162 auftritt, etwa 211 kHz betragen. Andererseits, wenn die Oberfläche 30 in Verbindung mit einer Betriebsart benutzt wird, bei der die Erregung über den Schreibstift oder Taststift erfolgt, dann würde dieser Frequenzwert im wesentlichen verdoppelt. Die Anfangsstufe der Schaltung 164 benutzt, wie bei 166 gezeigt, einen Operationsverstärker 168, der durch einen Kondensator 170 als ein Integrierer geschaltet ist, welcher dazu dient, anfängliche Rauhigkeit oder anfänglichen Oberwellengehalt aus der Rechteckwellenform zu beseitigen, die normalerweise von 0 bis 5 V laufen wird. Die Stufe dient außerdem zum Zentrieren der Wellenform, so daß sie mit +2 V auf symmetrische Weise verläuft. Das so verarbeitete Signal wird dann über einen Widerstand 172 an eine Bandpaßfilterstufe angelegt, die insgesamt mit 174 bezeichnet ist. Diesbezüglich weist die Filterstufe 174 einen Operationsverstärker 176 auf, der unter Verwendung von Kondensatoren 178 und 180 typisch nach Art eines Filters geschaltet ist. Eine Bandpaßfilterstufe wird an dieser Stelle in der Signalverarbeitungsschaltung 164 benutzt, um erstens alle Harmonischen zu beseitigen und dann jedwede Gleichstromvorspannungen zu eliminieren, die aus der ersten Stufe 166 stammen können. Allgemein hat die Stufe 174 einen Q-Wert von 10 zentriert bei der angegebenen Basisfrequenz von 211 kHz, die an dem Verbinder 162 eingegeben wird. Das Ausgangssignal der Stufe 174 auf einer Leitung 182 wird an den Eingang einer Stromtreiberstufe angelegt, die insgesamt mit 184 bezeichnet ist. Wenn die Stufe 184 z. B. als ein Stromtreiber vom Typ LHOO2 ausgebildet ist, dient sie zum Speisen der Impedanz der widerstandsbehafteten Oberfläche 30 und tatsächlich als eine Pufferstufe. Der Ausgang der Treiberstufe 184 ist, wie dargestellt, über einen Kondensator 186 und eine Leitung 185 mit den ersten beiden der weiter oben beschriebenen Schaltstufen 56 und 57 über Leitungen 185 und 187 verbunden. Die Schalter 56 und 57 sind, wie dargestellt, Analogschalter und sind mit den weiter oben beschriebenen Schaltern 66 und 67 in einem Vierfachgehäuse vereinigt, das mit 188 bezeichnet ist. Die Steuerung über die Schalter 57 wird von der Steuerfunktion 70 aus durch selektives Anlegen eines logischen kompatiblen Spannungssignals von der Leitung 78 über einen Verbinder 190 ausgeführt, wogegen die entsprechende Steuerung über den Schalter 56 von der Steuerung 70 aus über Leitungen 76 und 77 erfolgt, die ein Signal aus einem Verbinder 192 führen. Auf ähnliche Weise wird der Schalter 66 wahlweise mit Masse über eine Leitung 191 verbunden und durch das Anlegen eines logischen kompatiblen Spannungssignals von der Leitung 79 über die Leitung 78 an den Verbinder 190 gesteuert. Schließlich, der Schalter 67 wird wahlweise mit Masse über Leitungen 193 und 191 verbunden und von der Leitung 77 aus gesteuert, die ihrerseits über einen Verbinder 192 mit der Steuerung 70 verbunden ist.
Wenn nun zusätzlich Fig. 8B betrachtet wird, so ist zu erkennen, daß das Wechselstromerregungssignal selektiv über den Schalter 56 und die Leitung 58 an eine Leitung 194 und von dieser aus an die Schaltausgänge des Schalterfeldes 42 angelegt wird, das Ausgänge hat, die, wie dargestellt, mit Kontakten oder Flecken 34a-34d (Fig. 6) verbunden sind. Das Schalterfeld 42 empfängt selektiv ein logisches kompatibles Spannungssignal aus der Steuerung 70 über den Verbinder 196 und die verknüpften Leitungen 73 und 72. Es sei daran erinnert, daß dieses Umschalten das Koordinatenrandgebiet x+ aktiviert, um eine Wechselstromerregung zu empfangen. Auf ähnliche Weise legt der Schalter 57 Wechselstromerregungssignale über Leitungen 60a und 197 an das Vierfachschalterfeld 48 in Verbindung mit der Bildung der Koordinateninformation y- an. Die Steuerung über die vier Schalter des Feldes 48 erfolgt von der Steuerung 70 aus über Leitungen 74 und 75 und deren YSTEUERUNG-Verbinder 198. Ebenso ist die Leitung 60a mit der Leitung 199 und mit den Eingängen des Schalterfeldes 44 verbunden, das die Koordinatenerregung x- der widerstandsbehafteten Platte 30 liefert. Das Schalterfeld 44 wird seinerseits von den Leitungen 72 und 73 aus und durch das Eingangssignal XSTEUERUNG, wie an dem Verbinder 196 dargestellt, aus der Steuerung 70 gesteuert. Die Masseverbindung mit den Schalterfeldern 44 und 48 erfolgt von einer Leitung 60b aus, die von dem Schalter 67 herführt, der von der Steuerung 70 aus über den Verbinder 192 selektiv betätigt wird. In den Fig. 9A-9C, auf die Bezug genommen wird, sind die Analogsignalverarbeitungskomponenten der Vorrichtung 28 im einzelnen dargestellt. Diese Figuren sollten Seite an Seite in ihrer alphabetischen Reihenfolge angeordnet, wie es durch die verbindenden Bezeichnungen daran angegeben ist, betrachtet werden. Das Ausgangssignal des Taststifts oder Schreibstifts, wie er in Fig. 4 als Abnehmer 32 dargestellt ist, wird gemäß der Darstellung in Fig. 9A über einen Verbinder 200 und eine Leitung 202 an eine Eingangsleitung 204 der kombinierten Vorverstärkungs- und Impedanzanpaßschaltung angelegt, die weiter oben mit 98 und 100 bezeichnet ist. Die Vorverstärkungsstufe 100 besteht aus einem Operationsverstärker 206, der RC-Schaltungen 208 und 210 in seinen Rückkopplungs- bzw. Eingangspfaden hat. Es ist, wie oben erläutert, wichtig, eine Impedanzanpassung zwischen der Signalabnahmevorrichtung und dem Eingang der Analogschaltungsanordnung zu erzielen. Bei der einen Ausführungsform der Erfindung werden erwünschte Signal-Rausch-Verhältnisse erzielt, wenn der Abnehmer 32 in einer Empfangsbetriebsart arbeitet, da die Abnahmevorrichtung selbst eine Vorrichtung mit hoher Impedanz ist und über eine kapazitive Kopplung mit der widerstandsbehafteten Oberfläche 30 selbst angesteuert wird. Umgekehrt, wenn das Erregungssignal über den Taststift oder Schreibstift erzeugt wird, stellt die kapazitive Kopplung an der widerstandsbehafteten Oberfläche eine hohe Impedanz dar, die in Verbindung mit einem System zu einem Spannungsabfall wird, in welchem ein relativ kleines Signal an der Oberfläche 30 injiziert wird. Es kommt daher zu einem unerwünschten Signalverlust über die Kopplung.
Weil die Kopplung zwischen der widerstandsbehafteten Oberfläche 30 und einem Schreibstift nicht von der Qualität wie eine entsprechende Kopplung ist, bei der ein Taststift benutzt wird, wie er in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben ist, ist eine selektive Dämpfung in bezug auf das vorverstärkte Signal erforderlich, das auf der Ausgangsleitung 212 der Stufe 100 gebildet wird. Zum Erzielen dieser selektiven Dämpfung wird ein Analogschalter des Typs 4051 benutzt, wie er bei 214 dargestellt ist. Das Eingangssignal dieser Schaltung aus der Leitung 212 wird über einen Widerstand 216 geliefert, der entweder mit einem Eingangsstift Y0 oder über einen Widerstand 218 mit einem Eingangsstift Y1 verbunden ist. Wenn somit ein Abtaststift, wie er in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben worden ist, vorgesehen ist, wird eine Leitung 220, die sich zu der Klemme A0 erstreckt, über die Leitung 222 nicht an Masse gelegt, und ein Signal von +5 V wird auf der Leitung 220 von einer Leitung 224 her eingeprägt, um für den Empfang von Signalen von der Leitung 212 über die Klemme Y1 zu sorgen, das entsprechend gedämpft werden soll und an einer Ausgangsleitung 226 dargeboten wird. Andererseits, wenn ein Schreibstift benutzt wird, dann ist die Leitung 220 mit Masse von einer Verbindungsleitung 222 her verbunden, und ein ungedämpftes Signal wird über die Leitung 212 an der Klemme Y0 zur Darbietung auf der Ausgangsleitung 226 empfangen.
Die Ausgangsleitung 226 ist über einen Kondensator 228 mit einer Bandpaßfilterschaltung 104 verbunden. Allgemein enthält die Schaltung 104 eine Hochpaßfilterstufe 230, die eine sehr steile vordere Filterflanke liefert, welche in Kaskadenschaltung über einen Kondensator 232 an eine Bandpaßstufe 234 angelegt wird. Jede der Stufen 230 und 234 sorgt für eine einpolige Realisierung, und das Ausgangssignal der Stufen auf einer Leitung 236 wird an eine Filterstufe 238 angelegt, die im wesentlichen auf identische Weise wie die weiter oben beschriebene Filterstufe 174 (Fig. 8A) aufgebaut ist. Allgemein sind die Stufen 230, 234 und 238 um Operationsverstärker des Typs LF356 für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung aufgebaut. Wenn jedoch höhere Frequenzen benutzt werden, z. B. in dem Bereich von 400 kHz (für Konfigurationen, bei denen der Taststift oder Schreibstift Wechselstromsignale in die widerstandsbehaftete Platte 30 injiziert), dann werden bevorzugt Operationsverstärker des Typs 2625 benutzt.
Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 104 auf einer Leitung 240 wird an den Eingang einer automatischen Verstärkungssteuerungsstufe 106 angelegt, die in Fig. 9B dargestellt. Diese automatische Verstärkungssteuerung wird benutzt, da es einen breiten Dynamikbereich von Signalen gibt, die an dem Eingang des Analogteils der vorliegenden Schaltung auftreten. Dieser Bereich der Signalvariation ergibt sich durch die Variationen in der Höhe des Taststifts oder Schreibstifts 32 über der widerstandsbehafteten Platte 30 während des Gebrauches sowie aufgrund von Variationen in der Positionierung des dielektrischen Materials wie Papier und dgl. zwischen der Abnahmevorrichtung und der widerstandsbehafteten Oberfläche 30. Weil die Signale schließlich in digitale Form umgewandelt werden, ist das Vorsehen einer Verstärkungssteuerung notwendig. Zum Erzielen dieser Verstärkungssteuerung wird eine Selektorschaltung 242 benutzt, bei der es sich z. B. um eine Schaltung des Typs 4051 handeln kann. Die Eingangsklemmen Y0-Y7 der Schaltung 242 sind mit Anzapfungen einer Widerstandsschaltung 244 verbunden, deren Eingang mit einer Leitung 240 verbunden ist. Durch Vorsehen einer geeigneten binären Steuerung an den Klemmen A0-A2 von Leitungen 246 und einem Verbinder 248 her kann die Steuerung 70 die Widerstandsschaltung an irgendeiner der Eingangsklemmen Y0-Y7 wählen oder anzapfen, um das auf diese Weise selektiv gedämpfte Signal auf einer Ausgangsleitung 250 zu liefern. Die Schaltung 242 kann außerdem so gesteuert werden, daß sich ein Massepegelsignal auf einer Leitung 230 für Offset-Meßzwecke ergibt. Wegen einer Hysterese-Charakteristik, die in solchen Vorrichtungen wie der Vorrichtung 242 auftritt, wird zu beobachten sein, daß das Programm, das die geeignete Anzapfung wählt, entsprechend eingestellt wird.
Die Ausgangsleitung 250, die ein in der Verstärkung eingestelltes Signal führt, ist mit dem Eingang einer Vollwellenpräzisionsgleichrichterschaltung verbunden, die mit 110 bezeichnet ist. Die Gleichrichterschaltung 110 besteht aus zwei Stufen, einer Anfangsstufe 252, die Dioden 254 und 256 an ihrem Ausgang aufweist, um eine Halbwellengleichrichtung vorzunehmen. Dieses halbwellengleichgerichtete Signal wird dann an eine zweite Stufe 258 angelegt, die eine Rückkopplung mit einer Leitung 260 und einem Widerstand 262 hat, um eine Vollwellengleichrichtung zu bewirken. Eine Mittelung erfolgt durch Vorsehen eines Kondensators 264.
Die Stufe 110 weist weiter eine Offset-Vorspannungsschaltung 266 mit einer Diode 268 und Widerständen 270 und 272 auf. Diese Schaltung ist mit der Leitung 260 verbunden und dient zum Bewirken einer positiven Vorspannung bei allen Gleichstrompegeln in dem Analogsignalverarbeitungssystem, das bis hierher beschrieben worden ist. Alle aktiven Komponenten des Systems haben eine gewisse Offset-Spannung, die einen Fehler darstellen wird. Weil diese Spannung einen negativen Wert haben kann und die anschließend vorgesehenen Analog/Digital-Wandlervorrichtungen nur positive Werte umwandeln können, erfolgt eine Gewährleistung des letzteren positiven Wertes durch diese Anordnung, die dann in dem Gesamtsteuerprogramm des Systems berücksichtigt wird. Zum Beispiel, der Eingang an der Leitung 204 kann an Masse liegen, und die Spannung, die sich schließlich ergibt, kann in einen Digitalpegel umgewandelt werden, der als ein Fehler einer subtraktiven Korrektur unterzogen und zugeordnet werden kann. Die Stufen 252 und 258 können mit Hilfe von Operationsverstärkern des herkömmlichen Typs LF356 aufgebaut sein.
Das Ausgangssignal der Wandlerschaltung 110 auf einer Leitung 274 wird durch ein zweipoliges Tiefpaßfilter hindurchgeleitet, das insgesamt mit 276 bezeichnet ist und aus Widerständen 278 und 280 besteht, die in Verbindung mit Kondensatoren 282 bzw. 284 arbeiten. Das so gefilterte Ausgangssignal wird dann an eine Abtast-Halteschaltung 112 angelegt, die als Hauptkomponente eine integrierte Abtast- Halteschaltung 286 aufweist, bei welcher es sich beispielsweise um eine Schaltung des Typs LF398 handeln kann und welche selektiv betätigt wird, um das Signal an ihrem Eingang aus der Leitung 288, die sich zu der Steuerung 70 erstreckt, festzuhalten. Da sie vorteilhafterweise als eine Stufe dient, welche die relativ rauschbehafteten Aktivitäten des Mikroprozessors oder der digitalen Komponenten des Systems von den Analog- oder Positionssignalerzeugungs- und -empfangskomponenten isoliert, wird das Ausgangssignal der Abtast-Halteschaltung 286 auf einer Leitung 290 auf gesteuerte Weise an die Eingangsklemme R27 einer Analog/Digital-Wandlerschaltung 292 der Wandlerschaltung 114 angelegt, die in Fig. 9C dargestellt ist. Wenn an ihm ein Spannungswert von +12 V anliegt, beginnt der Wandler 292 mit dem Ausführen einer Umwandlung des Signals auf der Leitung 240 bei Empfang eines geeigneten Umwandlungsstartsignals an seiner Klemme SC von einer Leitung 294. Die Leitung 294 wird durch einen Pull-up-Widerstand 296 auf +12 V gehalten, wobei dieser Wert durch einen Puffer 298 mit offenem Kollektor, bei dem es sich um einen Puffer des Typs 74LS38 handelt, gepuffert ist, der sein gemeinsames Eingangssignal von einer Leitung 300 empfängt, die sich ihrerseits zu einem Flipflop 302 erstreckt, das beispielsweise von dem Typ 74HC74 sein kann. Die Löschklemme CLR des Flipflops 302 wird durch eine Leitung 304 auf einem logischen H-Pegel gehalten, und die Vorrichtung wird durch ein Umwandlungsstartsignal an ihrer Eingangsleitung 306 getriggert, die mit der Steuerung 70 verbunden ist, was durch einen Verbinder 308 dargestellt ist. Das Flipflop 302 dient zum Synchronisieren des Wandlers 292 mit dem Takt der Steuerung 70, und das erfolgt durch Anlegen eines Eingangssignals mit 102,4 kHz an das Flipflop aus der Steuerung 70, wie es durch einen Verbinder 310 und Leitungen 312 und 314 dargestellt ist, die sich zu dem entgegengesetzten Eingang desselben erstrecken. Das Signal, das auf der Leitung 294 eingeprägt wird, hat keinen kontinuierlichen logischen Pegel, da das Signal, das den Beginn der Umwandlung bewirkt, durch das ständig laufende Taktsignal auf einer Leitung 314 gelöscht wird, das an dem Flipflop 302 anliegt. Es sei angemerkt, daß die Leitung 312 außerdem ein Takteingangssignal an dem Wandler 292 durch Verbindung mit einem Puffer 316 mit offenem Kollektor und eine Leitung 318 liefert, die durch einen Pull-up-Widerstand 320, welcher an +12 V angeschlossen ist, normalerweise auf einem H-Pegel gehalten wird. Das 12-Bit-Umwandlung-Ausgangssignal des Wandlers 292 liegt an dessen parallelen Ausgängen Q0-Q11 an, wie es durch ein Leitungsfeld 322 angegeben ist. Die Ausgangsleitungen innerhalb des Feldes 322 werden einzeln in eine Fünf-Volt-Logik durch Puffer des Typs 74C901 umgewandelt, die mit demselben verbunden sind, wie in dem Feld derselben, das bei 324 gezeigt ist. Das resultierende parallele 12-Bit-Ausgangssignal wird an einen Datenbus 326 zur Zurückleitung zu der Steuerung 70 angelegt, wie es durch einen Verbinder 328 dargestellt ist. Zu der Zeit, zu der jegliche Umwandlung durch den Wandler 292 abgeschlossen ist, nimmt die Ausgangsklemme V-cc an einer Leitung 330 einen aktiven logischen L-Status an, wobei der aktive L-Pegel von 12-Volt-in 5-Volt-Logikpegel durch einen Feldeffekttransistor 332 umgewandelt wird. Der Transistor 332 legt das Signal an eine Leitung 334 an, die zu der Steuerung 70 führt, was durch einen Verbinder 336 dargestellt ist. Es sei beachtet, daß die Leitung 288 mit demselben Verbinder über eine Verbindung mit der Leitung 334 verbunden ist. Der Transistor 332 kann z. B. ein Transistor des Typs SD1117N sein. Wenn die Leitung 294 einen aktiven logischen L-Pegel annimmt, dann folgt die V-CC-Klemme an der Leitung 330 durch Übergang auf einen H-Pegel, indem sie den Beginn der Umwandlung quittiert. Wenn das resultierende Signal durch den Transistor 332 auf einen niedrigeren Pegel umgewandelt worden ist, wird es zu der Abtast-Halteschaltung 286 zurückgeleitet, um das Signal an einer Leitung 290 festzuhalten. Bei Beendigung einer Digitalumwandlung nimmt das Signal an der Klemme V-CC an der Leitung 330 einen aktiven logischen L-Pegel an, der auf der Leitung 334 erscheint und durch die Steuerung 70 gepolt wird. Tatsächlich handelt es sich dabei um ein Daten-Bereit-Signal. Dieselbe Änderung des logischen Pegels tritt an einer Leitung 288 und an der Abtast-Halteschaltung 286 auf.
Wenn die widerstandsbehaftete Platte 30 z. B. in Verbindung mit einem aktiven Bereich mit einem Format von 12 Zoll · 12 Zoll benutzt wird, wird von der 12-Bit-Wandlerkomponente 292 eine 13-Bit-A/D-Umwandlung verlangt. Zum Bilden dieses dreizehnten Bits wird das normalerweise 8 V im vollen Maßstab betragende Signal an der Eingangsleitung 290 durch Referenz innerhalb des Wandlers selbst verarbeitet, die entweder in einem Bereich von 0-4 V oder in einem Bereich von 4-8 V ist, über welchem eine 12-Bit-Umwandlung durchzuführen ist. Die Steuerung 70 stellt fest, ob das Signal auf der Leitung 290 unter 4 V ist, und, wenn das der Fall ist, wird angenommen, daß ein dreizehntes Bit 0 ist. Wenn das Signal auf der Leitung 290 über 4 V ist, dann wird eine zusätzliche Umwandlung ausgeführt, bei der die Referenz in dem Wandler 292 verändert und ein dreizehntes Bit erzeugt wird. Diese Bestimmung erfolgt mittels Verwendung von internen Widerständen innerhalb des Wandlers 292 mit Zugriff von den Klemmen R25 und R26 aus. Diese Klemmen werden entweder mit Masse oder mit +12 V verbunden, in Abhängigkeit von der Notwendigkeit des dreizehnten Bits in dem höheren Spannungsbereich, wenn die Steuerung 70 feststellt, ob das Eingangssignal an der Leitung 290 oberhalb oder unterhalb des angegebenen halben Bereiches oder von 4 V ist. Wenn das der Fall ist, wird ein Signal auf einer Leitung 338 aus dem Verbinder 340 einer Seite eines Komparators 342 vom Typ LM339 dargeboten. Der Komparator 342 sorgt für eine Pegelverschiebung von der Computerlogik aus auf die Pegel von +12 V des Wandlers 292. Demgemäß wird bei Vorhandensein des erwähnten Signals an dem negativen Eingang des Komparators 342 ein FET vom Typ J111, dessen Gateanschluß mit dem Ausgang des Komparators 342 über eine Leitung 346 verbunden ist, aktiviert, um eine +12 V-Assoziation mit den Widerständen zu schaffen, die über die Leitung 348 an die Klemmen R25 und R26 des Wandlers 292 angeschlossen sind. Umgekehrt, die internen Widerstände sind mit Masse aufgrund der Tatsache verbunden, daß das Signal an der Leitung 338 an den FET 350 infolge des Signals an der Leitung 352 angelegt wird. Es ist zu erkennen, daß das entgegengesetzte Eingangssignal an dem Komparator 342 durch einen Widerstand 354 und ein daran über eine Leitung 358 angeschlossenes Diodenpaar 356 eingestellt wird.
In Fig. 10, die nun betrachtet wird, ist eine kleine Schaltung zum Aktivieren der Leuchtdiode 144 in der Taststiftausführungsform nach Fig. 7 dargestellt. Die Leuchtdiode (LED) 144 kann z. B. eine Leuchtdiode des Typs MPS2907 sein, deren Emitter an +5 V liegt, wie durch eine Leitung 362 dargestellt, und deren Basis über eine Leitung 364 und einen Widerstand 366 an die Steuerung 70 angeschlossen ist, wie es durch einen Verbinder 368 dargestellt ist. Der Emitter des Transistors 144 ist über einen Widerstand 370 mit einer Stromversorgungsmasse verbunden, wogegen die Basisverbindungsleitung 364 mit +5 V über einen Pull-up-Widerstand 372 verbunden ist. Es ist zu erkennen, daß, wenn die Leitung 366 einen aktiven L-Status annimmt, die LED 144 zum Aufleuchten gebracht wird.
In den Fig. 11A-11C, auf die Bezug genommen wird, sind die Digitalkomponenten der Schaltung des Digitalisierers 28 ausführlicher dargestellt. Diese Figuren sollten in alphabetischer Reihenfolge nebeneinander angeordnet werden, wie es durch die Verbindungsbezeichnungen darin angegeben ist. In der in der Mitte angeordneten Fig. 11B, die zuerst betrachtet wird, ist der Mikroprozessor, unter welchem die Schaltung arbeitet, mit 380 bezeichnet, wobei der gezeigte Mikroprozessor zwar vom Typ 8085 ist, jedoch in Betracht gezogen wird, daß ein Typ 8088 mit etwas verbesserter Leistungsfähigkeit für den vorliegenden Zweck zu bevorzugen ist. Der Mikroprozessor 380 wird an seinen Klemmen X1 und X2 durch einen quarzgesteuerten Oszillator 382 angesteuert, der ein Ausgangssignal von 6,5536 MHz liefert. Infolgedessen liefert die Taktklemme CLK desselben ein entsprechendes Ausgangssignal auf einer Leitung 386, die mit dem Eingang eines durch vier dividierenden Zählers 386 verbunden ist. Einer der vier Ausgänge des Zählers 386 ist über eine Leitung 388 angezapft, die mit dem weiter oben beschriebenen Verbinder 162 (hier mit einem hochgesetzten Strich versehen) verbunden ist, um das Rechteckeingangssignal von etwa 409,6 kHz an die Erregungsfilterstufe anzulegen, die in Fig. 8A bei 164 für die Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist, bei der die Erregung in die Oberfläche 30 über einen Taststift oder Schreibstift 32 eingegeben wird. Andererseits, bei der ersten Ausführungsform ist der Zähler 386 über eine Leitung 390 angezapft, die zu einer Leitung 392 und zu demselben Verbinder 162 führt, um das Frequenzsignal von 204,8 kHz zu bilden, das für die vorliegende bevorzugte Ausführungsform erwünscht ist, bei der die widerstandsbehaftete Oberfläche 30 selbst erregt wird. Die Leitung 390 ist außerdem mit dem Eingang eines weiteren durch vier dividierenden Zählers 394 verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 396 angezapft ist, die zu dem Verbinder 310 führt, der in Verbindung mit dem Flipflop 302 in Fig. 9C beschrieben worden ist. Die Frequenz des Ausgangssignals an dem Verbinder 310 wird, wie erinnerlich, 102,4 kHz betragen. Ein weiteres Ausgangssignal des Zählers 394 wird auf einer Leitung 398 geliefert, die zu der Klemme "TIMER In" einer zusammengesetzten Schaltung 400 aus einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und einem Zeitgeber besteht (Fig. 11B), die z. B. von einem Typ 8155H sein kann. Die zusammengesetzte Schaltung 400 liefert darüber hinaus 12 Bits der Eingangs-/Ausgangsanschlußfunktion zur Verwendung durch den Mikroprozessor 380. Zum Bewirken ihrer Steuerungsassoziation sind die gemeinsam bezeichneten Klemmen IO/M, ALE, RD, WR und RST der zusammengesetzten Schaltung 400 und des Mikroprozessors 380 zusammengeschaltet. Es sei beachtet, daß diese gemeinsamen Verbindungen 380 mit der +5 V Versorgung über ein Feld von diskreten Pull-up-Widerständen 401 verbunden sind. Die RAM-Eingangsklemmen PA2-PA7 und PB0-PB6 der Schaltung 400 sind mit dem Bus 326 verbunden, der seinerseits mit dem Verbinder 328 zum Empfangen des parallelen Digitalausgangssignals des Analog/Digital-Wandlers 292 (Fig. 9C) verbunden ist. Die Adreß-/Datenklemmen AD0-AD7 der Schaltung 400 sind über einen gemeinsamen Adreß/Datenbus 402 mit den entsprechenden Anschlüssen des Mikroprozessors 380 sowie mit den entsprechenden Datenanschlüssen D0-D7 eines universellen asynchronen Empfänger-Senders (UART) 404 verbunden. Die Klemmen PC0 und PC1 der Schaltung 400 sind mit den Verbindern 368 bzw. 340 verbunden, die ihrerseits die LED 144 (Fig. 10) betätigen und dem Wandler 292 (Fig. 9C) eine Bit-13-Information liefern. Die LED 144 wird, wie weiter oben dargelegt, nur erregt, wenn ein Koordinatenpaarsignal zu dem Host-Computer übertragen worden ist. Der Bus 402 führt weiter, wie dargestellt, zu einem Feld von diskreten Pull-up-Widerständen 406, das mit der +5 V Versorgung (Fig. 11A) verbunden ist. Der Bus 402 ist darüber hinaus, wie durch eine Verbinderleitung 408 dargestellt, mit einer Fortsetzung des Busses bei 410 verbunden, einer Komponente, die zu den Ausgangsklemmen 00- 07 eines programmierbaren Festspeichers (PROM) 412 führt. Der PROM 412 kann beispielsweise ein Typ 2764 sein. Die Vorrichtung wird an ihrer Klemme OE von einer Leitung 414 aus freigegeben, die ihrerseits zu einer Schreibklemme WR des Mikroprozessors 380 führt. Die Adreßanschlüsse höheren Pegels, A8-A12, des PROM 412 sind durch einen Bus 416 mit den entsprechenden Adreßklemmen des Mikroprozessors 380 verbunden, wogegen die Adreßklemmen niedrigerer Ordnung, A0-A7, durch einen Bus 418 mit den Klemmen 1Q-8Q eines Adreßzwischenspeichers oder -puffers 420 verbunden sind. Der Zwischenspeicher 420 kann beispielsweise ein Typ 74HC373 sein und ist, wie dargestellt, an seinen Datenklemmen, 1D-8D, mit einem Bus 410 verbunden, der zu dem Mikroprozessor 380 über den Bus 410 führt. Die G(Freigabe)-Klemme des Zwischenspeichers 420 ist über eine Leitung 422 mit der Schreibklemme RD des Mikroprozessors 380 verbunden. Der Zwischenspeicher 420 ist für die vorliegende Schaltung erforderlich, da der Mikroprozessor 380 einen multiplexierten Adreß- und Datenbus 402 hat und Adreßinformation festgehalten oder eingefangen werden muß.
Der Bus 410 erstreckt sich darüber hinaus zu den Eingangsklemmen Y eines Puffers 424, dessen entgegengesetzte Klemmen oder Eingangsklemmen A über ein Anschlußleitungsfeld 426 mit einzelnen Schaltern eines DIP-Schalterfeldes 428 verbunden sind. Es sei angemerkt, daß jede der Anschlußleitungen innerhalb des Feldes 426 mit einem entsprechenden Pull-up-Widerstand des Widerstandsfeldes 430 verbunden ist, von dem alle Widerstände mit der +5 V Versorgung verbunden sind. Die einzelnen Schalter innerhalb des Schalterfeldes 428 bieten der Bedienungsperson die Möglichkeit einer Auswahl unter einer Vielfalt von Betriebsaspekten, z. B. die Übertragungsgeschwindigkeit von Koordinatenpaarsignalen pro Sekunde. In dieser Hinsicht können die Koordinatenpaarsignale mit einem Paar pro Sekunde, fünf Paaren pro Sekunde, 40 Paaren pro Sekunde usw. übertragen werden. Der Benutzer kann auch die Betriebsartschalter einstellen und z. B. den Betriebsart-"Punkt" wählen, bei dem die Koordinatenpaarinformation oder -signale gesendet werden, wenn die Bedienungsperson eine ausgewählte Taste des Schalterfeldes 142 niederdrückt. Weiter, eine "Strömung"-Betriebsart kann gewählt werden, in der Koordinatenpaarsignale kontinuierlich gesendet werden, ungeachtet des Niederdrückens eines Schalters in dem Feld 142. Eine "Schalterströmung"-Betriebsart kann gewählt werden, wenn die Koordinatenpaarinformation als ein Strom von Koordinatensignalen gesendet wird, wenn die Taste oder der Schalter in dem Feld 142 niedergedrückt wird, wobei diese Übertragung angehalten wird, wenn der Schalter losgelassen wird; und eine "Leerlauf"-Betriebsart kann gewählt werden, in der keine Koordinatenpaare übertragen werden. Der Schalter 428 kann außerdem eingestellt werden, um eine englische oder eine metrische Eichung zu wählen. Weiter, der Schalter gestattet der Bedienungsperson die Positionierung eines Wagenrücklauf- oder Wagenrücklauf-Netzspeisung-Zeichens als ein Suffix für irgendeine Übertragung zu wählen, während eine BIN/BCD-Schalterwahl für das Liefern von Daten als binäre Daten oder umgewandelt in das ASCII-Format sorgt.
Ein ähnlicher Schalter ist in Fig. 11C bei 432 gezeigt. Eine Betrachtung dieses Schalters zeigt, daß die Bedienungsperson eine Baud-Rate durch Manipulation der so bezeichneten vier Schalter auswählen kann. Als nächstes in der Reihe kann die Bedienungsperson wählen, um für parallele Daten an der folgenden oder vorderen Flanke eines Markiereingangs durch Manipulation des "Data Strobe"-Schalters zu sorgen. Als nächstes in der Reihenfolge kann die Bedienungsperson wählen, eine Status-gültig-Prüfung auszuführen. In der nächsten benachbarten Schalterkomponente kann durch die Bedienungsperson eine gerade oder ungerade Parität ausgewählt werden, wogegen der nächste Schalter in der Reihenfolge der Bedienungsperson eine Auswahl von Parität oder keiner Parität ermöglicht. Schließlich, der Schalter 432 gestattet die Auswahl einer Auflösung entweder eines 3-Tausendstel-Zoll- oder eines 5-Tausendstel-Zoll-Konfusionskreises. Die letzteren drei Schaltereingänge an dem Schalter 432 sind mit den Eingangsanschlüssen 2A4, 2A3 bzw. 2A1 eines Puffers 434 verbunden. Ähnlich dem Puffer 424 kann der Puffer 434 von einem Typ 74HC244 sein, und seine Ausgangsklemmen sind, wie dargestellt, mit dem gemeinsamen Daten-/Adreßbus 402 verbunden. Die Anschlüsse 1A1-1A4 des Puffers 434 sind ebenfalls mit Eingangsleitungen 436-439 verbunden, die von den entsprechenden vier Schaltern des Feldes 142 derselben des Taststifts 130 (Fig. 6) herführen. Es sei angemerkt, daß alle Eingänge an dem Puffer 434 über Pull-up-Widerstände innerhalb des Feldes 440 angeschlossen sind, die ihrerseits mit der +5 V Versorgung verbunden sind.
Der Bus 402 erstreckt sich, wie dargestellt, auch zu den Ausgangsanschlüssen eines Eingangspuffers 442, bei dem es sich beispielsweise um einen Typ 74LS244 handeln kann. Die Eingangsanschlüsse des Puffers 442 sind als ein Leitungsfeld 444 geschaltet, wobei jede Leitung mit der +5 V Versorgung über einen Pull-up-Widerstand eines Feldes davon, das bei 446 gezeigt ist, verbunden ist. Das Leitungsfeld 444 dient zum Bilden einer Parallelverbindung mit einem Host-Computer od. dgl. und zum Empfangen von Strukturierungs- oder Programmierungsdaten, die beispielsweise den Daten entsprechen und diese übersteuern, die der Benutzer ansonsten durch Manipulation der weiter oben beschriebenen Schalter 424 und 432 erzeugen könnte. Die parallelen Ausgangsanschlüsse der Schaltung sind als ein Leitungsfeld 448 dargestellt und erstrecken sich von der Verbindung mit den Ausgangsanschlüssen 1Q-8Q eines Ausgangszwischenspeichers 450 aus. Die Eingangsanschlüsse 1D-8D des Zwischenspeichers 450, bei dem es sich beispielsweise um einen Typ 74LS273 handeln kann, sind mit dem Bus 402 verbunden, und der Zwischenpuffer gibt, wie zu erkennen ist, 8-Bit-Ausgangsdaten an den Host-Computer ab, mit dem die Vorrichtung 28 arbeitet. Unmittelbar oberhalb des Zwischenspeichers 450 befindet sich ein weiterer Ausgangszwischenspeicher 452, dessen Eingangsanschlüsse 1D-8D mit dem Bus 402 verbunden sind und dessen verschiedene Ausgangssignale innerhalb des Systems Steuerfunktionen erfüllen. Zum Beispiel, die Klemme 1Q des Zwischenspeichers 452, bei dem es sich um einen Typ 74HC273 handeln kann, dient zum Übertragen eines Signals XSTEUERUNG, wie es in Verbindung mit der Leitung 73 in Fig. 8B beschrieben worden ist und wie es durch dieselbe Verbinderbezeichnung 196 wie die in dieser Figur gezeigte dargestellt ist. Die Klemme 2Q des Zwischenspeichers 452 führt das Signal YSTEUERUNG, wie es in Fig. 8B an dem Verbinder 198 und der Leitung 74 dargestellt ist, von denen ersterer auch in der vorliegenden Figur wiedergegeben ist. Die Klemme 3Q führt das weiter oben beschriebene Signal PLUSSTEUERUNG, das in Verbindung mit dem Verbinder 192 in Fig. 8A erläutert worden ist, wobei die Verbinderbezeichnung in der vorliegenden Figur wiederum wiedergegeben ist, wogegen die Klemme 4Q das entsprechende Signal MINUSSTEUERUNG führt, wie es in derselben Figur an dem Verbinder 190 angegeben ist, wobei die Verbinderbezeichnung hier wiederholt wird. Schließlich, die Klemmen 6Q-8Q des Zwischenspeichers 452 führen die Verstärkungssteuerungseingangssignale an der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 242, wie in Fig. 9B an dem Verbinder 248 dargestellt, wobei die Verbinderbezeichnung in der vorliegenden Figur wiederholt wird.
In Fig. 11B, zu der nun zurückgekehrt wird, liefert der Mikroprozessor 380, wie dargestellt, das Starte-Umwandlung- Signal an dem Verbinder 308, wie es in Verbindung mit Fig. 9C beschrieben worden ist, über seine serielle Datenausgangsklemme (SOD). Auf ähnliche Weise empfängt der Mikroprozessor das Umwandlung-Abgeschlossen-Signal an seiner seriellen Dateneingangsklemme (SID) von dem Verbinder 336 aus dem Wandler 292, der in Fig. 9C gezeigt ist. Dieselben Verbinderbezeichnungen sind in der vorliegenden Figur dargestellt. Eine Unterbrechung an dem Mikroprozessor 380 wird an seiner Klemme RST 6.5 aus der Zeitsteuerungsfunktion der Schaltung 400 über eine Leitung 454 und eine Schaltung 456 des Typs 74LS86 geliefert. Das entgegengesetzte Eingangssignal an dieser Exklusiv-ODER-Schaltung wird von der +5 V Versorgung geliefert. Auf ähnliche Weise wird ein Unterbrechungssignal von der UART 404 aus zu dem Anschluß RST 7.5 des Mikroprozessors 380 geleitet, um den Empfang eines Bytes anzuzeigen. Diesbezüglich sei beachtet, daß die Empfänger-bereit-Klemme RX über eine Leitung 458 und eine ODER-Schaltung 460 des Typs 748C32 mit der angegebenen Klemme verbunden ist. Das entgegengesetzte Eingangssignal an der Schaltung 460 wird einer Leitung 462 entnommen, die ihrerseits mit dem Ausgang einer weiteren ODER-Schaltung 464 des Typs 74LS86 verbunden ist, deren Eingang durch die oberste Anschlußleitung des Paralleleingangsanschlußleitungsfeldes 444 gebildet wird. Es sei beachtet, daß das Signal, das durch die genannte Anschlußleitung geführt wird, mit der +5 V Versorgung UND-verknüpft und zusätzlich zu dem Eingang 1A1 des Puffers 442 geleitet wird. Auf ähnliche Weise wird, wie in Fig. 11C gezeigt, das Host-Rücksetzeingangssignal über eine Leitung 446, die die Versorgungsspannung von +5 V führt, und eine Leitung 468, die an einen Inverter 470 angeschlossen ist, an die Eingangsklemme TRAP des Mikroprozessors 380 angelegt.
Die Komponentensteuerung oder Systemabbildung, die durch den Mikroprozessor 380 erfolgt, erfolgt von den Klemmen A13-A15 aus, die über ein Pull-up-Widerstandsfeld 472 mit +5 V verbunden und an die Steuereingangsklemmen CS1, 1A, 1B, 2A, 2B eines Decodierers 474 angeschlossen sind. Der Decodierer 474 ist als ein Typ 74HC139 ausgebildet, wobei die Klemme 1Y0 des Decodierers 474 dazu dient, ein Chip-Select-Eingangssignal über eine Leitung 476 an die Klemme CE des PROM 412 (Fig. 11A) anzulegen. Ebenso wird über die Klemme 1Y1 des Decoders 474 ein Chip-Select-Signal über eine Leitung 478 an die Chip-Select-Klemme CS der Schaltung 400 angelegt. Die Klemme 1Y2 des Decodierers 474 ist über eine Leitung 480 mit der Chip-Select-Klemme CS des UART 404 verbunden.
Die Klemme CS2 des Decodierers 474 ist mit dem Ausgang einer ODER-Schaltung 482 verbunden, von welcher ein Eingangssignal auf einer Leitung 484 aus dem Ausgang eines Inverters 486 stammt, dessen Eingangssignal über Leitungen 488 und 490 geliefert wird, die mit der Klemme A15 des Mikroprozessors 380 verbunden sind. Das entgegengesetzte Eingangssignal an der Schaltung 482 stammt von einer Leitung 492, die sich zu der Leseklemme RD des Mikroprozessors 380 erstreckt.
Die Klemme 1Y0 der zweiten Gruppierung von Klemmen des Decodierers 474 ist, wie dargestellt, durch eine Leitung 494 mit den Freigabeeingangsklemmen des Puffers 442 (Fig. 11C) verbunden, wogegen die nächste benachbarte Ausgangsklemme 1Y1 über eine Leitung 496 mit den entsprechenden Freigabeklemmen des Puffers 434 verbunden ist. Auf ähnliche Weise ist die Klemme 1Y2 dieser zweiten Gruppierung geschaltet, um über eine Leitung 498 für die Freigabe zu sorgen, die an die entsprechenden Freigabeeingangsklemmen des Puffers 424 (Fig. 11A) angeschlossen ist.
Um das System mit einer zusätzlichen Decodiermöglichkeit zu versehen, ist die Klemme 1Y3 der oberen Klemmengruppierung des Decodierers 474 durch eine Leitung 500 mit einem Eingang einer ODER-Schaltung 502 verbunden. Bei der Schaltung 502 kann es sich beispielsweise um einen Typ 74HC32 handeln. Das entgegengesetzte Eingangssignal an der Schaltung 502 wird der Schreibklemme WR des Mikroprozessors 380 durch die Verbindung über Leitungen 504 und 506 entnommen. Das Ausgangssignal der Schaltung 502 auf einer Leitung 508 wird an den Takteingang CLK des Ausgangszwischenspeichers 452 angelegt (Fig. 11C).
Auf ähnliche Weise ist die Leitung 506 mit dem Eingang einer weiteren ODER-Schaltung 510 verbunden, deren entgegengesetzter Eingang an eine Leitung 512 angeschlossen ist, die von der Leitung 484 herführt. Das Ausgangssignal der Schaltung 510 auf einer Leitung 514 wird an den Takteingang CLK des Ausgangszwischenspeichers 450 angelegt. Die Löschklemme CLR des Zwischenspeichers 450 ist darüber hinaus durch eine Leitung 516 mit den zusammengeschalteten Klemmen RST des Mikroprozessors 380, der Schaltung 400 und des UART 404 von einer Leitung 518 aus verbunden. Das Signal von der Leitung 518 wird in einem Inverter 520 invertiert, bevor es einer Leitung 516 zugeführt wird.
Der Mikroprozessor 380 führt Initialisierungsfunktionen aus, wenn die Stromversorgung des Systems eingeschaltet wird oder wenn die Bedienungsperson einen in Fig. 11A gezeigten Schalter 520 betätigt. Eine Seite des Schalters 520 ist mit Masse verbunden, wogegen seine entgegengesetzte Seite mit einer Leitung 522 verbunden ist, die sich zu der Klemme RIN des Mikroprozessors 380 erstreckt. Die Leitung 522 wird über einen Widerstand 524 auf der Versorgungsspannung +5 V gehalten, der in Verbindung mit einem Kondensator 526 eine RC-Schaltung bildet. Demgemäß wird beim Schließen des Schalters 520 dem Kondensator 526 gestattet, sich zu entladen, damit ein Impuls an die Leitung 522 angelegt wird. Eine Diode 528 dient zum Schutz gegen transiente Spannungen, die über +5 V liegen. Wiederanfahren beim stromeinschalten erfolgt automatisch in Verbindung mit der Schaltung aus dem Widerstand 524 und dem Kondensator 526. Es ist klar, daß die Schaltung für eine gewünschte geringfügige Verzögerung sorgt.
Der UART 404 wird zur seriellen Kommunikation mit einem bestimmten Host-Computer in Verbindung mit einem seriellen Schnittstellenanschluß benutzt, der in Fig. 11B insgesamt mit 118 bezeichnet ist. Das Eingangssignal an dem UART 404 stammt aus dem Mikroprozessor 380 an den Dateneingangsanschlüssen D0-D7 desselben von dem Bus 402 her, wogegen das Ausgangssignal der Vorrichtung an dem Datensendeanschluß TXD auf einer Leitung 530 geliefert wird, wobei das Ausgangssignal in einer Schaltung 532 zur Darstellung auf einer Leitung 534 gepuffert wird. Ein entsprechendes serielles Eingangssignal des UART 404 wird auf einer Leitung 536 geliefert, die einen Inverter 538 aufweist und zu der Klemme RXD führt. Unter diesen Klemmen sind die üblichen Quittierfunktionen. Diesbezüglich wird das Bereit-zum-Senden-Signal, das an der Klemme RTS bereitgestellt wird, auf einer Leitung 540 geliefert, die einen Puffer 542 enthält, wogegen das Klar-zum-Senden-Signal an der Klemme CTS über eine Leitung 544 eingegeben wird, die mit der Versorgungsspannung +12 V über einen Widerstand 546 verbunden ist. Die Leitung 544 enthält außerdem einen Inverter 548. Das Ausgangssignal an der Daten-bereit-Klemme wird an die Klemme DTR des UART 404 angelegt und über eine Leitung 550 übertragen, die einen Puffer 552 enthält.
Die Baud-Rate, die für den Betrieb des UART 404 gewählt wird, wird, wie weiter oben dargelegt, durch die Bedienungsperson in Verbindung mit der Betätigung von Komponenten des Schalterfeldes 432 gewählt (Fig. 11C). Die gewählte Baud-Rate wird über ein Vier-Anschlußleitungen-Feld 556 an die Eingänge A-D eines Baud-Rate-Zeitgebers 558 angelegt. Das so gewählte Frequenzausgangssignal des Zeitgebers 558 wird an eine Leitung 560 angelegt, die an die Klemmen TXC und RXC des UART 404 angeschlossen ist.
Der Parallelausgangsanschluß 120 (Fig. 11C) des Digitalisierers 28 erfordert zur Verwendung mit gewissen Host-Komponenten ein Zeitsteuerungswähleingangssignal. Dieses Zeitsteuerungswähleingangssignal wird als ein Data-Strobe-Signal auf einer Leitung 562 geliefert, wie es in Fig. 11C gezeigt ist. Die Leitung 562 erstreckt sich von dem Ausgang einer Exklusiv-ODER-Schaltung 564 aus, an welcher ein Eingangssignal ein Freigabelogikpegel von einer Leitung 566 ist, die sich von einem durch die Bedienungsperson gesteuerten Data-Strobe-Wählanschluß an dem Schalter 432 aus erstreckt. Es sei beachtet, daß die Leitung 566 über einen Widerstand 568 normalerweise auf der Versorgungsspannung von +5 V gehalten wird. Der entgegengesetzte Eingang an der Schaltung 564 an einer Leitung 570 führt das Data-Strobe- Zeitsteuersignal aus einem kombinierten Zähler 572 und Eingabe-JK-Flipflop 574, wie es in Fig. 11B gezeigt ist. Die Eingangsklemme J des Flipflops 574 ist so angeschlossen, daß sie das Zeitsteuerausgangssignal empfängt, das normalerweise an den Ausgangszwischenspeicher 450 über dessen Verbindung mit der Leitung 514 über Leitungen 575 und 576 angelegt wird. Das Taktsignal wird auf der Leitung 576 durch einen Inverter 578 invertiert. Ein Takteingangssignal für das Flipflop 574 wird dem Zähler 386 und den Leitungen 390 und 392 (Fig. 11A) entnommen, bei dem es sich um das erwähnte Signal mit 204,8 kHz handelt. Dasselbe Signal wird über einen Inverter 580 und eine Leitung 582 an den Eingang des Zählers 572 angelegt, während das Ausgangssignal desselben auf der Leitung 570 zurück über eine Leitung 584 an die Eingangsklemme K des Flipflops 574 angelegt wird. Das Ausgangssignal desselben auf der Leitung 584, das eine Division durch vier darstellt, sorgt für das Rücksetzen oder Initialisieren des Flipflops 574. Das Ausgangssignal bei 570 sorgt darüber hinaus für eine vorbestimmte Verzögerung von etwa 60 Mikrosekunden zum Darstellen des erwähnten Data-Strobe-Signals an der Host-Ausrüstung. Daher wird der Zwischenspeicher 450 mit Daten geladen, woran anschließend das Signal auf der Leitung 562 anzeigt, daß Daten zum Gebrauch verfügbar sind.
Wenn der Digitalisierer Daten aus dem Host empfängt, kann ein Daten-bereit-Signal von diesem Host geliefert werden, z. B. auf der Leitung 586 des Feldes 444 (Fig. 11C). Die Leitung 586 erstreckt sich zu der Eingangsklemme J eines weiteren Flipflops 588, das in Fig. 11B gezeigt ist. Das Flipflop 588 wird von einer Leitung 590 aus getaktet, die sich zu einer Verbindung mit der Leitung 384 erstreckt, welche das Taktausgangssignal des Mikroprozessors 380 führt. Die Klemme K des Flipflops ist mit Masse verbunden, und die Ausgangsklemme Q desselben ist über eine Leitung 592 mit der Eingangsklemme 2A3 des Paralleleingangspuffers 442 verbunden. Die Rücksetzklemme des Flipflops 588 ist mit der Leitung 574 verbunden, so daß das Rücksetzen in Verbindung mit einem Schreibbefehl erfolgt. Das Flipflop 588 dient der Funktion, das Daten-bereit-Signal, das aus dem Host-Computer empfangen wird, solange festzuhalten, bis der Mikroprozessor 380 in der Lage ist, das Signal abzufragen oder zu lesen.
In den Fig. 12A-12C, auf die Bezug genommen wird, ist das Gesamtsteuerprogramm, das durch den Mikroprozessor 380 bereitgestellt wird, in schematischer Form gezeigt. Das Programm beginnt, wie oben in Fig. 12A gezeigt, bei einer Startprozedur. Diese Prozedur kann, wie hier weiter oben erläutert, mit dem Einschalten der Stromversorgung begonnen werden. Darüber hinaus kann ein Wiederanfahren durch momentane Betätigung des Schalters 520, um die Entladung des Kondensators 526 zu bewirken, erfolgen. Anschließend an das Anfahren werden gemäß der Darstellung in einem Block 600 in Fig. 12A alle Unterbrechungen innerhalb des Systems unwirksam gemacht, so daß keine Unterbrechungsprozedur während der Initialisierung des Steuersystems ausgeführt werden kann. Anschließend an diese Aufgabe des Unwirksammachens geht das Programm weiter, um Stapelzeiger und Speichervariable zu initialisieren, wie es in einem Block 602 dargestellt ist. Anschließend an diese Aufgabe werden gemäß der Darstellung in einem Block 604 die Schalter 428 (Fig. 11A) und 432 (Fig. 11C) gelesen, um die von der Bedienungsperson ausgewählten Parameter für den Betrieb des Systems bereitzustellen. Aus der Beschreibung in Verbindung mit den Fig. 11A-11C wird erinnerlich sein, daß der Host-Computer die mittels Schalter getroffene Auswahl übersteuern kann. Auf der Basis der durch die Schalter getroffenen Auswahl setzt dann gemäß der Darstellung in einem Block 604 das System die Betriebsartregister, wie es in einem Block 606 dargestellt ist. Es gibt vier mögliche Betriebsarten des Systems, bei denen es sich gemäß der obigen Beschreibung um "Punkt", "Strömung", "Schalterströmung" und "Leerlauf" handelt. Anschließend an das Setzen der Betriebsartregister wird gemäß der Darstellung in einem Block 608 das Auflösungsflag für hohe (HI) oder niedrige (LO) Auflösung gesetzt, wie sie durch die Schalter gewählt worden ist, und gemäß der Darstellung in einem Block 610 wird das Englisch- oder Metrisch-Flag gesetzt, je nachdem, welchen der Schalter die Bedienungsperson betätigt hat. Das Programm geht dann weiter zu dem Befehl eines Blockes 612, bei dem ein Flag gemäß der Wahl von serieller oder paralleler Übertragung an den angegebenen Schaltern gesetzt wird. Schließlich werden gemäß der Darstellung in einem Block 614 die Anschlüsse des UART 404 initialisiert.
Weil die Gleichstromverstärkungs- oder ähnliche Komponenten der Schaltung des Digitalisierers 28 in Verbindung mit irgendeiner bestimmten Betriebsumgebung Drifteigenschaften aufweisen werden, wird, wie es in Verbindung mit Fig. 9B beschrieben worden ist, ein positives Offset gewährleistet, und dieses Offset wird dann digitalisiert oder gemessen. Das erfolgt im wesentlichen dadurch, daß die Leitung 250 durch einen Mikroprozessorbefehl an der Selektorschaltung 242 auf Massepegel gebracht wird. Dieser Befehl ist in einem Block 616 dargestellt, wobei die Größe des Offset gemessen und festgehalten wird. Im Anschluß an die Offset-Messung stellt gemäß der Darstellung in einem Block 618 der Mikroprozessor die Verstärkung in der Schaltung 244 und der zugeordneten Steuerung 242 auf einen Maximalwert ein, in Erwartung des ungünstigsten Falles, in welchem diese Verstärkung benötigt wird. Das Programm geht dann weiter, wie durch einen Knotenpunkt oder Verbinder A dargestellt, zu dem Befehl, der in Fig. 12B gezeigt ist. Eine Betrachtung dieser Figur zeigt, daß der Verbinder A gemäß der Darstellung zu den Befehlen eines Blockes 620 führt, woraufhin sich an die Beendigung der Initialisierungsprozeduren ersichtlich ein Befehl zum Freigeben der Unterbrechungen für den normalen Betrieb anschließt.
Das System beginnt dann, Messungen längs der x-Koordinatenrichtungen auszuführen, und die Systemverstärkung wird auf die x-Verstärkungseinstellung eingestellt, wie es durch den Befehl in einem Block 622 gezeigt ist. Dieser Befehl wird einen Maximalwert für den ersten Zyklus des Programms einstellen, wenn jedoch das Programm den Zyklus weiterhin ausführt, wird die XVERSTÄRKUNG-Wahl nachgestellt. Nach dem Einstellen der Verstärkung werden gemäß der Darstellung durch den Befehlsblock 624 die Analogschalter auf eine Konfiguration XPLUS eingestellt. Diesbezüglich sei daran erinnert, daß in Fig. 4 die XSTEUERUNG- und PLUSSTEUERUNG-Signale betätigt sind, so daß die Schalter 56 und 67 zusätzlich zu den Schaltern der Felder 42 und 44 gesetzt oder geschlossen werden. Mit dem Vorsehen dieser Schalterlogik wird gemäß der Darstellung durch den Befehl in einem Block 626 eine Unterroutine ADREAD aufgerufen, so daß eine Digitalbewertung entsprechend der vorgenommenen XPLUS-Messung vorgenommen wird. Die Unterroutine ADREAD ist im einzelnen in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Serial No. 06/665,302 von R. Kable mit dem Titel "Electrographic Apparatus" beschrieben, die am selben Tag hiermit eingereicht und gemeinsam hiermit übertragen worden ist. Das Programm geht dann weiter zu Befehlen in einem Block 628, wo die Messungen XPLUS im Digitalformat gespeichert werden. Gemäß der Darstellung in einem Block 630 geht das System dann auf eine MINUSSTEUERUNG über, während eine XSTEUERUNG-Einstellung der Schalter beibehalten wird, so daß die entgegengesetzte Richtung der X-Koordinate ausgewertet werden kann. Gemäß der Beschreibung in einem Block 632 wird die Unterroutine ADREAD aufgerufen, und eine Digitalbewertung für XMINUS wird vorgenommen, und gemäß der Darstellung in einem Block 634 wird dieser Wert gespeichert, wobei diese gesamte Speicherung im RAM auf herkömmliche Weise erfolgt.
Gemäß der Darstellung durch einen Knotenpunkt B geht das Programm dann weiter zu der entsprechenden Knotenpunktsbezeichnung in Fig. 12C, und die Anfrage, die in einem Block 636 dargestellt ist, stellt fest, ob das X-Hysterese- Flag gesetzt worden ist oder nicht. Dieses Flag wird zu dieser Zeit gesetzt worden sein, da eine Möglichkeit vorhanden ist, daß zwei gültige, aber unterschiedliche Verstärkungssteuerungsauswertungen für eine bestimmte XPLUS- und XMINUS-Koordinatenauswertung vorhanden sind. In dem Fall, daß das Flag nicht gesetzt ist, geht das Programm, wie es durch die Linie 638 und den Knotenpunkt C dargestellt ist, zu den in Fig. 12D gezeichneten Befehlen, beginnend mit dem Verbindungsknotenpunkt C, der dort gezeigt ist.
Im allgemeinen stellt das in Fig. 12D dargestellte Programm fest, ob die beiden X-Koordinatenablesungen, die oben gemacht worden sind, hinsichtlich der Verstärkung gültig sind. Diesbezüglich wird ein Fenster gebildet, das hohe und niedrige Schwellenwerte hat, innerhalb welchen die digitalisierten Messungen, die gemacht worden sind, verglichen werden. Im allgemeinen sind die Kriterien für diesen Vergleich, daß beide Ablesungen unter dem hohen Schwellenwert des Fensters sein müssen und daß einer von ihnen über dem niedrigen Schwellenwert sein muß. Gemäß der Anfrage in einem Block 640 wird festgestellt, ob der Wert XPLUS größer als der hohe Schwellenwert ist, und in dem Fall, daß dem so ist, wird gemäß der Darstellung durch eine Linie 642 die Frage gestellt, wie in einem Block 644 gezeigt, ob der Wert XVERSTÄRKUNG größer als die Minimalverstärkung des Systems ist. Für den Fall, daß dem so ist, wird gemäß der Darstellung durch einen Block 646 der Wert XVERSTÄRKUNG um ein Inkrement verringert, wie es durch einen Widerstand in der in Fig. 9B gezeigten Schaltung 244 dargestellt ist. Es sollte beachtet werden, daß die Widerstandswerte für jeden der diskreten Widerstände innerhalb der Schaltung 244 so gewählt werden, daß sich etwa 18% Impedanzinkremente ergeben. Dieses prozentuale Inkrement wird als optimal angesehen zum Vornehmen der Verstärkungsänderung, ohne eine Oszillation zwischen benachbarten Verstärkungswerten hervorzurufen, zu der es sonst bei niedrigeren prozentualen inkrementellen Widerstandswerten kommen könnte. Anschließend an die Einstellung von XVERSTÄRKUNG, wie es an dem Knotenpunkt oder Verbinder D dargestellt ist, kehrt das Programm zurück, um die Systemverstärkung wie in dem Block 622 einzustellen, was durch den entsprechenden Knotenpunkt in Fig. 12B und die Linie 648 dargestellt ist. Für den Fall, daß die Antwort auf die Frage in dem Block 644 negativ ist, kehrt dann das Programm, wie durch eine Linie 650 dargestellt, wieder zurück, um die Systemverstärkung einzustellen, wie es in dem Block 622 dargestellt ist.
Wenn die Anfrage in dem Block 640 zeigt, daß der Wert XPLUS höher als der hohe Schwellenwert ist, dann wird, wie durch einen Block 652 dargestellt, festgestellt, ob der Wert XMINUS größer als der hohe Schwellenwert ist. Für den Fall, daß dem so ist, dann wird, wie durch eine Linie 654 dargestellt, dieselbe Prozedur ausgeführt, um den Wert XVERSTÄRKUNG selektiv zu verringern. In dem Fall, daß beide Meßwerte XPLUS und XMINUS unter dem hohen Schwellenwert sind, wird gemäß der Darstellung in einem Block 656 festgestellt, ob der Wert XPLUS über dem unteren Schwellenwert ist. In dem Fall, daß dieser Wert nicht über diesem Schwellenwert ist, wird gemäß der Darstellung durch eine Linie 658 und einen Block 660 festgestellt, ob der Meßwert XMINUS über dem unteren Schwellenwert ist. In dem Fall, daß dem so ist, wird gemäß der Darstellung durch eine Linie 662 und einen Block 664 der Wert XVERSTÄRKUNG gespeichert. Ebenso, wenn die Anfrage in dem Block 656 ergibt, daß der Wert XPLUS über dem niedrigen Schwellenwert ist, wird gemäß der Darstellung durch eine Linie 666 der Wert XVERSTÄRKUNG gespeichert. Dieser Wert von XVERSTÄRKUNG wird dann, wie in Verbindung mit dem Block 622 in Fig. 12B angegeben, zu der Zeit benutzt, zu der der nächste Betriebszyklus erfolgt. Das Programm geht dann dazu über, eine Hystereseprüfung auszuführen, wie es durch einen Verbinder E dargestellt ist.
In dem Fall, daß weder der Wert XMINUS noch der Wert XPLUS den unteren Schwellenwert übersteigt, wird gemäß der Darstellung durch eine Leitung 668 und einen Entscheidungsblock 670 festgestellt, ob der Wert XVERSTÄRKUNG niedriger als die maximale verfügbare Verstärkung des Systems ist. In dem Fall, daß dieser Test erfüllt wird, wird gemäß der Darstellung in einem Block 672 der Wert XVERSTÄRKUNG inkrementiert. Umgekehrt, wenn der Wert XVERSTÄRKUNG nicht kleiner als die maximale verfügbare Verstärkung ist, kehrt gemäß der Darstellung durch eine Linie 674 und einen Knotenpunkt oder Verbinder D das Programm zu dem entsprechenden Knotenpunkt an der Linie 648 in Fig. 12B zurück und wird denselben Verstärkungswert an der Linie 648 benutzen. Umgekehrt, wenn eine Erhöhung in dem Wert XVERSTÄRKUNG durch den Befehl in dem Block 672 ausgeführt worden ist, wird dieser erhöhte Wert in der Position benutzt, die durch die Linie 648 dargestellt ist, und die Verstärkung des Systems wird diesen Wert wiedergeben, wie es der Block 622 zeigt.
Gemäß den Angaben weiter oben in Verbindung mit dem Block 636 in Fig. 12C hat es sich gezeigt, daß, wenn ein singulärer Punkt längs einer bestimmten singulären Koordinatenrichtung ausgewertet wird, indem die Wechselstromquelle zuerst an einen Rand und dann an den anderen angeschlossen wird, Nichtlinearitäten in der widerstandsbehafteten Oberfläche 30 oder in dem System selbst unrichtige Ablesungen für einen bestimmten Koordinatenpunkt verursachen werden, da zwei unterschiedliche Verstärkungswerte für die Messung desselben Punktes gebildet werden können. Deshalb werden die in den Fig. 12C und 12E dargestellten Routinen benutzt. Mit den dadurch dargestellten Routinen wird die höchste verfügbare gültige Verstärkung für das System gewählt, wo zwei gültige Verstärkungen vorhanden sind. Eine Betrachtung von Fig. 12E zeigt, daß der Verbinder oder Knotenpunkt E, der sich von einem gespeicherten Befehl XVERSTÄRKUNG aus erstreckt, in einem Block 664 zuerst ausgewertet wird, um festzustellen, ob, wenn das Verstärkungssignal um einen Verstärkungsschritt oder z. B. einen Faktor von 18% erhöht würde, die resultierende Erhöhung innerhalb des Fensters der zulässigen Schwellenwerte bleiben würde. Demgemäß wird in einem Block 676 das Signal XPLUS auf der Basis ausgewertet, ob, wenn es in bezug auf eine Zunahme in der Verstärkung von beispielsweise 1/18% oder einen Schritt erhöht würde, dieser Wert innerhalb des hohen Schwellenwertes des Auswertungsfensters bleiben würde. Ein Block 676 führt diese Auswertung durch, und in dem Fall, daß der Wert XPLUS um einen Verstärkungsfaktor erhöht werden könnte, kann gemäß der Darstellung durch eine Linie 678 und einen Verbinder F das Programm weitergehen. Wenn das Signal XPLUS nicht so geändert werden kann, wird gemäß der Darstellung durch einen Block 680 dieselbe Auswertung des Signals XMINUS gemacht. Wenn das Signal XMINUS um einen Verstärkungsfaktor inkrementiert werden kann, dann geht das Programm gemäß der Darstellung durch eine Linie 682 ohne Verstärkungsänderung weiter.
Andererseits, wenn beide Signale XPLUS und XMINUS die Prüfung bei den Auswertungen in den Blöcken 676 und 680 nicht bestehen, ist ein Zustand vorhanden, wo die Messungen nicht größer als der maximale Fensterschwellenwert sind. Demgemäß wird gemäß der Darstellung in einem Block 683 das X-Hysterese-Flag gesetzt, wie es in Verbindung mit dem Block 636 und Fig. 12C erläutert worden ist. In diesem Punkt ist eine Vorhersage vorhanden, daß eine duale Verstärkungssituation für einen bestimmten Koordinatenpunkt vorhanden ist. Um jedoch eine Situation zu berücksichtigen, wo diese Vorhersage unkorrekt ist, werden der letzte Wert XPLUS und der letzte Wert XMINUS, die anfänglich gemessen worden sind, gespeichert, wie es durch den Befehl eines Blockes 684 dargestellt ist.
In Fig. 12B, zu der zurückgekehrt wird, ist zu beobachten, daß sich der Knotenpunkt zu der Linie 648 erstreckt und daß das Programm zu dem Knotenpunkt B weitergeht. Wie zuvor führt dieser Knotenpunkt zu dem entsprechenden Knotenpunkt in Fig. 12C. In Fig. 12C, auf die Bezug genommen wird, ist zu erkennen, daß die Antwort auf die Frage in dem Block 636 nun Ja lautet, was eine Vorhersage darstellt, daß es eine höhere Verstärkung in dem System gibt, die eine gültige Ablesung in bezug auf das durch den hohen und niedrigen Schwellenwert definierte Verstärkungsfenster ergibt. Demgemäß geht das Programm zu den Befehlen in einen Block 686, wo das X-Hysterese-Flag auf 0 rückgesetzt wird, und gemäß der Darstellung in einem Entscheidungsblock 688 wird eine Anfangsfeststellung getroffen, ob die Verstärkungsänderung gültig ist. Demgemäß, wenn der inkrementierte Wert XPLUS größer als der hohe Schwellenwert ist, wird gemäß der Darstellung durch eine Linie 690 und einen Block 692 der letzte Wert XPLUS in dem Programm wiederhergestellt, da die Vorhersage nicht bestätigt worden ist. Ebenso, wenn der Wert XPLUS nicht unter dem hohen Schwellenwert ist, wird gemäß der Darstellung in einem Block 694 dieselbe Auswertung für den inkrementierten Wert XMINUS gemacht. Wenn der Wert XMINUS den hohen Schwellenwert übersteigt, werden gemäß der Darstellung durch eine Linie 696 die letzten Werte benutzt, wie es der Block 692 zeigt. In dem Fall einer negativen Feststellung in dem Block 694 oder in dem Fall, daß die letzten Werte benutzt werden, geht das Programm gemäß der Darstellung durch Linien 698 und 700 weiter, wie es an dem Knotenpunkt oder Verbinder F dargestellt ist, der wieder in Fig. 12F dargestellt ist. In der letztgenannten Figur, auf die Bezug genommen wird, ist zu erkennen, daß die Messung XPLUS am Anfang durch den Befehl eines Blockes 702 verarbeitet worden ist, wo dieser Wert in ein temporäres Register eingebracht wird, um seinen Verlust zu vermeiden. Das Programm geht dann weiter, um die gegenwärtige Ablesung XPLUS mit der letzten Ablesung XPLUS zu mitteln, was eine Softwarefilterung darstellt, durch die transiente Vorgänge oder grobe Änderungen in dem System geglättet werden. Dieser Befehl ist in einem Block 704 dargestellt. Dann wird die Ablesung XPLUS in ein temporäres Register eingebracht, um die gegenwärtige Ablesung zu werden, wie es durch den Befehl in einem Block 706 dargestellt ist. Dieselbe Prozedur wird dann in bezug auf die Messung XMINUS wiederholt, wobei der Wert XMINUS in ein temporäres Register eingebracht wird, um seinen Verlust zu vermeiden, wie es in einem Block 708 dargestellt ist, woraufhin der Wert XMINUS mit der letzten Ablesung gemittelt wird, wie es in einem Block 710 dargestellt ist, und die letzte Ablesung wird dann in ein temporäres Register zum unmittelbaren Gebrauch eingebracht, wie es durch einen Block 712 dargestellt ist.
Mit dieser abschließenden Verarbeitung der X-Koordinatenmessungen schaltet das Programm dann um auf das Übertragen eines entsprechenden Satzes von Koordinatenmessungen längs der Y-Koordinatenrichtung. In Fig. 12G, auf die Bezug genauen wird, ist zu erkennen, daß der Knotenpunkt G für eine Fortsetzung des Programms in Verbindung mit den Befehlen eines Blocks 714 sorgt, in welchem die YVERSTÄRKUNG aus der Speicher abgerufen und die Systemverstärkung auf den Wert von YVERSTÄRKUNG eingestellt wird. Danach werden gemäß der Darstellung in einem Block 716 die Analogschalter auf eine Konfiguration eingestellt, in der die Wechselstromquelle 50 an den Plusrand der Y-Koordinaten angeschlossen wird. Diesbezüglich und zusätzlich gemäß Fig. 4 werden die Schalter 56 und 67 geschlossen, während das Signal YSTEUERUNG an die Schalterfelder 46 und 48 angelegt wird. Anschließend an das Einstellen der Schalter wird gemäß der Darstellung in einem Block 718 die Unterroutine ADREAD aufgerufen, um die empfangenen Signale in Digitalformat umzuwandeln. Anschließend an diese Umwandlung werden gemäß der Darstellung in einem Block 720 die digitalisierten YPLUS- Ergebnisse gespeichert, und das Schaltersystem wird dann so eingestellt, daß die Wechselstromquelle an den negativen, mit Y bezeichneten Koordinatenrand angeschlossen wird, wie es in einem Block 722 dargestellt ist. Diesbezüglich wird das Signal MINUSSTEUERUNG angelegt, um die Schalter 57 und 64 zu schließen, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Anschließend an das Sammeln von Ablesungen wird gemäß der Darstellung in einem Block 724 die Unterroutine ADREAD aufgerufen, um die resultierenden Werte zu digitalisieren, und gemäß der Darstellung in einem Block 726 werden die Ergebnisse als die Ablesung YMINUS gespeichert. Das Programm wird dann fortgesetzt, wie an dem Knotenpunkt H dargestellt, der wieder in Fig. 12H erscheint. In Fig. 12H, die nun betrachtet wird, führt der Knotenpunkt H, wie dargestellt, zu der Entscheidung, die in einem Block 728 getroffen wird, wo festgestellt wird, ob das Y-Hysterese-Flag gesetzt worden ist. In dem Fall, daß es nicht gesetzt worden ist, dann geht gemäß der Darstellung durch eine Linie 730 das Programm weiter, wie dargestellt, zu einem Knotenpunkt I, der wieder in Fig. 12I erscheint. In 12I, die nun betrachtet wird, schaut das Programm am Anfang nach dem hohen Schwellenwert und fragt, ob der gemessene Wert YPLUS größer als der Schwellenwert ist, wie es als Block 731 dargestellt ist. Das Programm geht weiter, wie durch eine Linie 732 dargestellt, zu der Frage, die in einem Block 734 gestellt wird. In dem Block 734 wird festgestellt, ob der Wert YVERSTÄRKUNG größer als die Mimalverstärkung ist, und in dem Fall, daß dem so ist, wird gemäß der Darstellung in einem Block 736 der Wert von YVERSTÄRKUNG um ein Inkrement oder einen Faktor von beispielsweise 18% verringert. Gemäß der Darstellung durch eine Linie 738 geht das Programm dann weiter, wie an einem Knotenpunkt J dargestellt, der in Fig. 12G gezeigt ist, um über eine Linie 740 zu der Eingabe zu den Befehlen in dem Block 714 zu gelangen, wo die Systemverstärkung auf YVERSTÄRKUNG eingestellt wird. In dem Fall, daß die Bestimmung in dem Block 734 ergibt, daß YVERSTÄRKUNG die Minimalverstärkung nicht übersteigt, kehrt das Programm gemäß der Darstellung durch eine Linie 742 wieder zu dem Knotenpunkt J und zu der Linie 740 gemäß der Darstellung in Fig. 12G zurück.
In Fig. 12I, zu der zurückgekehrt wird, wird in dem Fall, daß die Frage in dem Block 731 ergibt, daß die Ablesung YPLUS nicht größer als der hohe Schwellenwert des Verstärkungseingangsfensters ist, gemäß der Darstellung in einem Block 744 die entsprechende Frage gestellt, ob die Messung YMINUS oberhalb des hohen Schwellenwertes des Verstärkungsfensters ist. In dem Fall, daß dem so ist, wird gemäß der Darstellung durch eine Linie 746 der Wert von YVERSTÄRKUNG verringert, und das Programm geht weiter, wie es in Verbindung mit dem Knotenpunkt J beschrieben worden ist. Wenn die Frage in dem Block 744 ergibt, daß beide Messungen unter dem hohen Schwellenwert sind, dann wird gemäß der Darstellung in einem Block 748 festgestellt, ob die Messung YPLUS größer als der niedrige Schwellenwert des Verstärkungsfensters ist. Falls das nicht der Fall ist, wird gemäß der Darstellung durch eine Linie 750 und einen Block 752 die entsprechende Messung in bezug auf den Wert YMINUS gemacht. Wenn das Ergebnis der Frage in dem Block 748 Ja ist oder das Ergebnis der Frage in dem Block 752 Ja ist, dann wird gemäß der Darstellung durch Linien 754 bzw. 756 die resultierende gültige Verstärkung gemäß der Darstellung in einem Block 758 gespeichert. Das Programm geht dann weiter, wie es an einem Verbinder K dargestellt ist.
Wenn durch die Anfrage in dem Block 752 festgestellt wird, daß YMINUS nicht über dem niedrigen Schwellenwert ist, dann wird gemäß der Darstellung in einem Block 760 festgestellt, ob YVERSTÄRKUNG kleiner als der maximale verfügbare Verstärkungsfaktor ist. Wenn das der Fall ist, dann wird gemäß der Darstellung in einem Block 762 der Wert von YVERSTÄRKUNG um einen Faktor erhöht, z. B. 18%. In dem Fall, daß die Frage in dem Block 760 eine negative Antwort ergibt, kehrt gemäß der Darstellung durch eine Linie 764 das Programm über den Knotenpunkt J und eine Linie 740 zu einem Einstellen des Werts von YVERSTÄRKUNG des Systems zurück, wie es in Fig. 12G gezeigt ist. Dieselbe Prozedur wird beim Erhöhen von YVERSTÄRKUNG ausgeführt, wie es durch einen Block 762 dargestellt ist.
Wenn YVERSTÄRKUNG gemäß der Darstellung in dem Block 758 gespeichert worden ist, geht das Programm weiter, wie es an dem Verbinder K gezeigt ist, der in Fig. 12J wiedergegeben ist. Gemäß der letztgenannten Figur, auf die Bezug genommen wird, wird der um einen Verstärkungsfaktor inkrementierte Wert von YPLUS mit der maximalen verfügbaren Verstärkungsänderung verglichen, wie es in Verbindung mit dem Block 676 für die X-Koordinate beschrieben worden ist. Wenn die Frage eine bestätigende Antwort ergibt, wäre keine Inkrementierung verfügbar, und das Programm geht gemäß der Darstellung durch eine Linie 768 zu dem Verbinder L. Wenn die Frage in dem Block 766 eine negative Antwort ergibt, dann wird gemäß der Darstellung in einem Block 770 dieselbe Frage hinsichtlich des Wertes von YMINUS gestellt, und im Falle einer bejahenden Antwort, wie an der Linie 772 gezeigt, kommt es zu derselben Fortsetzung des Programms, wie es durch den Verbinder L dargestellt ist. Wenn die Frage in dem Block 770 eine negative Antwort ergibt, dann wird gemäß der Darstellung in einem Block 774 das Y-Hysterese-Flag auf Eins gesetzt, woraufhin gemäß der Darstellung in einem Block 776 eine Speicherfunktion auftritt, bei der der letzte Wert von YPLUS zu YPLUS und der entsprechende letzte Wert YMINUS zu YMINUS gemacht wird. Das Programm kehrt dann gemäß der Darstellung an dem Knotenpunkt J zur Linie 740 zurück, wie es in Fig. 12G gezeigt ist. Wenn sich das Programm wiederholt, gelangt es wieder zu der Frage in dem Block 728, der in Fig. 12H gezeigt ist. In diesem Fall wird die Frage ergeben, daß das Y-Hysterese-Flag gesetzt ist, und das Programm wird weiter zu dem Befehl in einem Block 778 gehen, wo das Hysterese-Flag auf 0 rückgesetzt wird. Bei dem Rücksetzen des Hysterese-Flags wird gemäß der Darstellung in einem Block 780 festgestellt, ob das erhöhte YPLUS größer als der hohe Schwellenpegel des Verstärkungsfensters ist, wie es durch den Block 780 dargestellt ist. In dem Fall, daß dem so ist, werden gemäß der Darstellung durch eine Linie 782 und einen Block 784 der Wert YPLUS und der Wert YMINUS auf die letzten Werte derselben zurückgebracht. Das Programm geht dann wie durch eine Linie 786 gezeigt weiter, um wie bei dem Verbinder M dargestellt, fortgesetzt zu werden. Wenn die Bestimmung in dem Block 780 zeigt, daß der Wert YPLUS unter dem hohen Schwellenwert ist, dann wird gemäß der Darstellung in einem Block 788 eine entsprechende Feststellung getroffen, ob der erhöhte Wert YMINUS größer als der hohe Schwellenwert des Verstärkungsfensters ist. In dem Fall, daß der Wert des Schwellenwerts überschritten ist, dann werden gemäß der Darstellung durch eine Linie 790 die letzten Werte für YPLUS und YMINUS wieder aufgerufen, und das Programm wird fortgesetzt. Das Programm wird auf ähnliche Weise fortgesetzt, wenn der Wert YMINUS unter dem hohen Schwellenwert ist, wie es durch eine Linie 792 dargestellt ist.
Wie in dem Fall der X-Koordinate führt das Programm dann eine Form von Softwarefilterung in bezug auf Y-Koordinatenmessungen aus, um transiente Vorgänge oder grobe Änderungen in dem System zu glätten. Gemäß der Darstellung in Fig. 12K und gemäß dem Verbinder M, die nun betrachtet werden, speichert das Programm, wie ersichtlich, den Wert YPLUS in einem temporären Register, wie es durch einen Block 794 dargestellt ist. Nach dem Ausführen dieser Speicherung wird gemäß der Darstellung in einem Block 796 der Wert YPLUS mit der letzten YPLUS-Ablesung gemittelt. Dann wird gemäß der Darstellung in einem Block 798 der letzte Wert YPLUS in einem temporären Register gespeichert, und gemäß der Darstellung in einem Block 800 wird der Wert YMINUS in ein temporäres Register überführt. Der nächste Befehl in einem Block 802 bewirkt, daß die Werte YMINUS gemittelt werden, wobei der laufende Werte YMINUS mit dem letzten Wert YMINUS gemittelt wird. Dann wird gemäß der Darstellung in einem Block 804 der letzte Wert YMINUS benutzt, der in dem temporären Register gespeichert ist. Das Programm ist dann auf einer Stufe, wo ein voller Satz von Messungen zum Gewinnen der X- und Y-Koordinaten gebildet ist, und das Programm schaut dann, um eine Koordinateninformation oder -position aus diesen Werten zu gewinnen. In Fig. 12L, auf die Bezug genommen wird, ist der Knotenpunkt N wieder reproduziert und führt, wie gezeigt, zu Blöcken 806 und 808, die dazu dienen, das System auf das Durchführen einer nächsten Ablesung vorzubereiten. Diesbezüglich sorgt der Befehl in dem Block 806 für das Einstellen der Systemverstärkung auf XVERSTÄRKUNG, und der Block 808 sorgt für das Einstellen der Analogschalter zum Ausführen einer Ablesung in XPLUS-Konfiguration.
Das Programm geht dann weiter zu dem Befehl in einem Block 810, wo ein normierter X-Wert, XNORM, unter Verwendung der Differenz/Summe-Prozedur gewonnen wird. Der Wert wird als normiert betrachtet aufgrund seiner Gewinnung aus den natürlichen Koordinaten der widerstandsbehafteten Platte 30. In dieser Hinsicht reichen die Werte an dieser Verbindungsstelle von einem Minuswert bis zu einem positiven Wert. Es ist dann erwünscht, den normierten Wert, XNORM, in einen Wert in einem Koordinatensystem umzuwandeln, der ausgedrückt in positiven ganzen Zahlen läuft, d. h. von einem Wert 0 bis zu irgendeinem anderen positiven Wert. Weil die widerstandsbehaftete Platte 30 Variationen in ihrer Struktur haben wird, wird der tatsächlich abgelesene Wert von einem Rand zum anderen nicht einer präzisen fortschreitenden Reihe folgen. Infolgedessen wird der Minimal- oder 0-Wert der Platte 30 für Korrekturzwecke vorher abgelesen und in einem ROM-Speicher gespeichert. Dieser Wert wird mit XMIN bezeichnet. Ebenso wird die entsprechende Messung in bezug auf die Y-Koordinatenrichtung ausgeführt, und der Wert YMIN wird gebildet und im Speicher abgespeichert.
Gemäß der Darstellung in einem Block 812 subtrahiert dann das Programm den Wert XMIN von dem Wert für XNORM und multipliziert ihn mit einem Expansionsfaktor, der mit X EXPAND bezeichnet ist. Das letztgenannte Glied ist einfach ein Expansionsfaktor, um eine große Zahl zu schaffen, die zur digitalen Verarbeitung geeignet ist, z. B. 64000.
Das Programm prüft dann den resultierenden Wert für X, um sicherzustellen, daß keine unakzeptable Zahl vorhanden ist. Ein solcher unechter Wert könnte z. B. auftreten, wenn der Taststift außerhalb der aktiven Fläche der Platte 30 angeordnet worden ist. Demgemäß wird gemäß der Darstellung in einem Block 814 festgestellt, ob der X-Wert größer als der bekannte maximale X-Wert, XMAX, ist. In dem Fall, daß dem so ist, startet dann gemäß der Darstellung durch eine Linie 816 und einen Verbinder O das Programm wieder und kehrt zu der entsprechenden Verbinderbezeichnung in Fig. 12B zurück, wo ein Befehl zum Ausführen einer Analog/Digital-Umwandlungsablesung gegeben wird, wie es durch den Block 626 dargestellt ist. Es sei angemerkt, daß sich der Knotenpunkt O in der letztgenannten Figur zu dem Programm über eine Linie 818 erstreckt.
In dem Fall, daß der X-Wert in bezug auf eine Maximalbewertung akzeptabel ist, schaut das Programm nach dem Vergleich, der in einem Block 820 gemacht wird, wo der X-Wert mit einer Minimal- oder 0-Auswertung verglichen wird. In dem Fall, daß der X-Wert unter dieser 0-Auswertung ist, kehrt gemäß der Darstellung durch eine Linie 822 und die Linie 816 das Programm zu der Linie 818 zurück, wie oben erläutert. Wenn der X-Wert in bezug auf 0 korrekt ist, dann werden gemäß der Darstellung durch eine Linie 824 die entsprechenden Operationen in bezug auf die Y-Bewertungen ausgeführt. In dieser Hinsicht wird gemäß der Darstellung in einem Block 826 der normierte Y-Wert, YNORM, als ein Differenz/Summe-Verhältnis gewonnen, woraufhin gemäß der Darstellung in einem Block 828 ein korrigierter und expandierter Wert für Y gebildet wird, und dieser Wert wird gemäß dem Befehl in einem Block 830 getestet, um festzustellen, ob er jenseits des Wertes YMAX ist. Falls das der Fall ist, kehrt gemäß der Darstellung durch eine Linie 832 und den Verbinder O das Programm zur Linie 818 in Fig. 12B zurück. Wenn der Y-Wert in bezug auf YMAX korrekt ist, dann wird gemäß der Darstellung in einem Block 834 der Wert von Y in bezug auf 0 getestet. Wenn er kleiner als 0 ist, dann kehrt gemäß der Darstellung durch Linien 836 und 832 das Programm zur Linie 818 zurück, wie oben erläutert. Wenn der Y-Wert in bezug auf den Taststiftort und dgl. geeignet ist, dann wird gemäß der Darstellung durch einen Block 838 eine Fehlerkorrekturprozedur ausgeführt, die auf digitale Weise durchgeführt wird und hauptsächlich dazu dient, Variationen in der Dicke der Beschichtung der widerstandsbehafteten Platte 30 zu korrigieren. Eine Unterroutine zum Ausführen dieser Fehlerkorrektur ist weiter unten beschrieben. Anschließend an die Fehlerkorrektur ruft das Programm eine Ausgangsunterroutine auf, die in der oben angegebenen US-Patentanmeldung Serial No. 06/665,302 beschrieben und in einem Block 840 dargestellt ist. Das vervollständigt das allgemeine Programm, und das Programm kehrt zu der Linie 818 und dem Verbinder O zurück, wie es in Verbindung mit Fig. 12B beschrieben worden ist.
Das Fehlerkorrektursystem nach der Erfindung, bei dem die Unterroutine benutzt wird, die allgemein in dem Block 838 in Fig. 12L beschrieben ist, betrifft hauptsächlich die notwendigerweise vorhandenen Variationen im spezifischen Widerstand der widerstandsbehafteten Oberfläche oder Schicht 30. Wegen Variationen in der Fertigung von solchen Vorrichtungen wird das Erregersignal, das entweder von entgegengesetzt angeordneten Grenzeingängen oder über den Lokalisierer oder Taststift angelegt wird, Spannungen oder repräsentative Signale erzeugen, die von einer gewünschten Linearität abweichen werden, wenn sie von einem Rand zum anderen parallel zu den Koordinatenachsen ausgewertet werden. Damit das System akkurate digitale Ausgangssignale gewinnt, die den Positionen auf der Oberfläche 30 entsprechen, ist eine gewisse Form von Korrektur für diese Nichtlinearität erforderlich. Das Erfordernis der Korrektur muß jedoch mit einem System und einem Verfahren erfüllt werden, die kostengünstig bleiben und in der Lage sind, die Korrektur ohne übermäßige Verzögerung auszuführen, die beispielsweise durch die Computeroperationen hervorgerufen werden können, welche am Ausführen von mathematischen Prozeduren beteiligt sind. Insbesondere, wenn solche Prozeduren eine Multiplikation oder Division beinhalten, wird das Zeitelement signifikant, und das entsprechende Kostenelement wird unakzeptabel erhöht, wenn es sich darum handelt, Produkte zu entwickeln, die eine erwünscht breite Marktbasis haben.
In Fig. 7, die nun betrachtet wird, ist eine bildliche Darstellung der widerstandsbehafteten Oberfläche 30 gezeigt, der ein gitterartiges Feld von vorbestimmten, physikalisch lokalisierbaren, vorher festgelegten Positionen oder Punkten überlagert ist, die durch die Schnittpunkte von ξ-Koordinatenlinien 850-854 und η-Koordinatenlinien 856-881 dargestellt sind. Die ξ-, η-Koordinatengitterlinien, die einen physikalischen Bereich darstellen, können als regelmäßig beabstandet und zueinander rechtwinkelig sowie ausgerichtet mit den Rändern der widerstandsbehafteten Oberfläche 30 betrachtet werden. In dem Fall, daß die Ränder erregt werden, wie es in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben worden ist und der Lokalisierer 32 in jedem der Gitterschnittpunkte positioniert wird, wird ein lineares Ausgangssignal gewonnen, wenn man sich von einem Rand zum anderen in der idealen Richtung bewegt, die in Verbindung mit Fig. 3 und der Kurve 24 beschrieben worden ist. In der Praxis wird jedoch bei irgendeiner gegebenen widerstandsbehafteten Oberfläche 30 durch das Positionieren des Lokalisierers 32 in einem solchen Gitterschnittpunkt oder einer solchen Position kein lineares Ausgangssignal gewonnen, das z. B. an einen Host-Computer angelegt würde, sondern es wird eine verzerrte Darstellung des Gitterfeldes gebildet, wie sie durch die mit einem entsprechenden hochgesetzten Strich und eine gestrichelte verzerrte Liniendarstellung des Gitterfeldes dargestellt sind. Zu Veranschaulichungszwecken ist das letztgenannte Gitterfeld mit Koordinatenwerten x,y gezeigt (die als in einem Signalbereich befindlich angesehen werden), dem die angegebenen ξ, η-Gitterwerte aufgeprägt sind.
Zum Veranschaulichen eines Korrekturerfordernisses werde der Fall betrachtet, daß der Lokalisierer 32 in dem Punkt 864 angeordnet ist, der in Fig. 7 gezeigt ist und so betrachtet werden kann, als falle er innerhalb die Gitterfeldschnittpunkte der Gitterlinien 853, 854 und 856, 857. Das Ausgangssignal des Lokalisierers 32 in einem Punkt 864 ( , ) wird keine lineare Beziehung mit den linearen Standardausgangssignalen aufweisen, die durch das rechteckige Gitterfeld dargestellt sind, sondern wird gewisse Signalwerte , haben. Da die schließlich gewünschten oder standardisierten Koordinatenwerte für den Punkt 864 in dem linearen Gitterfeld ( , ) lauten, ist eine Lösung für die Korrektur die mathematische Abbildung oder Transformation:
= f(x,y)
= g(x,y)
oder, indem die Querstriche der Einfachheit halber beseitigt werden:
(1) ξ = f(x,Y)
(2) η = g(x,y)
Weil die obigen Transformationsformeln jedesmal dann ausgewertet werden, wenn die Signalwerte (x,y) empfangen werden, müssen ihre mathematischen Ausdrücke sehr einfach sein, während eine hohe Genauigkeit aufrechterhalten wird. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, daß die Transformationen für jedes Tablett eindeutig sind, da die Ungleichförmigkeit des Widerstandsfilms jedes Tabletts unterschiedlich ist.
Das Korrektursystem nach der Erfindung beinhaltet die Entwicklung des regelmäßigen gitterartigen Feldes (physikalischen Bereichs), wie es durch die Koordinatenlinien 850-854 und 856-861 in Fig. 7 dargestellt ist. Die Anzahl der Gitterlinien in dem Feld oder die Größe der resultierenden "Quadrate", die durch die Gitterlinien gebildet werden, wird so gewählt, daß sich diskrete rechteckige Gebiete von einer Größe ergeben, die ausreichend groß ist, um schließlich Speicheradressen aus den angegebenen x,y-Werten zu bilden, dabei aber fein genug, um eine gewünschte Genauigkeit der Interpolation zu erzielen. Demgemäß werden anschließend an die Bestimmung dieses Gitterfeldes von physikalisch lokalisierbaren Positionen elektrische Signale (ein Datensatz) eines Signalbereiches für das System gemessen, welche Werte für jeden der Gitterfeldschnittpunkte repräsentieren. Zum Bilden der Signaldaten wird der Lokalisierer od. dgl. Vorrichtung 32 in einer Offline-Prozedur in jedem der regelmäßigen Gitterfeldschnittpunkte in dem physikalischen Bereich positioniert, und es werden (x,y)-Ablesungen auf normale Weise gemacht. Der Satz von elektrischen Signalen (x,y) für alle Gitterfeldschnittpunkte kann nicht unmittelbar benutzt werden, um die Transformationen f und g zu gewinnen, die effizient in einem On-line-Mikroprozessor benutzt werden können. Es sei beachtet, daß die Werte von ξ und η des physikalischen Bereiches in diesem gemessenen Datensatz sich mit einem konstanten physikalischen Inkrement ändern, das sich aber die entsprechenden elektrischen Signale x und y nichtlinear ändern. Das ist der Grund, warum das Gewinnen einer rechenmäßig effizienten funktionalen Form von f und g unter unmittelbarer Verwendung der gemessenen x- und y-Werte schwierig ist.
Bei dem vorliegenden Prozeß wird die Relation zwischen den (ξ, η)-Werten des physikalischen Bereiches für die Gitterfeldschnittpunkte und die entsprechenden elektrischen Signale (x,y) des Signalbereiches folgendermaßen nachverarbeitet: Erstens, es wird ein weiteres Signalbereichsgitterfeld auf den x-y-Koordinaten betrachtet, in welchem die Gitterlinien rechtwinkelig und gleichabständig sind. Die Größe des Signalbereiches des x-y-Gitters ist breit genug, um alle Koordinaten x,y aufzunehmen, die entsprechend dem physikalischen Bereichsgitterfeld auf dem Tablett elektrisch gemessen werden, und fein genug, um eine gute Genauigkeit für die Transformation zu ergeben.
Zweitens, die Koordinatenwerte ξ und η des physikalischen Bereiches, die den Signalbereichsgitterfeldschnittpunkten auf den x-y-Koordinaten entsprechen, werden mathematisch gefunden, indem der folgende Satz von Gleichungen gelöst wird:
(3) x = F(ξ, η)
(4) y = G(ξ, η)
wobei x und y Koordinaten der Signalbereichsgitterfeldschnittpunkte sind.
In den obigen Gleichungen sind F und G interpolative Transformationen (ξ, η) zu (x,y) auf der Basis der elektrischen Signale x und y, gemessen für jeden der Gitterfeldschnittpunkte in den ξ-η-Gitterfeldschnittpunkten auf dem Tablett.
Der Satz von (ξ, η)-Paaren, der so für jedes der Gitterfelder an den x-y-Koordinaten berechnet wird, wird als "Korrekturtabelle" bezeichnet. Es ist wichtig zu erkennen, daß sich in der Korrekturtabelle die x- und y-Werte mit einem konstanten Inkrement ändern, das sich aber die ξ- und η-Werte nichtlinear ändern. Mit der so erhaltenen Korrekturtabelle kann die Transformation (1) und (2) in einer interpolativen Form mathematisch leicht und effizient ausgedrückt werden. Eine ausführlichere Erläuterung bezüglich der Bildung der > < Korrekturtabelle" findet sich im folgenden in Verbindung mit den Fig. 15 und ff.
Das so beschriebene Verfahren wird in zwei separaten Schritten realisiert:
Schritt 1(a): Messung von elektrischen Signalen x und y für jeden der Gitterfeldschnittpunkte auf dem Tablett.
Schritt 1(b): Eine Off-line-Berechnung der Korrekturtabelle, bei der die Gleichung (3) und die Gleichung (4) gelöst werden, um ξ und η zu finden, die den x- und y-Werten in den Gitterfeldschnitten auf den x-y-Koordinaten entsprechen.
Schritt 2: Dieser Schritt beinhaltet einen Online-Mikroprozessor, der in das Tablettsystem eingebaut ist. Der Online-Mikroprozessor enthält die Korrekturtabelle sowie die Gleichung 1 und die Gleichung 2 in der interpolativen Form.
Alle Korrekturtabellendaten werden in einem Festspeicher als Teil der Herstellung des Systems 28 abgespeichert. Im tatsächlichen Gebrauch braucht dann der zweite Teil der Berechnung nur diese Tabelle zu adressieren, die in dem Speicher enthalten ist, um die Daten zu gewinnen, welche benötigt werden, um eine Korrektur durch vereinfachte Interpolation auszuführen, die erwünscht rasch vor sich geht und mit relativ einfacheren Mikroprozessorvorrichtungen ausgeführt werden kann.
Es wird nun der zweite Teil oder die On-line-Berechnung des Systems betrachtet, wofür die FEHLERKORREKTUR-Unterroutine in Verbindung mit dem Flußdiagramm in den Fig. 14A und 14B erläutert wird. Insbesondere, die Unterroutine beginnt mit der Bildung eines Fehlerzeigers oder -index zum Zugriff auf den Festspeicher, der die oben beschriebene Korrektursuchtabelle hat. Es sei daran erinnert, daß die digitalen x- und y-Positionssignale, die durch das System gebildet werden, eine Länge von 16 Bits haben. Zum Identifizieren eines geeigneten Gittergebietes werden die fünf höchstwertigen Bits dieser digitalen x- und y-Positionssignale benutzt. Eine Betrachtung von Fig. 14A zeigt, daß die Befehle in einem Anfangsblock 870 darin bestehen, die N Bits niedriger Ordnung des x-Signals zu maskieren. Diesbezüglich werden die niedrigeren 11 Bits dieses 16-Bit-Signals maskiert. Anschließend an den Befehl in dem Block 870 werden gemäß der Darstellung in einem Block 872 die entsprechenden N Bits niedriger Ordnung des y-Signals ebenso markiert. So werden die fünf Bits hoher Ordnung für die x-Werte und die y-Werte dann gewonnen. Gemäß der Darstellung in einem Block 874 werden diese beiden Sätze von Bits hoher Ordnung dann miteinander verkettet, um eine 10-Bit-Korrekturspeicheradresse zu gewinnen, die benutzt wird, um auf die Korrektursuchtabelle im ROM 412 zuzugreifen. Wenn zusätzlich Fig. 13 betrachtet wird, so ist zu erkennen, daß dieser Zugriff die Gitterposition oder den Schnittpunkt lokalisiert, der sich in dem unteren linken Teil des Signalbereichsgitterrechtecks oder in dem diskreten "Gebiet" befindet, in welches der bestimmte Punkt, z. B. 864, fällt. Der Zugriff auf den Speicher führt außerdem dazu, daß die übrigen Gitterpunkte des betreffenden Rechtecks aufgefunden werden. Ein gewichtetes Mitteln wird dann ausgeführt, bei dem ein Gewichtungsfaktor jedem der erwähnten vier berechneten Gitterlinienkoordinatenwerte des physikalischen Bereiches hinzugefügt wird und die vier Werte, die so verarbeitet worden sind, summiert werden, um korrigierte Koordinatenausgangssignale für die x- und y-Koordinaten zu gewinnen. Gemäß der Darstellung in Fig. 13 ist für die angegebene Interpolationstechnik die Gewichtung, die an den berechneten physikalischen Bereichskoordinatenwert in dem Schnittpunkt der Gitterlinien 910 und 912 vorgenommen wird, mit F1 bezeichnet, wobei dessen Gewichtung gewonnen wird als das Produkt: (1-x))1-y), wobei die x,y-Werte als das elektrische Signal aus dem Lokalisierer online gewonnen werden. Wenn dieser Ausdruck gemäß der Darstellung in einem Block 876 in Fig. 14A expandiert wird, ist zu erkennen, daß nur ein Multiplikationsschritt ausgeführt wird, d. h. xy, dagegen der übrige Teil des Gewichtungsfaktors das Ergebnis von Subtraktion und Addition ist. Fig. 13 zeigt, daß für die übrigen Gitterschnittpunkte, im Uhrzeigersinn genommen, der Gewichtungsfaktor F2 sein wird (1-x)y, der Faktor F3 sein wird xy, und der Gewichtungsfaktor F4 sein wird (1-y)x. Es ist zu erkennen, daß diese Faktoren so gewonnen werden, wie es in den Befehlen der Blöcke 876, 878, 880 und 882 dargestellt ist. Vorzugsweise wird der Faktor F3 (Block 880) zuerst gewonnen, da das Glied x,y beim Gewinnen des Faktors F1 benutzt wird, der dann seinerseits zum Gewinnen des Faktors F2 benutzt wird.
Das Programm geht dann weiter, wie durch eine Linie 884 dargestellt, zu den Befehlen in einem Block 886, wo YFLAG auf 0 gesetzt wird, was anzeigt, daß korrigierte x-Koordinatenausgangssignale gebildet werden und daß weiter ein Korrekturwert eingestellt wird, der akkumuliert wird oder einen laufenden Mittelwert in dem Register für die Produkte der vier Korrekturgewichtungsfaktoren, multipliziert mit ihren entsprechenden berechneten physikalischen Bereichskoordinatenwerten, bildet.
Die Unterroutine geht dann zu dem Befehl, der in einem Block 888 dargestellt ist und die Bezeichnung des Index oder der Adresse in die Fehlerkorrekturtabelle umwandelt, um zu einem Fehlerzeiger zu werden. Anschließend an diese Anordnung wird auf die vier Werte der weiter oben beschriebenen umgebenden Gitterschnittpunkte mit dem Fehlerzeiger in der angegebenen Richtung im Uhrzeigersinn in dem Speicher zugegriffen. Die erste Gewichtungsfaktormultiplikation kann jedoch in bezug auf den Anfangsschnittpunkt im unteren linken Teil des diskreten Gebietsrechtecks oder, gemäß der Darstellung in Fig. 13, in dem Schnittpunkt der Gitterlinien 910 und 912 ausgeführt werden. Die korrekten Koordinatenwerte ξ und η werden dann mit dem Gewichtungsfaktor F1 multipliziert, um einen ersten Korrekturfaktor zu gewinnen, wie es in einem Block 890 dargestellt ist. Dann wird gemäß der Darstellung in einem Block 892 der Indexzeiger inkrementiert, um so z. B., wie in Fig. 13 dargestellt, den berechneten physikalischen Bereichskoordinatenwert für den Schnittpunkt der Gitterlinien 911 und 912 zu finden. Nach dem Zugriff auf diesen Wert wird gemäß der Darstellung in einem Block 894 dieser Wert mit dem Gewichtungsfaktor F2 multipliziert, und der resultierende Wert wird zu dem laufenden Korrekturmittelwert addiert, d. h. in dem CORR-Register. Das Programm inkrementiert dann wieder, wie es in einem Block 896 dargestellt ist, um auf die berechneten physikalischen Bereichskoordinatenwerte z. B. für den Schnittpunkt der Linien 911 und 913 gemäß der Darstellung in Fig. 13 zuzugreifen. Dann wird gemäß der Darstellung durch die Befehle in einem Block 898 der Gewichtungsfaktor F3 mit diesem zugegriffenen Wert multipliziert, und das resultierende Produkt wird zu dem Wert addiert, der dann in dem Korrektur- oder CORR-Register ist. Das Programm geht dann weiter, wie es durch einen Verbinder Q dargestellt ist, zu dem Befehl, der in einem Block 900 dargestellt und in Fig. 14B gezeigt ist. Der Block 900 zeigt, daß der Indexzeiger auf seine endgültige Position inkrementiert wird, die z. B. in Fig. 13 als der Schnittpunkt der Gitterlinien 853 und 857 dargestellt ist. Der resultierende Standardkoordinatenwert wird durch Zugriff auf den Speicher geholt, und gemäß der Darstellung in einem Block 902 wird dieser Wert mit dem gewichteten Faktor F4 multipliziert, und das Ergebnis wird zu dem CORR-Register addiert, um einen endgültigen Wert oder die laufende Summierung der gewichteten ξ-Koordinatenwerte zu bilden. Das Programm geht dann weiter zu der Anfrage, die in einem Block 904 dargestellt ist, um festzustellen, ob YFLAG auf einen logischen Wert 1 gesetzt worden ist. In dem Fall, daß dem nicht so ist, wird gemäß der Darstellung in einem Block 906 der summierte Wert in dem CORR-Register als die ξ-Positionskoordinate festgelegt. Das Programm geht dann weiter zu den Befehlen, die in einem Block 908 dargestellt sind, wobei der Fehlerzeiger gleich dem Fehlerzeiger und dem η-Offset gemacht wird, so daß dann auf die η-Werte in dem Speicher zugegriffen werden kann. Daran anschließend wird gemäß der Darstellung in einem Block 910 YFLAG auf einen logischen Wert 1 gesetzt, und die Unterroutine geht weiter, wie es durch einen Verbinder R und eine Linie 912 in Fig. 14A dargestellt ist, um die Gewichtungsfaktorroutinen auszuführen, wie es oben beschrieben worden ist. Wenn die Anfrage in dem Entscheidungsblock 904 zeigt, daß YFLAG gleich einer logischen 1 ist, dann wird gemäß der Darstellung durch eine Linie 914 und einen Block 916 die angegebene Gewichtungsfaktorroutine in bezug auf die η-Koordinate beendet worden sein, und die summierten CORR-Register-Werte werden gleich der η-Positionskoordinate zum Abgeben gemacht. Die Unterroutine kehrt dann zu dem Hauptprogramm zurück, wie es in Fig. 12L dargestellt ist, um die Unterroutine RUFE AUSGANG auszuführen, die im Block 840 dargestellt ist.
Indem nun die oben erläuterte Bildung der "Korrekturtabelle" betrachtet wird, bei der die Signalbereichswerte x,y in Verbindung mit entsprechenden physikalischen Bereichskoordinatenwerten, ξ, η, gewonnen werden, wird die Aufmerksamkeit des Lesers zuerst auf die Darstellung eines vom Host-Computer ausgedruckten Gitters gerichtet, das in Fig. 15 dargestellt ist. Dieses Gitter kann gebildet werden, indem ein Taststift oder das Äquivalent desselben in regelmäßig beabstandeter Weise längs der Koordinaten der elektrographischen, widerstandsbehafteten Oberfläche 30 inkrementell positioniert wird und die Daten (der Datensatz) aufgezeichnet werden, die empfangen werden, z. B. von längs der Leitung 116 (Fig. 4), wenn es in die Steuerfunktion 70 eingegeben wird. Zum Bilden der Korrekturtabelle werden die Korrekturunterroutinen, wie sie in Verbindung mit dem Block 838 in Fig. 12L beschrieben worden sind, umgangen, um diesen Anfangsdatensatz für eine bestimmte elektrographische Vorrichtung zu erzeugen. In Fig. 15 ist die physikalische Bereichsgrenze des aktiven Bereiches der widerstandsbehafteten Oberfläche innerhalb des Rechtecks 1000 dargestellt. Gemäß der Beschreibung in Verbindung mit Fig. 7, wo der Taststift in regelmäßig beabstandeter Weise längs der Gitterpunkte positioniert wird, die durch die Linien 850-854 und 855-861 definiert sind und keine Korrektur vorgenommen wird, wird das etwas verzerrte Ausgangsdiagramm erzeugt, das mit 1002 bezeichnet ist. Das Fehlerkorrekturverfahren und -system nach der Erfindung benutzt diesen Datensatz, wie er bei 1002 graphisch dargestellt ist, zum Bilden der erwähnten Korrekturtabelle. So werden die Datensatzablesungen gemessen oder off-line genommen und in einer Datei zur Bildung der Korrekturtabelle gespeichert, welche die oben erwähnten Koeffizienten enthält, die bei dem Prozeß der schnellen On-line-Fehlerkorrektur benutzt werden.
Es werden zusätzlich die Fig. 16A und 16B betrachtet, die gemeinsam eine Prozedur hohen Niveaus oder eine mehr verallgemeinerte Prozedur am Anfang der Anfertigung der Korrekturtabelle bilden, wobei gemäß der Darstellung in einem Block 1004 der oben erwähnte Datensatz gesammelt wird. Für diese Sammelprozedur kann der Abnehmer oder Taststift z. B. von Position zu Position über die widerstandsbehaftete Platte 30 bewegt werden. Der Gitterpunktabstand für dieses Sammeln kann z. B. aus Inkrementen von einem halben Zoll sowohl in der x- als auch in der y-Richtung bestehen. Eine sich ergebende Sammlung von Signalbereichsdaten, welche koordinatenausgerichtete regelmäßige Gitterorte in dem physikalischen Bereich der Oberfläche 30 darstellen, ist in dem Block 1004 mit x(n,m) und y(n,m) dargestellt, wobei der Wert von 1 bis nmax fortschreitet und wobei die Werte von m von 1 bis nmax fortschreiten. Die maximalen Werte werden von dem inkrementellen Abstand abhängen, der gewählt wird, und für den erwähnten Gitterabstand von 1/2 Zoll ergibt sich, angewandt auf eine aktive Fläche 30 von 12 Zoll · 12 Zoll, daß diese Maximalwerte 25 betragen werden. In Fig. 15 ist zu erkennen, daß das Diagramm 1002 eine 25 · 25-Gittermatrix ist, die innerhalb des Randes 1000 des aktiven Bereiches angeordnet ist.
Nach dem Beendigen des Sammelns des Datensatzes geht die vorliegende Prozedur dann weiter zu den Aktivitäten, die in einem Block 1006 dargestellt sind. Diese Aktivitäten beinhalten das Festlegen einer normierten Indexieranordnung, wobei eine Gruppierung von inkrementellen Werten längs der x-Koordinatenachse auf Eins gesetzt wird, wie es mit i=1 dargestellt ist, und ebenso ein Indexierwert von Eins längs der y-Achse festgelegt wird, wie es durch den Befehl j=1 dargestellt ist. Darüber hinaus werden die Grenzen der Signalbereichswerte des Datensatzes bestimmt und durch die Werte xmin, xmax; ymin, ymax dargestellt. Nach dieser Bestimmung der Grenzen des Eingangsdatensatzes wird die Anzahl der Gitterorte oder -punkte, die beim Bilden der Fehlerkorrekturtabelle benutzt werden sollen, bestimmt. In dieser Hinsicht kann eine feinere Form der Korrektur erzielt werden, indem die Anzahl der Gitterpositionen vergrößert wird, welche zur Korrektur benutzt werden, und das wird die Größe der Fehlerkorrekturmatrix oder -tabelle bestimmen. Demgemäß werden die Maximalwerte für die Indizes bestimmt und bei imax, jmax dargestellt. Für die exemplarische Gitteranordnung, die in Fig. 15 gezeigt ist, werden 32 Segmente sowohl für die i-Koordinate als auch für die j-Koordinate gewählt. Schließlich ergeben die Aktivitäten in dem Block 1006 die Initialisierung der Zahlen, ni, nj, welche die Anzahl der Gitterpunkte darstellen, die in irgendeinem bestimmten Zeitpunkt analysiert worden sind. Für das Beispiel in Fig. 15 wird der erzielte Maximalwert 25 sein.
Das Programm gewinnt dann zwei Sätze von regelmäßig inkrementierten, mittels Adresse lokalisierbaren Werten, die für ein 32 · 32-Signalbereichsgitter oder eine -matrix angeordnet sind, so daß sich eine Reihe von regelmäßig inkrementierten oder beabstandeten Signalbereichswerten ergibt, die mit xr, yr bezeichnet sind, wobei die progressiven Bewertungen derselben gemäß den Beziehungen vorgenommen werden, die in einem Block 1008 gezeigt sind. So sind für das vorliegende Beispiel 32 regelmäßig inkrementierte Werte für xr und yr gezeigt. Eine physikalische Darstellung einer solchen Indexieranordnung für den physikalischen Bereich ist teilweise in Fig. 15 bei 1010 gezeigt. Die Signalbereichsverteilung kann auch durch dieses Gitter 1010 dargestellt werden.
Nach der Bildung der regelmäßig inkrementierten Signalbereichswerte xr, yr sucht das Programm, die nun unregelmäßig beabstandeten physikalischen Bereichsorte für jeden der regelmäßig inkrementierten Signalbereichswerte xr, yr zu finden. Nach dem Bilden dieser Daten ist die Information, die erforderlich ist, damit der On-line-Speicher die Korrektur- Tabelle enthält, vervollständigt.
Der erste Schritt beim Bilden des Ortes dieser unregelmäßigen physikalischen Bereichspositionen, die nun mit i', j' bezeichnet werden, besteht aus einer Abschätzung auf der Basis von zwei Methoden, wobei eine auf dem Vertrauen basiert, daß sich auf die Geschichte der Produktion der widerstandsbehafteten Oberflächen gründet, und die andere mehr nach einer Suchform von Untersuchung ausschaut, die auf breiteren Anfangsdaten basiert. So wird eine Anfangsabschätzung für die physikalischen Bereichsorte i', j' gemacht, wie es in einem Block 1012 dargestellt ist. Anschließend an diese Anfangsabschätzung verfeinert das System den geschätzten Wert i', j' unter Verwendung einer Newtonschen Interpolation. Mit diesem Schritt wird aus dem ersten geschätzten physikalischen Bereichsort, i', j', und aus benachbarten Werten des Eingangsdatensatzes ein interpolierter physikalischer Bereichskoordinatenort gewonnen, der durch die Signalbereichswerte x', y' ausgedrückt wird. Diese Signalbereichswerte sind Funktionen der ursprünglich geschätzten physikalischen Bereichsorte i', j' und können demgemäß dargestellt werden als x' (i', j'); y' (i', j'), wie es in einem Block 1014 dargestellt ist.
Anschließend an die Bildung der Signalbereichswerte x', y', wie es in einem Block 1016 dargestellt ist, wird eine erneute Abschätzung des physikalischen Bereichskoordinatenortes i', j' auf der Basis der Signalbereichswerte x', y' ausgeführt. Dieser neue oder verfeinerte physikalische Bereichswert i', j' wird dann auf Konvergenz getestet, wie es in einem Entscheidungsblock 1018 dargestellt ist. Dieser Test bestimmt die Differenz zwischen dem verfeinerten neuen Wert von i', j' und dem nächsten vorangehenden derartigen Wert. Wenn der Test ergibt, daß die Differenz oder das Differential zwischen diesen beiden getesteten Werten größer als ein vorbestimmter Fehlerwert ist, dann führt, wie es durch eine Linie 1020 und einen Knotenpunkt IA dargestellt ist, der zu dem Eingang des Blockes 1014 führt, das Programm wieder eine Newtonsche Interpolation aus, und zwar auf der Basis des verfeinerten Wertes für i', j'. Gemäß der Darstellung durch eine Linie 1022 und einen Block 1024 bestimmt bei Vorhandensein einer akzeptablen Konvergenz der Werte das Programm dann, ob die inkrementierten Werte für j den früher festgelegten maximalen Wert jmax erreicht haben, was einen Abschluß der Analyse längs der y-Koordinatenrichtung darstellt. Falls die Antwort auf die Frage in dem Block 1024 Ja lautet, dann wird gemäß der Darstellung durch eine Linie 1026 und einen Block 1028 dieselbe Bestimmung in bezug auf das Indexieren des physikalischen Bereichswertes i gemacht. Wenn der maximale Wert imax erreicht wird, dann werden gemäß der Darstellung durch eine Linie 1030 und einen Block 1032 die Fehlerkorrekturroutinen beendet, und sämtliche Information wird im Speicher abgespeichert worden sein, um als eine On-line-Korrektur-Tabelle zu dienen.
In dem Fall, daß die Anfrage in dem Block 1024 zeigt, daß das Indexieren in bezug auf die j- oder y-Koordinatenorientierung nicht abgeschlossen ist, dann wird gemäß der Darstellung durch einen Block 1034 der vorherige Wert für j um 1 inkrementiert. Das Programm geht dann wie dargestellt mit einer Linie 1036 weiter zu einem Block 1038, wo der Wert y gleich dem bestimmten Wert j' gesetzt und in der Fehlerkorrekturspeichertabelle abgespeichert wird. Ebenso, wenn die Anfrage in dem Block 1028 zeigt, daß der Indexierwert für i kein Maximum erreicht hat, dann wird gemäß der Darstellung in einem Block 1040 der letzte Wert für i um 1 inkrementiert, und gemäß der Darstellung durch die Linie 1036 und den Block 1038 wird der Wert von xa innerhalb der Fehlerkorrekturtabelle für die vorliegende Signalbereichsadresse gleich dem vorbestimmten Wert i' gesetzt. Nach dem Setzen entweder des Wertes xa oder des Wertes ya und der Überführung desselben in den Speicher kehrt dann, wie es durch einen Knotenpunkt 1B gezeigt ist, das Programm zurück, um die nächsten xr- oder yr-Werte in Verbindung mit den Befehlen in dem Block 1008 zu bestimmen.
In Fig. 17, die nun betrachtet wird, ist ein erstes der angegebenen beiden Verfahren zum Abschätzen der unregelmäßigen physikalischen Bereichspositionen i', j' ausführlicher dargestellt. Allgemein mit 1012 entsprechend dem identisch numerierten Block in Fig. 16A wird in diese Abschätzroutine wie gezeigt über eine Linie 1042 eingetreten, woraufhin untersucht wird, ob der Index j gleich 1 ist. In dieser Beziehung stellt der Index tatsächlich das physikalische Bereichsgitter 1010 dar, wie es in Verbindung mit Fig. 15 beschrieben worden ist. Im Falle einer bejahenden Antwort wird gemäß der Darstellung in einem Block 1046 der Wert i' durch eine relativ einfache Formel geschätzt, wobei der darin gezeigte Wert x Signalbereichswerte darstellt, die in dem Anfangsdatensatz gewonnen worden sind und in den angegebenen Positionen (ni, 1) und (1,1) angeordnet sind. Wenn die Untersuchung in dem Block 1044 ein negatives Ergebnis erbringt, dann wird gemäß der Darstellung durch eine Linie 1048 und einen Block 1050 der Wert i' aus einem letzten Wert bestimmt, der in die Korrekturtabelle eingegeben worden ist, d. h. aus dem Wert xa an dem Ort (i, j-1).
Anschließend an die obige Bestimmung des Wertes i' bestimmt das Programm, ob der Index i gleich 1 ist, wie es durch einen Frageblock 1052 dargestellt ist. Im Falle einer bejahenden Antwort in dem Block 1052 wird gemäß der Darstellung in einem Block 1054 eine Bewertung für die physikalische Bereichsposition j' bestimmt, indem die gezeigte Formel benutzt wird. In dieser Formel repräsentierten die Werte für y (1,nj) und y (1,1) die Signalbereichsbewertungen des ursprünglich gewonnenen Datensatzes an den angegebenen Gitterorten. Wenn die Anzeige in dem Block 1052 ist, daß der Wert i nicht gleich 1 ist, dann wird gemäß der Darstellung durch eine Linie 1056 und einen Block 1058 der letzte sequentielle Suchtabellenwert für j' dem als (i-1j) dargestellten Ort entnommen. Beim Beenden der angegebenen Schätzprozedur geht, wie durch eine Linie 1060 dargestellt, dasselbe Programm auf die Operationen über, die in Verbindung mit dem Block 1014 in Fig. 16A beschrieben worden sind. Allgemein ist das Schätzverfahren, das in Fig. 17 dargestellt ist, ein Verfahren, das so gestaltet ist, daß die Produktionsgeschichten zeigen, daß eine Lösung einen akzeptablen Wert haben wird. Zum Beispiel, die Verzerrungen, die in Fig. 15 in der Gitteranordnung 1002 dargestellt sind, zeigen einen Mangel an Strenge in dem Ausmaß, daß Vorhersagen gemäß der vorliegenden einfacheren Lösung gemacht werden können. Tatsächlich sucht die Lösung nach der Bildung von Anfangswerten am Beginn einer bestimmten Spalte oder Zeile des Gitters, wie es in Verbindung mit der Information in den Blöcken 1046 und 1054 gebildet wird. Anschließend kann die Schätzung von dem letzten Positionswert aus bei der Bildung der im Speicher enthaltenen Korrekturtabelle gemacht werden. Eine aufwendigere Lösung zur Verwendung in Verbindung mit höheren Verzerrungsgraden oder in Verbindung mit Produkten, die keine bekannte Leistungsgeschichte haben, ist weiter unten in Verbindung mit Fig. 20 beschrieben.
Es wird nun auf Fig. 18 Bezug genommen, in welcher die Lösung mit der Newtonschen Interpolation, wie sie allgemein in dem Block 1014 in Fig. 16A beschrieben ist, in ausführlicherem Maße dargestellt ist. Die spätere Numerierung ist in der Figur wiedergegeben, um die Interpolation allgemein darzustellen. Mit dieser Routine sucht das Programm den Realwert der Koordinaten i', j' zu finden, deren Ort sie anfänglich abgeschätzt hat. Zum Beispiel, wenn wieder Fig. 15 und die vergrößerte Teilansicht derselben in Fig. 15A betrachtet wird, ist zu erkennen, daß das Programm danach trachtet, den realen physikalischen Bereichsort des Punktes zu finden, der die Koordinaten i', j' hat, welche, wie beobachtet werden kann, in Verbindung mit einem regelmäßig beabstandeten Signalbereichsgitter positioniert sein können, das früher entwickelt worden ist. Ein physikalischer Punkt kann aus dem ursprünglichen Datensatz entnommen werden, der die Signalbereichswerte x,y hat, welche eine Verzerrung darstellen, aber einen bekannten physikalischen Ort auf der widerstandsbehafteten Oberfläche 30 haben. Mit der Interpolation ist es dieser spätere bekannte physikalische Ort und der daraus hervorgehende Signalwert, die verarbeitet werden, um eine realistische Auswertung in dem physikalischen Bereich für die Koordinate i', j' zu finden. Es sei beachtet, daß der gewünschte Punkt oder die gewünschte Position in der Tabelle, i', j', eine Ecke des regelmäßig beabstandeten Gitters darstellt und daß die gewählte Datensatzkomponente der Information innerhalb des dadurch dargestellten Quadrats liegt. Wenn die physikalischen Bereichsindizes i, j betrachtet werden und für eine normierte Einheitsinkrementierung von einem regelmäßigen Gitterabstand des Gitters 1010 zu dem anderen gesorgt wird, so werden, beginnend mit der unteren rechten Position an dem gebildeten Quadrat, die Koordinaten, die den gewählten Datensatzpunkt umgeben, allgemein sein: i,j; i + 1,j; i + 1,j + 1; und i,j +1. Die Interpolation benutzt diese Daten, um den gewünschten realen Wert i', j' zu bilden.
Gemäß der Darstellung in Fig. 18, zu der nun zurückgekehrt wird, beginnt das Programm zur Interpolation mit einer Linie 1062, die zu den in einem Block 1064 dargestellten Aktivitäten führt. Diese Aktivitäten beinhalten die Bildung von Koeffizienten sowie von Werten. In letzterer Hinsicht repräsentiert i die Differenz zwischen dem gesuchten Punkt i' und dem Wert i, wie gezeigt, d. h. (i-i). Eine ähnliche Beziehung wird für die j-Koordinate gebildet. Im Anschluß an die Bildung dieser Beziehungen wird eine Reihe von Berechnungen, die mit emm, epm, emp, epp bezeichnete Gewichtungsfaktorkoeffizienten ergeben, gemäß den im Block 1064 gezeigten Beziehungen ausgeführt.
Das Programm geht dann weiter zu der Aktivität, die in Verbindung mit einem Block 1066 beschrieben wird, bei der der Wert x' gebildet wird. Dieser Signalbereichswert wird mit dem weiter oben beschriebenen xr korreliert und repräsentiert die Datensatzsignalbereichswerte für x, die in bezug auf den geschätzten physikalischen Ort des gewünschten Punktes geeignet gewichtet sind. Darüber hinaus werden gemäß der Darstellung in dem Block 1066 die partiellen Ableitungen von x nach i ausgeführt sowie die partielle Ableitung von x nach j gemäß der Newtonschen Lösung für die Interpolation. Im Anschluß an diese Berechnungen wird dieselbe Aktivität bei der Bildung des Signalbereichswerts y' ausgeführt, wie es in einem Block 1068 dargestellt ist.
Nach der Bildung der erwähnten partiellen Ableitungen und der Werte x', y' wird die Determinante (det), die eine Form von Summierung der partiellen Ableitungen repräsentiert, gemäß der in dem erwähnten Block gezeigten Formel erzeugt. Darüber hinaus wird der Wert x als die Differenz zwischen dem regulären Signalbereichswert xr und der berechneten Signalbereichsfunktion x' berechnet. Der entsprechende Wert für Δy gebildet, wie es durch die Formel in einem Block 1070 dargestellt ist. Diese letzteren Delta-Auswertungen werden dann beim Wiederabschätzen der Bewertung i', j' benutzt, wie es in Verbindung mit dem Block 1016 in Fig. 16A beschrieben worden ist.
In Fig. 19, auf die Bezug genommen wird, ist der erwähnte Wiederabschätzungsteil des Programms auf einem ausführlicheren Niveau gezeigt und mit der allgemeinen Bezeichnung 1016 versehen. Die Wiederabschätzungsaktivität beginnt, wie durch eine Linie 1074 dargestellt, mit der Berechnung der Werte Δi und Δj gemäß den angegebenen Formeln unter Verwendung der weiter oben gebildeten partiellen Ableitungen, der Werte Δx und Δy sowie des Werts der früher berechneten Determinante (det). Mit den resultierenden Werten von i und j werden die wiederabgeschätzten Werte von i' und j' summiert, wie es in dem genannten Block gezeigt ist.
Das Programm testet dann auf Konvergenz, wie weiter oben in Verbindung mit dem Block 1018 beschrieben und in Fig. 19 durch den Entscheidungsblock 1078 gezeigt. Die Werte von i und j werden, wie darin gezeigt, zum Testen auf Konvergenz benutzt, wobei diese Werte mit einem vorbestimmten Fehlerwert verglichen werden. Wenn der Test zeigt, daß es keine Konvergenz gibt, dann kehrt, wie durch eine Linie 1080 und einen Knotenpunkt 1A dargestellt, das Programm zurück, wie in Fig. 16A gezeigt, um eine erneute Interpolation auf der Basis des letzten Wertes für i' oder j' auszuführen. Wenn eine Konvergenz auftritt, dann geht das Programm, wie durch eine Linie 1082 dargestellt, weiter, wie es in Fig. 16B gezeigt ist.
In den Fig. 20A und 20B, die betrachtet werden, ist eine Flußdiagrammdarstellung der aufwendigeren oder zweiten Schätzmethode dargestellt, die oben in Verbindung mit dem Block 1012 in Fig. 16A erläutert worden ist. Diese Methode kann in Situationen benutzt werden, wo nur grobere Anfangsinformation verfügbar ist, d. h. dort, wo es entweder einen Mangel an Geschichte beim Bilden der Schätzungen gibt oder die Verzerrungen ein größeres Ausmaß haben können, als es für die anfänglich angegebene Technik geeignet wäre.
Die vorliegende Schätzlösung ist eine, bei der in Betracht gezogen wird, daß die Datensätze nicht übermäßig verzerrt sind, so daß eine vernünftige Schätzung des Ortes des Punktes vorgenommen werden kann. Zum Beispiel, ein Punkt wird in einen Ort fallen, der als ein Verhältnis der Distanz zwischen entgegengesetzten Grenzen und dem tatsächlichen physikalischen Ort des gemessenen Datensatzpunktes betrachtet werden kann. Die vorliegende Lösung ist eine, die zuerst auf diese Verhältnisse schaut und Fenster von insgesamt rechteckiger Form bildet, die Größen haben können, welche auf den Rechtecken basieren, die durch das physikalische Bereichsdatensatzgitter definiert werden. Zum Beispiel, die Längsausdehnung von zwei derartigen gitterbildenden Rechtecken kann beim Definieren einer Fenstergröße benutzt werden. Somit beginnt die Anfangslokalisierung eines gewünschten geschätzten Punktes mit der Wahl eines Fensters in dem physikalischen Bereich, der durch den Datensatz festgelegt wird.
In Fig. 20A, die betrachtet wird, ist die erste Schätzung des Ortes des Punktes in der x-Koordinatenrichtung mit "ibase" bezeichnet und ist gemäß der Darstellung gleich der ganzzahligen Funktion, die ein Verhältnis der Anzahl von genommenen Punkten, ni, zu der maximalen Zahl von Gitterpositionen, "imax", multipliziert mit dem Wert i des physikalischen Bereiches darstellt. Eine ähnliche Schätzung erfolgt für die y-Koordinatenrichtung, was mit "jbase" bezeichnet ist. Die vorliegende Methode berücksichtigt auch, daß die Verhältnisse, die den ungefähren Ort des Punktes in dem physikalischen Bereich definieren, allgemein in dem Signalbereich gültig sein werden.
Das Programm beginnt dann, das Fenster zu lokalisieren, in welchem der gewünschte physikalische Bereichspunkt angeordnet sein kann, und das erfolgt durch Berechnen der Indizes ii und mm für x-Koordinatenpositionen. Diesbezüglich, ein Wert, "iwind", wird benutzt, der eine physikalische Bereichslänge ist, die für einen bestimmten Fensterwert gewählt wird. Es sei beachtet, daß die Aktivitäten des Blockes 1092 zeigen, daß das Fenster in einer x-Koordinatenrichtung sowohl einen Fensterwert nach rechts als auch einen Fensterwert nach links von dem gewählten Basispunkt definiert ist. Das Programm schaut dann nach den Aktivitäten eines Blockes 1094, wobei die Indizes jj und nn auf ähnliche Weise wie die in dem Block 1092 gebildeten gebildet werden, jedoch längs einer y-Koordinatenrichtung, die von dem anfänglichen jbase-Wert ausgeht. Tatsächlich sucht das Programm nun innerhalb dieses Fenstergebietes, eine genaue Schätzung des gewünschten physikalischen Bereichspunktes vorzunehmen. Die Anfangsprozedur beim Beginnen dieser Suche ist in einem Block 1096 dargestellt, wobei der erste geschätzte Wert für den gewünschten Punkt des physikalischen Bereiches, i', gleich ii gesetzt und der entsprechende gewünschte Punkt des physikalischen Bereiches, j', gleich jj gesetzt wird. Das Programm führt dann eine Serie von Tests und Auswertungen dieser Anfangsannahme aus. Tatsächlich ist die Suche des diskreten gewählten Bereiches innerhalb eines Gebietes, welches in der x-Richtung von ii bis mm und in der y-Richtung von jj bis nn reicht. Die Anfangswahl in dem Block 1096 setzt die geschätzten Punkte an den unteren Grenzen, ii, jj, dieses Suchgebietes.
Die anfänglichen Tests, die ausgeführt werden, begannen mit diesem angegebenen in Verbindung mit einem Entscheidungsblock 1098. In dem Block 1098 wird der früher berechnete Signalbereichswert xr in bezug auf den Anfangssignalbereichswert (Datensatz) an dem Ort i', j' und an dem Ort i', j' + 1 getestet. Wenn der Wert xr oberhalb dieser Werte ist, dann geht das Programm weiter zu einem nächsten Test, wie es in einem Entscheidungsblock 1100 dargestellt ist. Die Aktivitäten in diesem Block bestimmen, ob der Signalbereichswert xr oberhalb des entsprechenden Datensatzsignalbereichswertes an dem Ort i' + 1, j', sowie an dem Ort i' + 1, j' + 1 ist. Wenn das nicht der Fall ist, dann wird, wie durch einen Entscheidungsblock 1102 dargestellt, eine Anfangsauswertung des Signalbereichswertes, yr, in bezug auf die Signalbereichsdatensatzwerte y (i', j') und y (i' + 1, j') ausgeführt. In dem Fall, daß dieser Test nicht bestanden wird, geht das Programm weiter zu dem Test in einem Entscheidungsblock 1104, wobei der Signalbereichswert, yr, mit dem Datensatzsignalbereichswert y (i, j + 1) und y (i + 1, j + 1) verglichen wird. In dem Fall, daß die Kriterien dieses Tests nicht erfüllt sind, geht das Programm weiter, um eine Form von Proportionalfehlertest auszuführen, bei dem nach der Symmetrie des gewünschten Punktes in bezug auf die Grenzen des festgelegten Fensters geschaut wird. Wenn der gewünschte Punkt nicht insgesamt symmetrisch durch die Fensterbegrenzungen umgeben ist, werden die Suchprozeduren nicht geeignet genau sein. Daher wird ein erster Test dieser Art gemäß der Beziehung ausgeführt, die in einem Block 1106 angegeben ist, wobei ein Wert Z bestimmt wird. Nachdem der erste Wert von Z bestimmt worden ist, wird der Wert yr in bezug auf diesen getestet, wie es in einem Block 1108 dargestellt ist. Wenn der Wert yr über dem anfänglich berechneten Wert Z liegt, wird gemäß der Darstellung in einem Block 1110 ein nächster Wert Z berechnet, und gemäß der Darstellung in einem Block 1112 wird dieser nächste Wert von Z mit dem Wert yr verglichen. Wenn der Wert yr unter dem nächsten berechneten Wert von Z liegt, dann wird gemäß der Darstellung in einem Block 1114 noch ein weiterer Wert für Z berechnet, und gemäß der Darstellung in einem Block 1116 wird der Signalbereichswert xr mit diesem nächsten berechneten Wert von Z verglichen. Wenn der Wert xr oberhalb des letzten berechneten Wertes von Z liegt, dann wird, wie bei dem Knotenpunkt C gezeigt und in einem Block 1118 in Fig. 20B dargestellt, ein letzter Wert von Z berechnet, und gemäß der Darstellung in einem Block 1120 wird der Wert xr wieder mit dem letzten berechneten Wert von Z verglichen. Wenn der Wert xr nicht über diesem letzten berechneten Wert von Z liegt, wird das Testen beendet, und gemäß der Darstellung durch eine Linie 1122 beginnt das Programm, eine Newtonsche Interpolation auszuführen, wie es weiter oben in Verbindung mit dem Block 1014 in Fig. 16A beschrieben worden ist.
Sollte irgendeiner der oben aufgezählten Tests wie in den Blöcken 1098, 1100, 1102, 1104, 1108, 1112, 1116 oder 1120 zu einer bejahenden Feststellung kommen, was ein Nichtbestehen des Tests darstellt, so geht das Programm sofort gemäß der Darstellung durch Linien 1124 und Verbinder A zu der in einem Entscheidungsblock 1126 (Fig. 20A) dargestellten Auswertung. In diesem Block wird festgestellt, ob der gewählte Wert, j', gleich der Fensterkoordinate nn ist. In dem Fall, daß dem so ist, wird gemäß der Darstellung durch eine Linie 1128 und einen Block 1130 eine nächste Bestimmung gemacht, ob die entsprechende Koordinate i' gleich der Fensterposition mm ist, d. h. der Punkt in eine Ecke des Fensters fällt. In dem Fall, daß die Bestimmung bei den Befehlen eines Blockes 1130 zu einem bejahenden Ergebnis führt, dann werden gemäß der Darstellung durch eine Linie 1132 und einen Knotenpunkt D diese Werte als die geschätzte Position gewählt, und das Programm geht weiter zu der Newtonschen Interpolationsfunktion in dem Block 1014 in Fig. 16A, wie es durch Linien 1134 und 1122 dargestellt ist.
Wenn die Bestimmung gemäß der Darstellung in dem Block 1126 ergibt, daß j' nicht gleich nn ist, dann wird gemäß der Darstellung durch einen Block 1136 der ursprüngliche Schätzwert j' um einen Wert von Eins inkrementiert, und das Programm beginnt gemäß der Darstellung durch eine Linie 1138 und einen Verbinder B, diesen neuen Wert zu testen, wie es durch eine Linie 1140 dargestellt ist. Entsprechend, wenn sich ergeben hat, daß der Wert j' gleich nn ist, und sich nicht ergeben hat, daß der Wert i' gleich mm ist, dann wird gemäß der Darstellung durch einen Block 1142 der Wert i' auf einen nächsten Wert i' + 1 indexiert, und gemäß der Darstellung durch eine Linie 1144 und einen Verbinder B werden dann Tests in bezug auf diese neue Auswertung ausgeführt.
Da gewisse Änderungen an dem oben beschriebenen System und dem oben beschriebenen Verfahren vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der durch die Ansprüche festgelegten Erfindung zu verlassen, ist beabsichtigt, daß alles in der Beschreibung derselben enthaltene oder in den beigefügten Zeichnungen gezeigte als illustrativ und nicht in einschränkendem Sinne zu interpretieren ist.

Claims

1. Elektrographisches Eingabesystem mit:

einer Einrichtung, die eine Graphikoberfläche (10) bildet; einer Lokalisiereinrichtung (20), die in Angrenzung über die Oberfläche bewegbar ist zur ausgewählten Wechselwirkung mit derselben, um die Gewinnung von Positionssignalen zu bewirken; und

einer Schaltungseinrichtung, die auf die Positionssignale hin digitale Positionssignale (x(n,m) y(n,m)) liefert;

gekennzeichnet durch:

eine Speichereinrichtung zum Festhalten von berechneten physikalischen Bereichskoordinatenwerten (xa, ya), die als Werte gewonnen werden, welche ausgewählten der digitalen Positionssignale (xR, yR) eines Signalbereiches entsprechen, wobei die ausgewählten digitalen Positionssignale regelmäßig inkrementierte Werte (xr, yr) sind, die zwischen den maximalen (xmax, ymax) und minimalen (xmin, ymin) Werten der digitalen Positionssignale gewonnen werden, wobei sich die physikalischen Bereichskoordinatenwerte (xa, ya) an Adreßwerten befinden, die aus den regelmäßig inkrementierten Werten (xr, yr) gewonnen werden;

eine Steuereinrichtung, die auf jedes gegebene digitale Positionssignal, das sie empfängt, anspricht, um einen der ihm entsprechenden Adreßwerte (xR, yR) zu gewinnen, um auf die Speichereinrichtung an dem Adreßwert zuzugreifen und berechnete physikalische Bereichskoordinatenwerte (xa, ya) aufzufinden, die ihm entsprechen, und die Werte des berechneten physikalischen Bereichskoordinatenwertes durch ausgewählte dimensionsmäßige interpolative Gewichtung desselben entsprechend dem empfangenen digitalen Positionssignal einzustellen, um korrigierte Koordinatenpaarausgangssignale zu gewinnen.

2. Elektrographisches System nach Anspruch 1, in welchem jeder Speichereinrichtungsadreßwert einem Rechteck (Fig. 13) des Signalbereiches entspricht, das an den Ecken durch vier berechnete physikalische Bereichskoordinatenwerte begrenzt ist.

3. Elektrographisches System nach Anspruch 1, in welchem die Speichereinrichtungsadreßwerte ausgewählte Bits höherer Ordnung der digitalen Positionssignale umfassen, welche durch die Lokalisiereinrichtungswechselwirkungen erzeugt werden.

4. Elektrographisches System nach Anspruch 1, in welchem:

die Speichereinrichtungsadreßwerte ausgewählte Bits höherer Ordnung der digitalen Positionssignale umfassen, die durch die Lokalisiereinrichtungswechselwirkungen erzeugt werden; und

die ausgewählte dimensionsmäßige interpolative Gewichtung durch die Steuereinrichtung mit ausgewählten Bits niedriger Ordnung der gegebenen digitalen Positionssignale ausgeführt wird, die durch die Lokalisiereinrichtungswechselwirkungen erzeugt werden.

5. Elektrographisches System nach Anspruch 1, in welchem:

jeder Speichereinrichtungsadreßwert einem Rechteck des Signalsbereiches entspricht, das an den Ecken durch vier der berechneten physikalischen Bereichskoordinatenwerte festgelegt ist;

die Steuereinrichtung auf das gegebene digitale Signal anspricht, um vier diskrete Gewichtungsfaktoren zu gewinnen, die den vier berechneten physikalischen Bereichswerten entsprechen, um einen ausgewählten Gewichtungsfaktor auf jeden anzuwenden und einen gewichteten Koordinatenpaarwert zu gewinnen und die gewichteten Koordinatenpaarwerte zu summieren, um die korrigierten Koordinatenpaarausgangssignale zu gewinnen.

6. Elektrographisches System nach Anspruch 4, in welchem:

die ausgewählte dimensionsmäßige interpolative Gewichtung durch die Steuereinrichtung mit ausgewählten Bits niedriger Ordnung der gegebenen digitalen Positionssignale ausgeführt wird, welche durch die Lokalisiereinrichtungswechselwirkungen erzeugt werden.

7. Elektrographisches System nach Anspruch 6, in welchem die Steuereinrichtung einen anfänglichen Gewichtungsfaktor gemäß dem Ausdruck xy gewinnt, wobei x und y die ausgewählten Bits niedriger Ordnung sind.

8. Verfahren zur Verwendung bei einem elektrographischen Eingabesystem, wobei auf eine Oberfläche (10) von bekannter geometrischer Konfiguration ausgewählt zugegriffen wird, um elektrische Signale zu bilden, die verarbeitet werden, um digitale Ausgangssignale zu erzeugen, welche die physikalische Zugriffsposition angeben, um den Wert der Ausgangssignale in bezug auf Veränderungen der Oberfläche zu korrigieren, beinhaltend die Schritte:

Bestimmen eines Gitterfeldes von physikalisch lokalisierbaren Positionen über der Oberfläche innerhalb eines physikalischen Bereiches;

Gewinnen der elektrischen Signale und der entsprechenden Ausgangssignale innerhalb eines Signalbereiches in bezug auf jede Feldposition des physikalischen Bereiches;

Gewinnen einer regelmäßig inkrementierten Folge von Signalbereichswerten (xR, yR) innerhalb des Signalbereiches, die sich zwischen den Minimal- und Maximalwerten des Ausgangssignals erstrecken;

Gewinnen von Adreßwerten aus der regelmäßig inkrementierten Folge von Signalbereichswerten (xR, yR);

Bestimmen von physikalischen Bereichskoordinatenwerten (xa, ya) entsprechend jedem der Signalbereichswerte (xR, yR);

Aufzeichnen der physikalischen Bereichskoordinatenwerte an den Adreßwerten;

für die Korrektur eines gegebenen Ausgangssignals, Gewinnen des Adreßwerts aus dem Ausgangssignal;

Zugreifen auf den Speicher an dem Adreßwert für die ihm entsprechenden physikalischen Bereichskoordinatenwerte;

Einstellen des Wertes der physikalischen Bereichskoordinatenwerte durch ausgewählte dimensionsmäßige interpolative Gewichtung derselben mit Faktoren, die aus dem gegebenen Ausgangssignal gewonnen werden, um ein korrigiertes gegebenes Ausgangssignal zu gewinnen; und

Abgeben des korrigierten gegebenen Ausgangssignals, um eine Koordinatenpaarinformation zu liefern, die die physikalische Position des Lokalisierers darstellt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Einstellen des Wertes der physikalischen Bereichskoordinatenwerte durch eine zweidimensionale interpolative Gewichtung ausgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei:

das Gitterfeld ein rechteckiges Feld von Gitterlinien ist, deren Schnittpunkte die Positionen festlegen; und

jeder Speicheradreßwert einem diskreten Gebiet des Signalbereiches entspricht, der eine ausgewählte Zahl von benachbarten physikalischen Bereichskoordinatenwerten umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Korrekturspeicheradreßwert für das diskrete Gebiet als ausgewählte Bits höherer Ordnung eines entsprechenden gegebenen Ausgangssignals geliefert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem: jedes gegebene Ausgangssignal als ein gegebenes Digitalsignal gewonnen wird; und

der Korrekturadreßwert als ausgewählte Bits höherer Ordnung des gegebenen Digitalsignals gewonnen wird.

13. Elektrographisches System nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinrichtung so ausgebildet ist, daß sie eine zweidimensionale interpolative Gewichtung entsprechend dem empfangenen digitalen Positionssignal bewirkt, um die korrigierten Koordinatenpaarausgangssignale zu gewinnen.

14. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt des Einstellens des Wertes der physikalischen Bereichskoordinatenwerte durch zweidimensionale interpolative Gewichtung derselben entsprechend dem gegebenen Ausgangssignal ausgeführt wird.

15. Verfahren zum Erzeugen einer im Speicher festgehaltenen Suchtabelle zur Verwendung bei dem interpolativen Korrigieren der Positionsausgangssignale in einem Signalbereich entsprechend zugegriffenen Orten innerhalb des physikalischen Bereiches einer mit ohmschem Widerstand behafteten Oberfläche, beinhaltend die Schritte:

Sammeln eines Eingangsdatensatzes von der Oberfläche, der physikalische und Signalbereichskennwerte der Oberfläche darstellt;

Bestimmen der Grenzen des Eingangsdatensatzes als Maximal- und Minimalsignalbereichswert für eine erste und eine zweite Koordinatenrichtung;

Gewinnen von regelmäßig inkrementierten Signalbereichswerten (xr, yr), die sich zwischen den Maximal- und Minimalsignalbereichswerten erstrecken, welche der ersten und zweiten Koordinatenrichtung entsprechen;

Liefern eines ersten Schätzwertes (i', j') der physikalischen Bereichskoordinatenortswerte auf der Oberfläche, die den Signalbereichswerten jeweils der ersten und zweiten Koordinatenrichtung entsprechen, wobei der erste Schätzwert auf einer bekannten Position und dem Signalsbereichskennwert des Eingangsdatensatzes basiert;

Gewinnen von interpolierten physikalischen Bereichskoordinatenortswerten jeweils für die erste und zweite Koordinatenrichtung aus dem ersten Schätzwert und benachbarten Werten des Eingangsdatensatzes; und

Positionieren der interpolierten physikalischen Bereichskoordinatenortswerte in dem Speicher an Adreßwerten, die aus Bits höherer Ordnung aus den Signalbereichswerten (xr, yr) gewonnen werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, beinhaltend den Schritt, Testen der physikalischen Bereichskoordinatenortswerte in bezug auf eine vorbestimmte Fehlerwertveränderung ab dem unmittelbar anschließend gewonnen interpolierten physikalischen Bereichskoordinatenortswert vor der Speicherpositionierung desselben.

17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Eingangsdatensatz einem Satz von vorbestimmten ausgerichteten Koordinatengitterorten in dem physikalischen Bereich entspricht.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Sammelns des Eingangsdatensatzes ausgeführt wird durch Zugreifen auf die mit ohmschem Widerstand behaftete Oberfläche mit einer Leseeinrichtung an einer vorbestimmten Anzahl von ausgerichteten, regelmäßig beabstandeten Koordinatengitterpunktorten, um Spalten- und Zeilenspannungswertablesungen an jedem Gitterpunktort zu gewinnen, und Umwandeln der Spannungswertablesungen in entsprechende Digitalwerte, welche den Eingangsdatensatz darstellen.

19. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Gewinnens von regelmäßig inkrementierten Signalbereichswerten ausgeführt wird durch Benutzen einer vorbestimmten Anzahl von Inkrementen, die zahlenmäßig größer als die vorbestimmte Anzahl der Eingangsdatensatzgitterpunktorte ist.

20. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die interpolierten physikalischen Bereichskoordinatenortswerte gewonnen werden durch Benutzen einer Newtonschen Interpolationstechnik.

21. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem:

der Schritt des Gewinnens der interpolierten physikalischen Bereichskoordinatenwerte die Schritte beinhaltet, Einstellwerte interpolativ zu bestimmen und die Einstellwerte mit den ersten Schätzwerten der physikalischen Bereichskoordinatenortswerte zu summieren, um zweite Schätzwerte derselben zu gewinnen.

22. Verfahren nach Anspruch 20, beinhaltend den Schritt, die interpolierten physikalischen Bereichskoordinatenortswerte durch Vergleich der Einstellwerte mit vorbestimmten Toleranzkriterien zu testen.

23. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der erste Schätzwert der physikalischen Bereichskoordinatenortswerte als der nächste vorhergehende interpolierte Wert derselben geliefert wird.