Введение к работе
Актуальность темы. Графическая информация является одной из широко,г.аснростран-чших форм представления информации, хэрактери-зуьічі-'іісл СЕ:оеЯ компактностью, наглядностью, больной емкостью и іш!'орм-)ТН!-.ностьп и удобством в визуальном восприятии. Графическая информация (ГИ) задается с помощью твердых и гибких носителей в виде различных копий изображений: графиков, карт, диаграмм, номограмм и других чертежей. Интерпретация и обработка графических данных зачастую является сложной задачей, занимает много времени и требует больших навыков оператора и рутинной работы. Разрешение этой Задачи ведется в направлениях создания полуавтоматических и автоматических средств кодирования ГИ и ее обработки в ЭВМ.
Автоматические средства кодирования ГИ, являясь достаточно сложными и дорогостоящими устройствами, обладают високім быстродействием, но имепт ограппчешюе применение, так как предъявляют повышенные требования к стилизации символов к кривых ГИ, Четкости ее представления, контраста, цвета, освещенности, отсутствия нза-шумдешшх" участков и выполнения процесса с определенными классами кривых.
Полуавтоматические средства, хотя и проигрывают первым в быстродействии и требуют ручного ввода ГИ в ЭВМ - лишены вышеуказанных недостатков, обеспечивают диалоговый обмен информацией оператора с ЭГМ. ч'то позволяет использовать их практически при любых операциях с ГИ. Креме того, в ряде задач, как это имеет место в системах автоматизированного проектирования (САПР) при выполнении проектно-конструкторских работ происходит создание различных машин и оборудования в виде фрагментов их чертежей, что диктует необходимость в использовании интерактивных средств кодирования и редактирования ГИ, в качестве которых успешно применяются полуавтоматические устройства. Эффективность любой САПР определяется не только ее архитектурой,алгоритмическим и программным обеспечением, но также в значительной степени нолувтомати-ческими средствами ввода ГИ в ЭВМ.
К полуавтоматическим средствам ввода ГИ в ЭВМ предъявляются высокие технические требования по их точности, быстродействию, разрешающей способности, помехозащищенности! функциональным возможностям, конструктивному исполнению и дизайну. Аналитический обзор и сравнительный анализ показали, что существующие в насто-
ящее время устройства ввода ГИ в ЭВМ далеко неиолность удовлетворяют по своим метрологическим, технико-экономическим 1 конструктивным параметрам. Поэтому возникае.т необходимость созда ния новых и повышения эффективности тлеющихся устройств. Анали: показывает! что для этих целей перспективно использование ультразвукового планшетного преобразователя (дигитайзера) ГИ.
Разработки существующих ультразвуковых планшетных дигитайзеров (УЗІЩ) основаны на математическом моделировании Физическш процессов в их акустическом узле (АУ). которые в ищу больших сложностей и многочисленности параметров входных факторов вынуждают ограничивать их учет при таком математическом моделировании и тем самым не позволяют полностью осуществить1 их анализ и достичь требуемых результатов. В этой связи необходами исследования, основанные на использовании методов планирования эксперимента, регрессионного анализа и обработки экспериментальных данных, а также разработка структурных решений, направленных на дальнейшее улучшение технических характеристик УЗПД.
На современном этапе научно-технического прогресса при все возрастающих объемах информации, обработка ГИ осуществляется с помощью многомашинных вычислительных комплексов, объединенных в локальные вычислительные сети (ЛВС). В силу специфичности задач, решаемых при вводе,преобразовании и обработке ГИ, возникает проблема выбора приемлемой ЛВС ПЭВМ с УЗПД.
С учетом вшлизложенного, выполняемые в настоящей диссертационной работе исследования, являются несомненно,- актуальными.
Целъп работы, являются теоретические и экспериментальные исследовашія ультразвукового планшетного дигитайзера графической информации і возможности его функционирования в локальной вычислительной сети ПЭВМ, а также разработка его аппаратного, алгоритмического и программного обеспечения и структурішх решешій для ловышения быстродействия и точности УЗПД.
В соответствии со, сформулированной в работе целью решены следующие задачи:
- проведен обзор и анализ методов и устройств кодирования ГИ;
проведен сравнительный анализ существующих математически? моделей акустического узла (АУ) УЗІІД;
проведен анализ метрологических характеристик различных АУ УЗПД; . ..
проведены планирование эксперимента с АУ УЗПД и обработка
- ь -
экспериментальных данных на ЭВМ;
разработаны и исследованы регрессионные додели АУ УЗІЩ;
проведена оптимизация параметров и элементов конструкции АУ УЗПД:
разработаны структурные решения для повышения быстродействия и точности АУ УЗПД;
исследована возмокность функционирования УЗПД в ЛВС ПЭВМ и предложена архитектура такой сети;
разработан и экспериментально исследован УЗПД повышенного быстродействия и точности в комплексе с ПЭВМ IBM PC/XT/AT - 286;
разработано прикладное алгоритмическое и программное обеспечение УЗПД; , ,
разработаны и экспериментально исследованы специализированные вычислительные устройства повышенного быстродействия для предварительной обработки ГИ в УЗПД, работающих в ЛВС ПЭВМ;
Метода исследований. Выполняемые в работе исследования базируются на использовании системного анализа, аппарата математической физики, теории упругости, теории информации, теории планирования эксперимента, регрессионного ' анализа, теории вероятностей и математической статистики.
Научная новизна результатов выносится автором на защиту и представляет собою:
-
Регрессионные модели АУ УЗПД, позволяющие наиболее полно ' охватить его множество параметров факторов при планировании эксперимента .
-
Многокритериальная оптимизация выходных факторов АУ УЗПД методом зендирогчтм пространства параметров входных факторов регрессионных моделей LPT последовательностью чисел.
-
Структурные решения по повыиению быстродействия и точнос-сти УЗПД.
Практическая ценность п внедрение. В результате выполненных в работе исследований разработаны:
методика выполнения и обработки экспериментальных данных АУ УЗПД;
методика выбора оптимальных параметров конструктивных элементов АУ УЗПД;
структурные схемы УЗПД с повышенными метрологическими характеристиками;
алгоритмы и программы функционирования УЗПД в комплексе с
ПЭВМ IBM PC/XT/AT - 286;
- специализированные вычислительные устройства повышенного
быстродействия для предварительной обработки Пі ъ УЗ!Ш.
На основе проведенных теоретических и аксперпу,л1талыг')х исследований разработан, изготовлен и внедрен ь Ш.ЧТЦ "Лкватроник'' Мгашстерства водного хозяйства и мелиорации Азербайджанской Республики экспериментальный образец ультразвукового планшетного дигитайзера для ввода и обработки картографической информации в ПЭВМ IBM FC/AT -286.
Апробация работы. Основное положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсу/ідалнсь на:
XIII Республиканской научной конференции асішрантов вузов Азербайджана (г. Баку, 1990 г.);
Всесоюзном соЕзщании "Измерение и контроль, при автоматизации производственных, процессов" (г. Барнаул, 1991 г.);
Республиканской конференции "Новые злектронные приборы и устройства"-(г. Москва, 1991 г.);
Научно-технической конференція! колодах ученых (аспирантов и студентов), посвященной 70-летию АзИУ ( г. Баку, 19Э1 г.);
Республиканской научно-методической конференции "Системы автоматизированного" проектирования в чертеюю-конструкторских работах" (г. Баку, 1991 г.);
XIV Республиканской научно-технической конференции молодых ученых (г. Баку, 1991 г.).
В полном объеме диссертационная работа обсуждалась к получила полокительную оценку на заседании кафедры "Информацногаю-измерительная и вычислительная техника" и специализированного семинара по специальности 05.13.05 - "Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления" Азербайджанской государственной нефтяной академии.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, ь том числе 6 изобретений и патентов, на которые выданы положительные решения Государственного комитета по изобретениям Российской Федерации.
Структура и объец диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения, списка литературы из (07 наименований, изложена на 173 страницах машинописного :хгэ и содержит 38 рисунков и 8 таблиц.