Устройство для считывания графической информации

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее планшет с точечными приемниками сигналов , выходы.которых подключены к соответствующим усилителям группы, соединенным с коммутатором, съемник координат, выход которого подключен к усилителю, распределитель импульсов , соединенный с интегратором, коммутатором, с одним входом вычислительного блока, другой вход которого подключен к интегратору, а , ; выход соединен с одним входом блока 1 .:-, контроля, другой вход которого поД-г. ключей к распределителю импульсов,, а выходы соединены с блоком сопряжения , подключенным к распределителю импульсов,, и с детектором, выход которого подключен к входу Генера .тора импульсов,- элемент памяти, входы которого соединены с распределителем импульсов с интегратором, и генератор опорных сигналов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит модулятор, входы которого соединены-с генератором опорных сигналов и с распределителем импульсов, а выход подключен к усилителю, преобразователь кода во временной интервал , соединенный с интегратором.и с (Л генератором импульсов, суглматор, один вход которого подключен к элеС менту памяти, а выход соединен С интегратором, и демодулятор,, подклю ченный к коммутатору, к распредели- -g телю импульсов, к генератору .опорных i сигналов, к преобразователю кода: эо временной интервал, к интегратору и к другому входу сумматора

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

К АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3378442/18-24 (22) 08.01;82 (46) 15.09.83. Вюл. В-34 (72) Э.К.Скворцов (71) Институт теплофизики Сибирского отделения АН СССР (53) 681.327.12(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 475638, кл. 4 06 К 11/06, 1975.

2..Авторское свидетельство СССР

Р 960869, кл. С 06 К 11/06, 1979 (прототип). (54 ) (57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ

ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее планшет с точечными приемниками сигналов, выходы, которых подключены к соответствующйм усилителям группы, соединенным с коммутатором, съемник координат, выход которого подключен к усилителю, распределитель импульсов, соединенный с интегратором, коммутатором, с одним входом вычислительного блока, другой вход которого подключен к интегратору, а

;выход соединен с одним входом блока

„„SU,„, 1042047 А контроля, другой вход которого под-.. ключен к распределителю импульсов,. а выходы соединены с блоком сопряжения, подключенным к распределителк импульсов,, и с детектором, выход которого подключен к входу генератора импульсов „элемент памяти, входы которого соединены с распределителем импульсов с интегратором, и генератор опорных сигналов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит модулятор, входы которого соединены с генератором опорных сиг." налов и с распределителем импульсов, а выход подключен к усилителю, преобразователь кода во временной интер- е вал, соединенный с интегратором,и с генератором импульсов, сумматор, один вход которого подключен к элементу памяти, а выход соединен с . С интегратором, и демодулятор,, подклю" ченный к коммутатору, к распредели- ° Я телю импульсов, к генератору опорных сигналов, к преобразователю кода во временной интервал, к интегратору. и к другому -входу сумматора.

104204 7

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для кодирования и ввода в ЭВМ графической и пространственной трехмерной информации.

Известно устройство для считывания графической информации содержащее планшет, генератор опорных импульсов, блок управления, усилитель излучаемого сигнала с визиромизлучателем ультразвука, точечные приемники ультразвуковых сигналов, подключенные через усилители-ограничители к коммутатору, последовательно соединенные групповой интегратор расстояний, вычислитель координат, схему контроля и блок вывода кодов (11.

Недостаток этого устройства . состоит в его невысокой точности и надежности.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее планшет, последовательно соединенные генератор, опорных импульсов, делитель частоты, дополнительный делитель частоты, усилитель излучаемого сигнала, визир-излучатель ультразвука, точечные приемники ультразвуковых сигналов, усилителиограничители, коммутатор, вычитатель частот, групповой интегратор фазы, вычислитель координат, схему контроля и блок вывода кодов, последо- вательно соединенные детектор знака ошибки, подключенный к другому выходу схемы контроля, и дополнительный коммутатор, соединенный с управляющим входом генератора опорных импульсов, преобразователь код-фаза, . включенный между выходом группового интегратора фазы и другим входом вычитателя частот, элемент памяти, входы которого соединены с выходом вычитателя частот и другим выходом группового интегратора фазы, а выход подключен к другому входу дополнительного коммутатора, дополнительный генератор излучаемого сигнала, соединенный с другим входом дополнительного делителя частоты блок управления, вход которого подключен к выходу генератора опорных импульсов, а выходы - к другим входам коммутаторов, группового интегратора фаз, вычислителя координат, блока вывода кодов, причем второй вход преобразователя код-фаза соединен .с генератором опорных импульсов, а третий вход группового интегратора фаэ — с делителем час- тоты (2).

Однако известное устройство характеризуется недостаточно высокой точностью.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее планшет с точечными приемниками сигналов, выходы которых подключены к соответствующим усилителям группы, соединенным с коммутатором, съемник координат, выход которого подключен к усилителю, распределитель импульсов, соединенный с интегратором, коммутатором,,с одним входом вычислительного блока, другой вход кото5

Устройство работает следующим образом.

Объект кодирования — график, чер". теж на планшете 1 или проецируют снизу на экран, совмещенный с планшетом. При включении питания устройства запускается генератор 4 и несинхрониэированный с ним, стабилизированный по частоте генератор 8.

65 рого подключен к интегратору, а выход соединен с одним входом блока контроля, другой вход которого подключен к распределителю импульсов, 15 а выходы соединены с блоком сопряжения, подключенным к распределителю импульсов, и с детектором, выход которого подключен к входу генератора импульсов, элемент памя-

70 ти, входы которого соединены с распределителем импульсов,и с интегратором, и генератор опорных сигналов, .введены модулятор, входы которого соединены с генератором опорных .сигналов и с распределителем импуль сов, а выход подключен к усилителю, преобразователь кода во временной интервал, соединенный с интегратором и с генератором импульсов, сумматор, один вход которого подключен к элеЗ0 менту памяти, а выход соединен с интегратором, и демодулятор, подключенный к коммутатоРу, к распределителю импульсов, к генератору опорных сигналов, к преобразователю кода во

З5 временной интервал, к интегратору и к другому входу сумматора.

На фиг. 1 представлена блок-схе« ма устройства на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие ее работу.

40 Устройство включает планшет 1, съемник 2 координат, выполненный в виде визира-излучателя, точечные приемники 3 сигналов, генератор 4 импульсов, распределитель 5 импуль45 сов, модулятор б, усилитель 7, генератор 8 опорных сигналов, группу 9 усилителей, коммутатор 10, демодулятор 11, элемент 12 памяти, преобразователь 13 кода во временной интервал, вычислительный блок 14, блок 15 контроля, блок 16 сопряжения, детектор 17, сумматор 18 и интегратор 19, включающий сумматор

20, регистр сдвига 21, элементы 22 и 23 И, элемент 24 задержки, сумматоры 25 и 26 и регистр 27 сдвига.

1042047

Сигнал генератора В Через модуля= тор б и усилитель 7 обеспечивает излуче ние радиоимпульсов с частотной модуляцией, получаемых путем последовательной подачи на визир-излучатель пакетов импульсов двух строго фиксированных частот, выбранных с учетом необходимой точности и помехозащищенности устройства. Таким образом, визир-излучатель 2, приемники 3 включающие волноводы и электроакус- 10 тические преобразователи, и усили-, тели 9 работают на фиксированных частотах и поэтому не имеют переменных фазовых .сдвигов.

На временной диаграмме (фиг. 2) 35 сигнал а изображен сигнал на выходе модулятора б (усилитель 7 сохраняет частоты и фазы этого сигнала), сиг- . нал 6 изображает принятый сигнал на . выходе линейной части одного из усилителей 9, а сигнал б является сигналом на выходе усилителя 9 после детектора нуля, входящего в усилитель.

При включении устройства регистры (21 и 27 интегратора 19 устанавливаются в произвольные состояния, т.е. в них начинают циркулировать случайные двоичные последовательности.

Поэтому в начальный момент времени на выходе сумматора 25, складывающего эти последовательности, также будет случайная последовательность.

Каждый из регистров 21 и 27 содержит одно и то же число двоичных разрядов. Случайное двоичное число с выхода сумматора 25 в момент изменения частоты излучаемого сигнала устанавливает преобразователь 13 код"временной интервал в случайное состояние, после чего, при поступ- 40 ленин на счетный вход преобразователя импульсов от генератора 4, преобразователь отсчитывает случайный"временной интервал, по истечении которого формируется сигнал на выходе преобразователя 13 (сигнал ъ на временной диаграмме). Этот сигнал приводит в действие демодуля- тор 11, который сравнивает заданное число периодов эталонного сигнала низкой излучаемой частоты с принятыми после сигнала преобразователя

13 несколькими периодами сигнала на выходе усилителя 9 при совмещении передних фронтов в первых периодах.

Поскольку первое сравнение сигналов происходит в случайный момент времени, наиболее вероятно, что принятым сигналом окажется шум в про- . межутке между. приемом радиоимпульcos. Сравнение сигналов в демодуляторе происходит путем суммирования их по модулю "2" и цифрового интег-. рирования сигнала несовпадения с помощью входящего в состав демодулятора счетчика, т.е. вычисляется . б5 ! корреляционная функция этих сигналов.

Если принятый сигнал рказывается шумовым, то значение этой функции получается большим (поскольку сигналы не совпадают), превышающим установленный порог. Такому результату сравнения сигналов, получаемому на выходе демодулятора 11, приписывается, например, значение

"1", в соответствии с которым через элемент И 22, открываемый задержанным сигналом с выхода преобразователя 13, происходит суммирование величины "+1" с соответствующим кодом (пока случайным) в регистре 27, определившим ранее момент сравнения сигналов. Следовательно, если момент сравнения сигналов пришелся на участок шума, то код в регистре 27 увеличивается. На фиг. 2 сравниваемому эталонному сигналу соответствует сигнал д

Последовательное соединение счетчика, состоящего из сумматора

26 и регистра 27, и аналогичной схемы сумматора 20 и регистра сдвига 21, выполняющей роль интегратора, обеспечивает одновременное вычисление всех расстояний, получающихся в регистре 21, и производных от них, получающихся в регистре 27, скоростей визира-излучателя относительно каждого из трех приемников.

После каждого цикла сравнения сигналов код скорости (в начале случайный) передается в регистр 21 через элемент И 23 и складывается со случайным значением расстояния (считаем пока, что на третьем входе этого вентиля — разрешающий сигнал).

Сигналы с выходов усилителей 9 поступают через коммутатор 10 к входу демодулятора 11 поочередно: за. время излучения одного радиоимпульса в демодуляторе обра6атывается один сигнал.:

Поочередная обработка сигналов обеспечивает простоту схемы при. сохранении достаточного ее быстродействия.

Таким образом, случайные значения скоростей и расстояний в интеграторе

19 (в предлагаемом случае) начинают быстро увеличиваться: скорости по линейному. закону, а расстояния по. квадратичному.

При увеличении скоростей и расстояний увеличиваются соответсвующие временные интервалы, отсчитываемые преобразователем 13> Поэтому обязательно (до и после йереполнения регистра 21) происходит сравнение эталонной частоты с принятым, а не шумовым сигналом (сигнал е ). .Если сравнивается начальный участок принятого сигнала, соответствующий более высокой частоте излучения, то, результат тот же, что и для шумового сигнала: сигналы не совпадают

1042047 и корреляционная функция превышает установленный порог, т.е. скорость получает приращение "+1". Если сравнивается участок принятого сигнала, соответствующий низкой частоте .излучения, то скорость получает отрицательное приращение "-1".

Определение приращений скорости приводит к тому, что в регистрах

21 и 27 первоначальные случайные значения скоростей и расстояний стремятся к вполне определенным значениям, соответствующим действительному положению визира на планшете и действительным скоростям визира-излучателя относительно 15 приемников. Для ускорения процесса . отслеживания скоростей и расстоянийслужит сумматор 18 по модулю "2", на первый вход которого через элемент памяти 12 поступает код знака скорости "О" или "1", а на второй -. сигнал с выхода демодулятора

11, урбвень которого соответствует знаку приращения скорости "1" или

"-1", т.е. сигнал "9" или "1" . Сигнал2g с.выхода сумматора 18 открывает элемент И 23 для интегрирования скорости в регистре 21 в случае несовпадения знака скорости со знаком ее приращения и закрывает его в другом случае. Тем самым полностью исключаются Колебания величин, вычисляемых в интеграторе 19 - скоростей и расстояний (интегратор 19 является линейной системой второго порядка,. склонной.к колебаниям, поскольку он составлен . из двух последовательно включенных интегрирующих звеньев, а введенный в устройство суьматор 18 представляет собой нелинейное звено). При включении устройства в работу через

1 с устанавливаются правильные значения расстояний в регистре 21, которые затем отслеживаются при перемещении визира-излучателя по планшету.

Блок 14 определяет прямоугольные координаты считываемых точек, а контроль правильности работы устройства осуществляется блоком 15 по контрольной сумме, которая используется также для компенсации. изменений в скорости звука, зависящей от температуры, давления и влажности воздуха.

Сигналы "О" или "1", соответствующие знаку упомянутой суммы, с выхода детектора 17 поступают на управляющий вход генератора 4 (опорных) импульсов и интегрируются там с большой постоянной времени. Частота сигнала генератора изменяется в ту сторону, чтобы сумма стремилась . к нулю, а с ней стремилась бы к нулю погрешность считывания информации, обусловленная отклонением от расчетного значения длины волны излучаемого сигнала. Коды координат через блок 16!выдаются на выход устройства.

Введение новых узлов и блоков, а также новых конструктивных связей . позволяет существенно:повысить точность устройства.

1042047

I !

) !

Составитель Т. Ничипорович

Редактор M. Дылын ТехредМ.Надь Корректорй. Тяско

Заказ 7130/50 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного- комитета СССР по делам изобретений и открытий

И3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул; Проектная, 4

I

I !! I !

)