Устройство для считывания графической информации

 

Союз Советских

Социалистииеских

Республик

О П И С А Н И Е дц ygзgqg

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.07.74(21) 2041547/24 с присоединением заявки ¹ (23) 11риоритет (43) Опубликовано 25.08.76Бюллетень № 31 (45) Дата опубликования описания 17.02,77 2, (51) М. Кл.

& 06 К 11/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.327..1 1 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.Я.Зенин, В.А.Маслюков и В.П.Сыч

Институт технической кибернетики АН Белорусской СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИИ

Устройство относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к акустическим устройствам ввода информации в

ЭВМ, использующим в качестве звукопроводяшей среды воздух, и может быть Itpp-менено для полуавтоматического измерения координат линий чертежа и точек трехмерных объектов, Известны устройства для считывания графической информации, соцержашие электроакустический преобразователь, соединенный с генератором цикла измерения и акустически связанный с линейными координатными микрофонами, подключенными к соответствуюшим каналам преобразования, каждый 15 из которых Состоит из последовательно соединенных усилителя, амплитудного дискриминатора, триггера, логического элемента И" и счетчика; дополнительный электроакустический преобразователь и микрофон О коррекции, установленные на фиксированном расстоянии друг от друга, блок постоянной памяти, подключенный к одним из входов схемы сравнения, выходы которой соединены с входами реверсивного счетчика, под- р ключенного через цифроаналоговый преобразователь к управляющему входу генератора тактовых импульссв, соединенного с одним из входов логических элементов "И" каналов преобразования, QJIB работы этих устройств необходим арифметический блок-сумматор-вычитатель, осуществляющий алгебраическое суммирование и сложный в изготовлении.

Кроме того эти устройства сложны в настройке, вследствие совмещения канала коррекции с измерительным каналом; характеризуются погрешностями, обусловленными поглощением звуковых колебаний в воздушной среде и возможными изменениями амплитуды излучаемых электроакустическим преобразователем звуковых импульсов.

Цель изобретения — упрошение устройства и повышение точности его работы.

Достигается это тем, что устройство для считывания графической информации содержит дополнительный канал преобразования, вход усилителя которого подключен к микрофону коррекции, и генератор цикла

525976 коррекции„ соединенный с дополнительным электроакустическим преобразователем, причем разрядные выходы счетчика дополнительного канала преобразования соединены с входами схемы сравнения. Кроме того, в предлагаемом устройстве амплитудные дискриминаторы каналов преобразования содержат последовательно включенные ограничитель сигнала, элемент задержки и пороговый элемент, причем выход огра- щ ничителя сигнала через пиковый детектор и делитель напряжения соединен с одним из входов порогового элемента, Канал коррекции в предлагаемом уст,ройстве работает автономно. Это позволяет И упростить настройку прибора и увеличить его быстродействие.

Выполнение амплитудных дискриминаторов в каждом канале преобразования по указанной выше схеме делает их адаптивными 20 к амплитуде входного сигнала. Это избавляет от погрешностей, связанных с изменением амплитуды принятыми микрофонами сигнала, так как устройство учитывает изменения амплитуды независимо от того, ка- 25 кими причинами они вызваны.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— рабочее поле устройства для считывания графической информации, общий вид; на фиг. 3 — ЗО функциональная схема адаптивного амплитудного дискриминатора; на фиг. 4— временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для считывания графической информации содержит электроакустические преобразователи 1 и 2, генератор 3 цикла измерения, генератор 4 тактовых импульсов, микрофоны 5-7, три одинаковых канала пре- 4О образования 8, 9, 10, в которые входят усилители 11-13, амплитудные дискриминаторы 14-16, триггеры 17-19, логические элементы И 20-22 и счетчики 23-25 измерения расстояний, генератор 26 цикла коррекции, блок 2 7 постоянной памяти, схему сравнения 28, реверсивный счетчик 29 и цифроаналоговый преобразователь 30.

Амплитудные дискриминаторы 14-16 содержат (см. фиг. 3 ) ограничитель 31 сигнала щ по минимуму, линию задержки 32, пороговое устройство 33, пиковый детектор

34 и делитель напряжения 35.

Электроакустические преобразователи

1 и 2 формируют кратковременные звуковые импульсы.

Генератор 3 цикла измерения служит для подачи электрических импульсов на электроды электроакустического преобразователя 1. Он может работать-в режиме ге- 60 нерирования .одиночных импульсов в момент нажатия кнопки, размещенной на преобразователе 1, либо в автоколебательном режиме с плавно регулируемой частотой повторения цикла измерения.

Генератор 4 непрерывно выдает тактовые импульсы для измерения временных интервалов (расстояний по осям Х,У и,) . Он выполнен управляемым по частоте.

Микрофоны 5-7 предназначены для преобразования принятой звуковой волны в электрические импульсы.

Каналы 8-10 осуществляют преобразование времени распространения звуковой волны от электроакустического преобразс вателя до микрофона в цифровой код.

Микрофонные усилители 11-13 согласс ваны по входу с высоким выходным сопрс» тивлением конденсаторных микрофонов и обеспечивают на своих выходах амплитуду сигнала, необходимую для нормальной работы адаптивных амплитудных дискриминаторов 14-16.

Амплитудные дискриминаторы 14-16 служат для устранения ложных срабатываний на сигналы малой амплитуды и обеспечивают формирование импульсов останова счетчиков всегда по одному и тому же уровню микрофонного сигнала (например, половинному) относительно его максимал ной амплитуды.

Триггеры 1 -19 формируют прямоуголь ные импульсы длительностью, равной времени прохождения звуком расстояния от электроакустического преобразователя до соответствующего микрофона.

Логические элементы И 20-22 служат для пропускания тактовых импульсов на входы соответствующих счетчиков.

Счетчики 23-24 регистрируют число тактовых импульсов, укладывающихся во временном интервале от момента излучения звукового импульса до приема его микрофоном.

Генератор 26 цикла коррекции работает в автоколебательном режиме, непрерывно подавая импульсы на электроды эталонного (корректирующего) электроакустического преобразователя 2. Этот генератор идентичен генератору 3 цикла измерения.

Блок 2 7 постоянной памяти предназначен для хранения кода, соответствующего эталонному расстоянию 1этСхема 28 во время цикла коррекции сравнивает содержимое счетчика 20 с эталонным кодом блока 27 постоянной памяти и формирует сигналы управления (" больше", "меньше", "равно") для реверсивного счетчика, код которого с помощью цифроанало525976 гово устройства 30 преобразуется в напряжение, управляющее частотой генератора

Ограничитель минимума 31 устраняет ложные срабатывания порогового устройства

33 от шумов различной природы. 5

Линия задержки 32 обеспечивает задержку микрофонного сигнала на время, необходимое для установления максимальной амплитуды выходного сигнала пикового детектора

34.

Пороговое устройство 33 выполнено по схеме триггера Шмидта с управляемым порогом срабатывания.

Пиковый детектор 34 служит для измерения амплитудного значения сигнала и кратковременного запоминания этого значения.

Делитель напряжения 35 обеспечивает установку порога срабатывания триггера

Шмидта 33 всегда по одному и тому же уровню сигнала относительно его максимальной амплитуды.

Злектроакустическийпреобразователь (съемных координат) 1 подключен к выходу г нератора 3; микрофоны 5 и 6 выходами 25 связаны с соответствующими каналами преобразования, в каждом из которых усилитель 12 (13), амплитудный дискриминатор

15 (16), триггер 18 (19), логический элемент И 21 (22) и счетчик 24 (25) Эр включены последовательно, причем свободный вход триггера подключен к выходу re нератора 3, а свободный вход схемы И— к выходу генератора 4.

В блоке коррекции электроакустический преобразователь 2 подсоединсн к выходу генератора 26, а микрофон коррекции, помещенный на фиксированном (эталонном) расстоянии t-j от преобразователя 2, свя- 4О зан с последовательно включенными усилителем 11, амплитудным дискриминатором

14, триггером 17, свободный вход котс>. рого подключен к генератору 26, логическим элементом И 20, свободным входом 45 подсоединенным к генератору 4, счетчиком

23 и схемой сравнения 28. Другими входами схема 28 свчзана с блоком постоянной памяти 27, а выходами через реверсивный счетчик 29 и цифроаналоговый преобра- 50 зователь 30 подключена к управляющему входу генер гора 4.

В схеме адаптивного амплитудного дискриминатора (см.фиг. 3) ограничитель минимума 31, линия задержки 32 и пороговое 55 устройство 33 включены последовательно, причем выход ограничителя 31 одновременно через детектор 34 и делитель напряжения 35 подсоединен к управляющему вхо ду порогового устройства 33. 60

На фиг. 4 показаны момент времени запуска электроакустического преобразователя и счетчиков измерения координат, момент времени 1 останова одного из счетчиков в результате приема акустической волны соответствующим микрофоном, импульс напряжения ll (t ) на входе адаптивного амплитудного дискриминатора, уровень ограничения LI< ограничителя минимума 31, напряжение U>(4) на выходе детектора 34, напряжение ()(,(1 ) на выходе делителя напряже.* ия 35 (пороговое напряжение триггера

Шмидта 33), импульс напряжения Li (t ) на выходе линии задержки 32, выходной импульсЫ (т) триггер Шмидта 33 и импульсы ((у й) запуска и осталова счетчика.

В устройстве (см.фиг, 1) какал коррекции является автономным и в процессе раооты не требует никаких управляющих команд.

Устройство для считывания графической. информации работает следующим образом.

В момент включения начинает работать в автоколебательном режиме генератора цикла коррекции 26, который возбуждает эталонный электроакустический преобразователь

2. При этом период повторения цикла коррекции выбирается значительно большим, чем время, необходимое для прохождения звуковой волной расстояния от электроакустического преобразователя 2 до микрофона 7.

В начале каждого цикла импульс с выхс да генератора 26 поступает на излучатель акустической волны 2 и триггер 1 7, который открывает логический элемент И 20, разрешающий поступление тактовых импульсов на счетчик 23. В момент, когда акустическая волна достигает микрофона коррекции 7 (это происходит раньше, чем начинается следующий цикл ), на его выходе формируется сигнал, поступающий через усилитель 11 и амплитудный дискриминатор

14 на вход триггера 1 7. Триггер 1 7 опрокидывается в исходноо состояние, поступление тактовых импульсов в счетчик 23 через логический элемент И 20 прекращается, и в нем.оказывается записанным некоторое число. Если это число по какойлибо причине (вследствие изменения температуры, влажности состава воздуха и т.п.) оказывается не равным числу, записанному в блоке постоянной памяти 2 7, схема сравнения 28 выдает на реверсивный

"четчик 29 команду "больше" или "меньше" и засылает в этот счетчик один импульс, код числа в счетчике 26 изменится и бла годаря цифроаналоговому преобразователю

30 изменяется величина напряжения на

525976

Измерение координат элементов изображения производят обычным путем. Оператор совмещает визир электроакустического пре- 25 образователя 1 с точкой изображения, координаты которой он хочет определить, и нажимает на кнопку К на корпусе съемнин ка координат. Генератор 3 при этом формиру30 ет сигнал, поступающий на электроды электроакустического преобразователя съемника координат и входы триггеров 18 и 19.

Счетчики 24 и 25 начинают счет, а электроакустический преобразователь 1 излучает звуковой импульс. В моменты, когда звуковая волна достигает плоскости чувствительных микрофонов 5 и 6, на их выходах формируются сигналы, прекращающие поступление тактовых импульсов в счетчики

24 и 25, при этом в этих счетчиках с высокой точностью фиксируются координаты

Х и У.

Адаптивные амплитудные дискриминат< ры 14.-16 работают спедуюшим образом (см.фиг, 3 и 4).

На вход ограничителя 31 поступает сигнал u>(4) с выхода микрофонного усилителя. Уровень ограничения Ll> ограничителя

31 выбран таким, что шумы микрофона, внутренние шумы усилителя и шумы от акустических сигналов малой интенсивности не проходят на его выход. Ограниченный по минимуму сигнал Ll (4 ) поступает далее не55 посредственно на вход амплитудного детектора и через линию задержки 32 на вход порогового устройства 33 (напряжение

Ll>(t ). Элементы пикового детектора 34 подобраны таким образом что амплитудное

60 управляющем входе генератора 4, частота которого при этом также изменится. Этот процесс повторяется каждый цикл до тех пор, пока частота генератора 4 не установится такой, при которой измеренное с помощью счетчика 20 эталонное расстояние не будет соответствовать коду числа (расстояния), хранящегося в блоке 27 постоянной памяти. При этом схема сравнения 28 вьщает команду равно и в счет- 10 чике 29 остается прежний код. На этом не прекращается работа канала коррекции.

Каждый цикл проверки соответствия измеренного расстояния эталонному продолжается и при изменениях параметров воздушной 15 среды соответственно изменяется частота генератора. Таким образом, частота генератора тактовых импульсов всегда будет такой, при которой измеренные с помощью счетчиков расстояния, независимо от параметров воздушной среды, будут истинными. значение сигнала в нем устанавливается практически одновременно с нарастанием амплитуды измеряемого сигнала, а спадает за время, равное измерительному циклу или меньшее, чем измерительный цикл. В результате этого на управляющем входе порогс» вого формирователя устанавливается напряжение U (4 ),всегда являющееся одной и той же частью амплитудного значения сигнала Og(C ). Через время, приблизительно равное длительности фронта принятого сигнала U> (4 ), на вход порогового формирователя поступает сигнал (1 ), а на его выходе в момент времени 1, не зависящий от амплитуды входного сигнала. формируется передний фронт импульса И (4 ).

Формула изобретения

1. Устройство для считывания графической информации, содержащее электроакустический преобразователь, соединенный с генератором цикла измерения и акустичес ки связанный с линейными координатными микрофонами, подключенными к соответствующим каналам преобразования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя, амплитудного дискриминатора, триггера, логического элемента

И и счетчика, дополнительный электроакус . тический преобразователь и микрофон коррекции, блок памяти, подключенный к одним из входов схемы сравнения, выходы которой соединены со входами реверсивного счетчика, подключенного через цифроаналоговый преобразователь к управляющему входу генератора тактовых импульсов, соединенного с одним из входов логических элементов И каналов преобразования, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности его работы,оно содержит дополнительный канал преобразования, вход усилителя которого подключен к микрофону коррекции, и генератор цикла коррекции, соединенный с дополнительным электроакустическим преобразователем, причем разрядные входы счетчика дополнительного канала преобразования соединены с другими входами схемы сравнения.

2. Устройство по п.l о т л и ч а ю— щ е е с я тем; что в нем амплитудные дискриминаторы каналов преобразования содержат последовательно включенные ограничитель сигнала, элемент задержки и пороговый элемент, причем выход ограничителя сигнала через пиковый детектор и делитель напряжения соединен с одним из входов порогового элемента.

525976

U3

Составитель В.Киселев

Техред M. Ликович Корректор Н. Бугакова

Редактор E.Ãîí÷àð

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

Заказ 5137/487 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5