Устройство для считывания графической информации

 

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное н авт; свид-ay¹ 475638 (22) Заявлено 05.07.74 (21)2041559/18-24 с присоединением заявки №(23) Приоритет—

Опублиновано 25.06.79.Бюллетень № 23

Союз Советских

Социалистических

Рвсяубпни iii 669363 (51) М, Кл.

О 06 К 11/00

Гооударстаенкый каыхтат

СССР ко делам изобрвтвккй к открытый (53) УДК 681.327.. 12 (088.8) Дата опубликования описания 28.06.79 (72) Автор изобретения

A. К. Карп

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

ИНФОРМ АБИ И

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дпя ввода графической информации в электронные вычислительные машины.

Из основного авт. св. № 475638 из- 5 вестно устройство, содержашее планшет, визир-излучатель со схемой запуска, приемники ультразвука, соединенные с усилителями, генератор опорных сигналов, счетчики, блок вывода, фазосдвигатель, соединенный непосредственно и через гене ратор опорных сигналов с формирователями опорных меандров, триггеры вычитания частот, подключенные к счетчикам, к со ответствуюшим усилителям и формировате1% лям опорных меандров, интеграторы, соединенные с блоком вывода и с счетчика- . ми, делитель частоты, подключенный к схеме запуска визира — излучателя и к одному из формирователей опорных меандров, точечные приемники ультразвука размешены на планшете на его координатных осях в точке их пересечения, групповой

2 интегратор, соединенный с групповым счетчиком, сумматор, подключенный к выходам группового интегратора и к входу бпока вывода кодов.

Такое устройство обладает ограниченной точностью, которая обусловлена изменением скорости звука в воздушной среде из-эа колебаний температуры, влажности и давления.

Бель изобретения - повышение точности устройства.

Это достигается тем, что устройство содержит блок анализа и коррекции, погрешности измерения координат, входы которого соединены с выходами усилителей, одного из формирователей опорных меандров и делителя частоты, а выход - c дополнительными входами триггеров вычитания частот, и дополнительный излучатель, установленный на планшете, акустически связанный с приемниками ультразвука и соединенный через соответствуюший контакт с блоком анализа и коррекции.

669363

На чертеже дана блок-схема предпагаемого устройства.

Устройство дпя считывания гра фической информации содержит планшет 1, визир-излучатель 2, три точечных приемника 3 упьтраэвука, генератор 4 опорных сигнапов два формироватепя 5 опорных меандров, один из которых подключен к выходу генератора 4, а второй — к выходу фазосдвигателя 6; выход формирова- 1о тепя 5 опорных меандров соединен с входом депитепя 7 частоты, выход которого соединен с входом схемы 8 запуска визир-излучателя, выход которой соединен с визир-изпучатепем 2 и через воздушную is среду с точечными приемниками 3 упьтразвука, соединенными с усилителями 9.

Устройство содержит также триггеры 10 вычитания частот с дискретными фильтрами на выходе, соединенные с выходами 2о формироватепей 5 опорных меандров, выходы триггеров 10 соединены с входами группового счетчика 11, выходы которого соединены с управляющими входами усипитепей 9 и через групповой интегратор 12 25 с блрком . 3 вывода кодов через сумматор

14, два формирователя 15 опорных меандров, подключенных к промежуточным выходам делителя 7, два триггера 16 вычитания частот, соединенных с выходами фор-ЗО мироватепей 15 опорных меандров; выходы триггеров 16 соединены с входами группового счетчика ll, выходы которого соединены с групповым интегратором 17, подкпюченным через сумматор 14 к блоку 35

13 вывода кодов.

Кроме того, устройство содержит бпок

l8 анапиза и коррекции погрешности maмерения координат, входы которого Старт" соединены с выходом депитепя 7 частоты; 40

"Стоп" - с объединенным выходом усипителей 9, а также "Заполнение" — с генератором 4 через формирователь 5 опорных меандров и фазосдвигатепь 6, а выход блока 18 соединен с входами триггеров 45

10 и 16; излучатель 19, соединенный с выходом схемы 8 запуска визир-изпучат ля через контакт 20 кнопки К, через которую соединен и визир+эпучатель 2 и которая сблокирована с кнопкой дополни- о тельного блока.

Устройство работает спедующим образом.

Носитепь с графической информацией

55 крепят на планшете 1 и вкпючаюг устрой» ство, при этом с выхода схемы 8 запуска излучателей, сигнап через кнопку проходит на излучатель 19, установленный в нача4 пе координат на эталонном расстоянии, соответствующем при нормапьных условиях двоичному числу, содержащему единицу только в одном разряде. За время распространения ультразвуковой вопны от точки

"0" до одного из приемников 3 в блоке

18 и в счетчике 1 1 будет накапливаться код. В зависимости от внешних условий данный код будет или не будет соответствовать эталону. Разность данных кодов и составит абсолютную погрешность измерения этапонного расстояния. В бпоке 18 данная погрешность преобразуется в относительную и используется для задержки выходного сигнала с усилителя 9 путем преобразования .кода погрешности во временной интервал зацикленной управляемой линии. Рассмотренный случай соответствует превышению температуры окружающей среды по отношению к нормальным условиям, при этом абсо потная погрешность измерения выделяется с помощью вычитающего счетчика без дополнитепьных операций. После окончания цикла коррекции в групповом счетчике 11 будет установлен код, равный расстоянию от точки начала координат до приемников ультразвука П, Hp, П, после этого в групповой интег раторе 17 устанавливаются нули и координаты точек кодируемого объекта теперь будут вычисляться в координатной системе с началом в точке 0", при этом формулы дпя определения координат Х, У примут вид

МС - MB

Л 2

2 ВС

МВ- — МЫ.

2 АВ

При работе оператор замыкает кнопку

К, при этом сигнал с выхода схемы 8 запуска излучателей поступает на визир-излучатель 2. В процессе обвода визир-излучателем линий кодируемого объекта изменяются расс гояния от точки М до приемняков 5р

Hp, П и соответственно изменяются задержки сигналов, посылаемых визир-изпучатепем 2 и воспринимаемых приемниками 3 ультразвука относитепьно опорных меандров. Принятый ультразвуковой сигнал с помощью резонансного усилителя 9, mdстроенного на частоту изпучаемых сигнапов, усиливается и формируется в поспедовательность коротких импульсов.

Три усилителя 9 работают по очереди, причем вкпючение каждого усилителя 9 на одну. треть периода работы группового счетчика 11 производится сигнапом этого счетчика. При этом сигнапы на входе бло669363

5 ка 18 представляют собой чередующиеся пакеты импульсов со сдвигами фаз, соответствующими удлинению визир-излучателя 2 до приемников 3 ультразвука.

Выделение единичных приращений расстояний 3g (L 1, 2, 3)протекает следующим образом. При неподвижном визир-излучателе 2 эа период работы группового счетчика на входы триггеров 10 вычитания частот поступают три пакета им- 1о пульсов, фазы которых отражают положение визир-излучателя 2 до приемников 3 ультразвука. Так как каждый из формирователей 5 дает прямой и инверсный меандр, а за счет фазосдвигателя 6 и дели- ts теля 7 частот сигналы на выходах формирователей 5, соединенных с запрещаюшио ми входами триггеров, сдвинуты на 90 > система из двух триггеров позволяет улав. ливать сдвиги фаз принимаемых сигналов, зо равных четверти периода следования меандров. Принимаемые сигналы, кроме того, в процессе ввода корректируются постоянно в зависимости от изменения длины волны ультразвука и расстояния до визир- 2 излучателя 2. Поэтому при неподвижном визир-излучателе состояния триггеров периодически повторяются и не "ппывут" в зависимости от внешних условий. Поскольку три пары состояний триггеров 10 вы- зп читания частот запоминаются в групповом счетчике 11 за один период его работы и сравниваются с соответствующими парами состояний триггеров в последующем периоде работы счетчика, то в счетчике 11 не выделяются единичные приращения расстояний. Если же визир-излучатель 2 сместится из начальной точки настолько, что изменение в фазовом сдвиге импульсов какого-либо пакета на выходе блока 18 4о оказывается равным четверти периода следования меандров, то один из триггеров

10 обязательно переключится в другое состояние. Выделение приращения групповым счетчиком 11 производится по сле- 4s дующему правилу. Сумма "по модулю 2 цредшествуюшего состояния одного из триггеров 10 с последующим состоянием другого триггера 10 для того же приемника ультразвука дает единичное прираше- 50 ние расстояния одного знака, а сумма "по модулю 2" второй пары разновременных состояний разноименных триггеров 10 дает единичное приращение расстояния противоположного знака. В случае одновре- ы менного выделения приращений с различными знаками они взаимно уничтожаются.

Триггеры 16 вычитания и формирователи 15 опорных меандров дают возмож6 ность выделять крупные приращения расстояний fq, измеряемых целым числом единичных приращений и равным коэффициенту деления делителя 7. Выделение крупных приращений происходит аналогично мелким с той лишь разницей, что запира« ние канала крупных приращений происходит путем сравнения частот, излучаемых визир-иэпучателем 2 и принимаемых приемниками 3 и поступающих через усилители

9, блок 18 коррекции на переключающие входы триггеров 16 вычитания частот реализующих логическую функцию исключающее или".

Групповой счетчик 11 содержит схему поочередного опроса усилителя 9, схему выделения крупных и МВНКНх приращений, а также кольцевую последовательную счетную схему, состоящую из сумматора и регистра сдвига, в ней циркулируют расположенные друг за другом коды расстояний >. g, Е, fg . Групповые интеграторы 12 и 17 аналогичны по устройству и выполняемым функциям. Каждый из них содержи т кольцевую последовательную счетную схему, состоящую иэ сумматора и регистра сдвига, периоды циркупирования кодов в интеграторах 12 и 17 и счетчике 11 одинаковы и равны периоду опроса усилителей S.

Групповые интеграторы 12 и 17 работают следующим образом.

При каждом изменении расстояния иа единицу как крупного, так и мелкого при« ращений происходит однократная передача соответствующего кода с учетом его знака и знака приращения из группового счетчика 11 в групповые, интеграторы 12 и

17. Возведение в квадрат производится сумматором и регистром сдвига. Известно, что,возведение в квадрат можно заменить суммированием основания с самим собой, которое производится столько раз, сколько единиц содержится в основании.

Групповой интегратор 12 накапливает мелкие приращения квадратов расстояний, которые располагаются в регистре интегратора друг за другом в виде последовательных кодов. Групповой интегратор 17 выделяет аналогично крупные приращения квадрата расстояний 1(. Одновременно с выделением крупного приращения квадрата расстояния (производится установка нуля в соответствующей части регистра группового интегратора 12. Сложение мелких и крупных приращений квадратов расстояний производится с помощью суМматора 14.

669363

Формула изобретения

Автоматическая выдача координат на перфоратор или же в ЭВМ производится блоком 13 вывода кодов.

Дополнительно введенный блок 18 анализа и коррекции погрешности кзмерени осушествляет умножение расстояний f$ на дробный коэффициент К > 1 (случай превышения температуры воздуха по срав нению с нормальной) путем задержки принжого сигнала на величину, пропорпиональ О ную расстоянию Lg, и величину изменения шага квантования поля планшета.

Величина изменения шага квантования (относительная погрешность) определяется путем дешифрации кода погрешности, изме-Is рения производятся в промежутке между определением координат кодируемого объекта.

Ва счет постоянной коррекции расстояния, фиксируемого в счетчике 11, не 2о зависят от изменений .внешних условий.

Устройство для считывания графической информации по авт. св. ¹ 475638, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит блок анализа и коррекпии погрешности измерения координат, входы которого соединены с выходами усилителей, одного из формирователей опорных меандров и делителя частоты, а выход — с дополнительными входами триггеров вычитания частот, и дополнительный излучатель, установленный íà планшете, акустически связанный с приемниками ультразвука и соединенный через соответствующий контакт с блоком анализа и коррекции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 475638, кл. G 06 К 11/00, 1972. НИИПИ Заказ 3661/41

Тираж 779 Подписное

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