Устройство для считывания графической информации

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii 746614

Союз Советсиин

Социалистических

Респубпии

Ф

1 г"

«

",б

"- I (5! )М. Кл.

06 К 1 1/00 (6I ) Дополнительное к ивт. свил-ву(22) Зи и влеио 05. 04. 78 (2 I ) 2602867/1 8 24 с присоединением заявки №(23) Приоритет—

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 10.07.80

Гооудеротеенный комитет по денем изобретений и открытий (53) УДК 681.327. .12(088.8)

А, Р, Решетилов, H. И. Сорока и С. В. Лукьянец (72) Авторы изобретения «"

ТК

ii4;ipii i i

Минский радиотехнический институт (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к автоматике. и вычислительной технике и может быть использовано для определения координат линий чертежа.

Известны устройства цля считывания графической информации, содержащие

5 планшет с электроакустическими преобразователями, соединенными через усилители и логические элементы И с генератором импульсов, . счетчик, регист о ры, блок управления, соединенный со счетчиком координат, цва ультразвуковых генератора, логические элементы ИЛИ и элементы задержки 1) .

Известное устройство обладает низкой точностью считывания графической информации.

Известно также устройство, содержа щее подвижный электроакустический преобразователь, связанный со схемой управления, приемники акустических колебаний, расположенные под прямым углом друг к другу и подключенные через времяимпульсные преобразователи ко входам

2 соответствующих счетчиков координат, генератор тактовых импульсов, соединенный с одним из входов времяимпульсных преобразователей, другие входы которых связаны с электроакустическими преобразователями, дополнительный электроакустический преобразователь, подключенный к дополнительному входу одного из времяимпульсных преобразователей, блок постоянной памяти, цешифратор, последовательно соединенные блок вычитания кодов, сумматор и преобразователь код-напряженке, выход которого подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов, а разрядные выходы одного из счетчиков координат и выходы блока постоянной памяти соецинены со входами блока вычитания кодов, выходы которого подключены ко вхоцам сумматора и через дешифратор - к схеме управления (21.

Однако и это устройство обладает повышенной погрешностью считывания информации, так как коррекция ошибок произ3 746 водится по эталонному расстоянию, расположенному вне измеряемой области.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для считывания графической информации, содержащее электроакустический преобразователь, соединеннь|й с генератором ультразвуковых импульсов и акустичес ки связанный с первым и вторым линеййими координатными микрофонами, первый и второй блоки преобразования координат, каждый из которых состоит из последовательно-соединенных амплитудного дискриминатора, вход которого подключен к " выходу усилителя, соединенного"с соответствующим линейным координатным микрофоном, триггера-; один из входов которого подключен к генератору ультразвуковых импульсов, логического элемента И и счетчика координат, первый блок коррекции,.состоящий из последовательно сое-!

"диненных узла памяти, ужа сравнения, . реверсивного счетчика, цифроаналогового преобразователя и генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с

I одним из входов логического .элемента И первогоблокапреобразованиякоординат (3).

Недостатком этого устройства является пониженная точность измерений, обусловленная тем, что эталонное расстояние, по которому производится коррекция возмущений, вынесено из зоны измерений.

11ель изобретения - повышение точности устройства.

Указанная цель достигается в устройстве тем; что оно содержит третий и четвертый линейные координатные микрофоны, второй блок коррекции, первый и второй сумматоры и третий и четвертый блоки преобразования координат, входы усилителей которых подключены K соответствующим линейным координатным

1 микрофонам, одни из входов триггеров третьего и четвертого блоков преобразования координат соединены с генератором ультразвуковых импульсов, один из входов логического элемента И третьего блока преобразования координат подклю» чен к выходу генератора тактовых импульсов первого блока коррекции, соответствующие входы логических элементов И,второго и четвертого блоков пре« образования координат подключены к выходу генератора т-ктовых импульсов второго блока коррекции, один из входов уз,ла сравнения которого соединен с выхо дом второго сумматора, входы которого

614 ф . подключены к выходам счетчиков координат второго и четвертого блоков преобразования координат,;а выходы счетчиков координат первого и третьего блоков пре- из них первый 33 и второй 34 блоки коррекции, в которые входят узлы 35, 36 памяти, узлы 37, 38 сравнения, реверсивные счетчики 39, 40, цифроаналоговые преобразователи 41, 42, генераторы 43, 44 тактовьт импульсов.

Злектроакустический преобразователь

1 генерирует короткие звуковые импульсы, следующие с определенной тактовой частотой.

Линейные координатные микрофоны 25 преобразуют звуковые сигналы, проходящие от электроакустического преобразователя расстояния Хл Х, Ул, У .

Генератор 6 ультразвуковых импульсов вырабатывает короткие электрические импульсы, период повторения которых выбирают большим по сравнению со временем распространения звука на расстояниях

Х, Ул, .

Усилители 11-14 усиливают электрические сигналы, поступающие с выходов линейных координатных микрофонов 2-5.

Амплитудные дискриминаторы 15-18 формируют сигналы, предназначенные для управления триггерами 19-22, которые формируют электрические импульсы, дли-, .тельность которых пропорциональна вре5 образования координат соединены со вхо» дами первого сумматора, выход которого подключен к одному из входов узла сравнения первого блока коррекции.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для считывания графической информации содержит электроакусти-. ческий преобразователь 1, первый линей ный координатный микрофон 2, второй

15 линейный координатный микрофон 3, третий линейный координатный микрофон 4, четвертый линейный координатный микрофон 5, генератор 6 ультразвуковых импульсов, четыре одинаковых блока преоб20 РазованиЯ кооРдинат g„, X >, Ул, У, из них первый 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 блоки преобразования, в которые входят усилители 11, 12, 13, 14, амплитудные дискриминаторы 15, 16, 25 17» триггеры 19, 20, 21, 22, логические элементы И 23, 24, 25, 26, счетчики 27, 28, 29, 30 координат-перУ вый и второй двухвходовые сумматоры

31, 32; два одинаковых блока коррекции, 746614 ных пунктирными линиями блоков 7, 9 преобразования и блока 33 коррекции, полагая, что блоки 8, 10 преобразования координат и блок 34 коррекции действуют совершенно аналогично.

После включения питающего напряжения начинают генерировать генератор 6 ультразвуковых импульсов и генераторы

43 и 44 начинают формировать импульна электроакустический преобразователь

1, возбуждает звук, который распространяется по направлению к линейным координатным микрофонам 2-5. Одновременно ультразвуковой импульс поступает на входы триггеров 19-22, опрокидывая их, в результате чего на выходах триггеров вырабатываются сигналы разрешения для логических элементов 23, 24, и последние начинают пропускать импульсы генератора 43 тактовых импульсов,, заполняющие счетчики 27, 28 координат. Процесс этот продолжается до тек пор, пока звуковые волны распространяются в направлении координатных микрофонов

2, 4, При достижении звуковыми волнами координатных микрофонов 2, 4 в усилителях 1 1, 1 2, амплитудных дискриминаторах 15, 16 формируются сигналы, при« водящие к обратному опрокидыванию триггеров 19, 20, закрыванию логических элементов И 23, 24 и прекращению счета импульсов в счетчиках 27, 28 координат. Таким образом, в счетчиках 27, 28 координат оказываются записанными числа импульсов, пропорциональные расстояниям )(, и Х 2 Соверщенно аналогично действуют блоки 8, 10 преобразования.

Лвухвходовой сумматор 31 суммирует числа импульсов, записанные в счетчиках 27, 28 координат, после чего сумма поступает на узел 37 сравнения, где производится ее сравнение с эталонным числом импульсов, хранящимся в узле

35 памяти. Если в результате сравнения устанавливают, что число импульсов узла

35 памяти и двуквходового сумматора

31 равны, то генератор 43 тактовык импульсов продолжает генерировать им« пульсы с той же частотой. При появлесумматора 31, реверсивный счетчик 39 и цифроаналоговый преобразователь 4 1 формируют сигнал, поступающий на управляющий вход генератора 43 тактовых мени распространения звука на расстоя- . ниях У, Х, У, У . Логйческие элементы И 23-26 преобразуют поступающие с выходов триггеров 19-22, а также с выходов генераторов 43, 44 электрические импульсы, в числа импульсов, пропорциональные времени распространения звука на расстояниЯх Х4, 2 „, У2Счетчики координат 27-30 подсчиты- 1О сы. Ультразвуковой импульс, поступая вают числа импульсов, пропорциональные координатам Х, Х,,/„, . Подсчи2 танные числа импульсов поступают на выод Х 2 Ч Ч в 1од

Х ными величинами устройства.

Лвухвходовые сумматоры 31, 32 суммируют импульсы, накапливающиеся соответственно в счетчиках координат

27, 28 и 29, 30.

Узлы 35, 36 памяти хранят фиксированные числа импульсов, установленные пропорциональными расстояниям

Х +Х2иУ +У, Узел 37 сравнения сравнивает число импульсов узла 35 памяти и двуквходового сумматора 31. Аналогичную роль выполняет узел 38 сравнения по отношению к узлу 36 памяти и двуквходовому сумматору 32.

На выхода х узлов 3 7; 3 8 сравнения формируются сигналы управления больше", "меньше", "равно" для реверсивных счетчиков 39, 40.

Реверсивные счетчики 39, 40 вырабатывают цифровой код, поступающий соот- Ç5 ветственно на входы цифроаналоговых преобразователей 41, 42, которые преобразуют поступающие на их входы импульсы в управляющие аналоговые напряжения.

Генераторы 43, 44 тактовых импульсов генерируют тактовые импульсы, заполняющие проиорциональными числами импульсов временные промежутки распространения звука на расстояниях Х„, 45

Х2, У, .(. Частоты генерирования могут подстраиваться управляющими аналоговыми напряжениями, поступающими с выходов цифроаналоговых преобразователей 41, 42 на входы генераторов 43, 44.

Устройство для считывания графичес- нии различия в числак импульсов узла кой информации работает следующим об- 35 постоянной памяти и двухвходового разом, 55

Так как преобразование координат

Х4, Х2 и У, У в числа импульсов про4 2 исходит независимо, работу устройства можно рассмотреть на примере обведен- импульсов таким образом, что частота 4

7 7466 последнего подстраивается до тех пор, пока не исчезнет различие в числах им-, 1 пульсов узла 35 памяти и сумматора

31. Обведенный пунктиром блок ЗЗ коррекции совместно с логическими элементами 23, 24 И, счетчиками 27, 28 и двухвходовым сумматором 31 образует замкнутую систему с обратной связью, назначение которой - поддерживать число импульсов в двухвходовом сумматоре 31 равным числу импульсов узла 35 памяти, независимо от изменения расстояний

) + X. = Х =Const, а также влияния л возмущаюших факторов на распространение звука, проходящего эти расстояния. 1S

Влияние возмущающих факторов на точность измерений учитывается следующим образом. Примем вначале, что возмущение в равной степени влияет на скорость распространения звуковой волны на рас- щ стояниях Х = Х и что в итоге воэмул щения в каждом счетчике координат записываются дополнительные числа импульсов д 1„и д 1 . Именно их сумма д

= и „ ь | выявляется на выходе узла

37 сравнения, в результате этого по цепи,реверсивного счетчика 39 и цифроана, логового преобразователя 41 управляемый генератор 43 перестраивается таким образом, что составляющие д f

1 и их сумма дХ становятся равными нулю (с учетом степени точности настройки системы). Следовательно, влияние возмущений корректируется действием системы с отрицательной обратной связью, пе-3S рестраивающей управляемый генератор 43, Устройство действует аналогично и в том случае, когда измеряемые расстояния Х„и Х > не равны gpyr другу.

НаиболЬшая ошибка измерений выявля- ется при противоположном влиянии возму щающих факторов на условия прохождения звуковой волны на расстояниях Х и Х .

2".

Предположим, что эти расстояния равны друг другу (Х -» Х ) и результаты воздействий приводят к противоположным, .но равным по модулю приращениям чисел .импульсов 1д | „1 -ь 12 . Тогда их сумма

Ь| равна нулк что эквивалентно равенству чисел импульсов, записанных в двухвходовом сумматоре 31 и узле 35 памяти. Вследствие этого, несмотря на наличие ошибок а 1„и-дф, на выходе узла

37 сравнения не формируется сигнал на подстройку генератора 43 тактовых импульсов. Таким образом, в этом самом неблагоприятном случае воздействия возмущений, ошибки измерений b,f и -Ь 1 д

14 8 не больше тех, которые выявляются в устройстве считывания графической информации без компенсации возмущений, В реальных условиях возмущения обычно однонаправлены (но различно влияют . на Х и А ), и система перестройки управляемого генератора тактовых импульсов компенсирует их влияние.

Кроме того, в случае противоположного воздействия возмущающих факторов, при существенном различии расстояний

А и Х1, прира.цения чисел импульсов ь,1 и -д не компенсируют взаимно друг друга, вследствие этого выявляется различие чисел импульсов двухвходового сумматора и блока постоянной памяти, что приводит к коррекции возмущений, поэтому ошибка измерений также меньше по сравнению с устройством считывания информации без компенсации возмушений.

Таким образом, предлагаемое устройство считывания графической информации повышает точность измерений, вследствие того, что коррекция возмущений производится не по эталонному расстоянию, расположенному вне измеряемой области, условия в которой могут быть иными по сравнению с зоной эталонного расстояния, а непосредственно в самой измеряемой области. Если электроакустический преобразователь переносится в другую область планшета, или расстояние между электроакустическим преобразователем и взаимно параллельными линейными, координатными микрофонами меняется, то коррекция внешних возмущений производится именно по этой новой области планшета ими по этим новым измеряемым расстояниям.

Формула изобретения

Устройство для считывания графической информации, содержащее электроакустический преобразователь, соединенный с генератором ультразвуковых импульсов и акустически связанный с первым и вторым линейными координатными микрофонами, первый и второй блоки преобразования координат, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных амплитудного дискриминатора, вход которого подключен к выходу усилителя, сое- . диненного с соответствующим линейным координатным микрофоном, триггера, один из входов которого подключен к генератору ультразвуковых импульсов, лоg 7466 гичэского элемента И и счетчика координат, первый блок коррекции, состоящий из последовательно соединенных узла па« мяти, узла сравнения, реверсивного счетчика, цифроаналогового преобразователя и генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов логического элемента И первого блока преобразования координат, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит тре гий и четвертый линейные координатные микрофоны, второй блок коррекции, пер вый и второй сумматоры и третий и четвертый блоки преобразования координат, входы усилителей которых подключены к соответствующим линейным координатным микрофонам, одни из входов триггеров третьего и четвертого блоков преобразования координат соединены с генератором щ ультразвуковых импульсов, один из входов логического элемента И третьего блока преобразования координат подключен к выходу генератора тактовых импульсов первого блока коррекции, соответст- zg

14 10 вующие входы логических элементов И второго и четвертого блоков преобразования координат подключены к выходу генератора тактовых импульсов второго блока коррекции, один из входов узла срав пения которого соединен с выходом вто» рого сумматора, входы которого подкпючены к, выходам счетчиков. координат второго и четвертого блоков преобразования координат, а выходы счетчиков координат aepaor"o и третьего блоков преобразования координат соединены со входами первого сумматора, выход которого подключен к одному из входов узла сравнения первого блока коррекции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ni 3692936, "

НКИ 178-18, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Мо 488231, кл. Cj 06 К 11/00, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

N 525976, кл, G 06 К 11/00, 1974 (прототип) .

746614

Составитель Т. Ничипоровии

Редактор Л, Алексеенко Техред Ж,Кастелевнч Корректор М. Коста

Закаэ 4106/19 Тираж 751 Подписное

ОНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

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