Устройство для считывания графической информации

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2012.79 (2! ) 2855979/18-24 (5t) М. КЛ.

G Об К 11/00 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР гго делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК 681. 327.12 (088. 83

Опубликовано 1Ы181. Бюллетень N9 42

Дата опубликования описания 151181 (723 гг вторьг изобретения

В.A Маслюков, С. A. Наумов и В.П. Сыч

Институт технической кибернетики AH Белорусской CCP (713 Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИИ

Изобретение ст носится к автоматике и вычислительной технике, в частностии к полу автоматическим устройствам считывания координат элегн.нтов изображения с документа, основанным на измере ни и време ни распрост ранения ультразвуковых волн в различных средах.

Известно устройство для считывания графической информации, содержа10 щее электроакустический преобразов атель, соединенный с ге нератором цикла измерений и акустически связанный с линейными координатными микрофонами, подключенными к соответст- l5 вующим каналам преобразования, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных амплитудного диксриминатора, тригге ра, логического элемента И и счетчика, дополнитель- 20 ный электроакустический преобразователь и микрофон коррекции, дополнительный канал преобразования,вход усили. теля которого подключен к микро гону коррекции, генератор цикла коррекции, соединенный с дополнительным электроакустическим преобразователем, блок памяти, подключенный через схему сравнения ко входам реверсивного счетчика, подключенного через циф- 30 ро-аналоговый преобразователь к упоавляюшему входу генератора тактовых импульсов, соединенного с о гним из входов логических элементов И каналов преобразования (1) .

Недостатком такого устройства является зависимость точности измерений от ветровых воздействий и применение сложных в технологическом отно-. шении линейных кооодинат э вукопоиемников.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с ортогонально расположенными ультраз вуковыми отражателями, акустически связанными с измерительным ультразвуковым излучателем и приемником, соединенными соотвественно .с генератором импульсов и усилителем, эталонный излучатель и приемник. акустически связанные с одним иэ ультразвуковых отражателей и соединенные с автокорректором, блок времяимпульсных: преобразователей, один иэ входов которого подключен к выход генератора импульсов, другой — к тактовому входу автокорректооа, а выходы - Ko входам блока

881 788 счетчиков Расстояний, и блок обмена информацией (21.

Однако для этого устРойства характерна невысокая точность из-за малой амплитуды и затянутости Фронта сигнала от удаленного отражателя.

Цель изобРетения — повышение точности устРойства.

Указанная цель достигается тем, что устРОйСтвО СодЕржит блок анализа Разностей Расстояний, блок постоянной памяти и комчутатоР, один из входов котоРого подключен к выходу у силите ля, дРУ гой — к выходу генератоРа импульсов, а выходы — Ko входам блока времяимпульсных преобРазователей и к одним из входов блока анализа разностей расстояний, другие входы котооого соединены с вых одами блока постоянной памяти и одними из входов сумматоРов. другие входы которых подключены к выходам блока счетчиков Расстояний, а выходы — к одним и э входов блока обмена инФормацией, другой вход ко— торого соединен с выходом блока анализа Раэ ностей Расстояний, пРичем кажд=гй из отоажателей выполнен с двумя отражающими гранями. Кроме того, в vcTDQAc TBe блок анализа Разностей расстояний содеРжит послеповательно соединенные времяимпульсные преобр аэоват ели, счетчики, сумматоры и узел сравнения, причем входы времяимпульсных . пРеобоаэователей подключены к пеРвым входам упомянутого блока. втоРые входы которого соеди— нены со входами сумматоров. а выход блока — c выходом узла сравнения. Для повышен ия надежности работы устройства для считывания графической информации расстояние между отражающими гранями одного из ультразвуковых отражателей не менее, чем в три раз а превышает соответствукщее расстояние другого ультразвукового отражателя.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для считывания графической информации.

Устрой ство для считывания графической информации. содержит планшет

1, ультразвуковые отражатели 2 и 3, измерительный ультразвуковой излучатель 4 и ультразвуковой измерительный приемник 5, расположенные в одном корпусе и образукщие съемник координат, генератор 6 импульсов, .Усилитель 7, коммутатор 8, эталонный излучатель 9, эталонный приемник

10, автокорректор 11, блок 12 анализа разностей расстояний, блок 13 времяимпульсных преобразователей, блок 14 счетчиков расстояний, блок

15 постоянной памяти, сумматоры 16

17 блок 18 обмена информацией, и причем блок 12 анализа разносте расст тоя ний содержи т времяимпульсные

22преобразователи 19-21, счетчики

24 разностей расстояний, сумматоры

25 — 27 и узел 28 сравнения блок 13 времяимпульсных преобразователей содержит времяимпульсные преобразователи 29-31, блок 14 счетчиков рас5 стояний содержит счетчики расстояний

32-34. Позицией 35 обозначена кнопка.

Установленные ортогонально по сторонам планшета 1 ультразвуковые отражатели 2 и 3 служат для отражения с разделением на два акустических импульса, возбуждаемых излучателем 4.

Причем во всем рабочем диапазоне внешних условий интервал времени между импульсами, отраженными от гра— ней отражателя 2 превышает время

15 восстановления измерительного приемника 5, а время между импульсами, отраженными от граней отражателя 3, более чем в 3 раза превышает упомянутый временный интервал.

Щ Измерительный ультразвуковой приемник 5 преобразует акустические импульсы, приходящие от отражателей

2 и 3 в зле ктричес кие с и гн алы.

Генератор 6 импульсов формирует

25 импульсы цикла измерения (при нажатии кнопки 35), по которым измерительный ультразвуковой излучатель 4 возбуждает акустический импульс, счетчик коммутатора 8 сбрасывается в "0" и запускается блок время импульсных преобразователей 13. Усилитель 7 служит для усиления элек— трических сигналов, поступающих с приемника 5, и формирования иэ них импульсов с крутыми фронтами, Коммутатор 8 содержит двухразрядный двоичный счетчик, четыре логических элемента И и служит для распределе— ния в порядке поступления импульсов с усилитеЛЯ по четырем выходам. Эталонный излучатель 9 в промежутках между циклами измеренчй возбуждает акустические импульсы в эталонном канале. Эталонный приемник 10 служит для приема акустических импульсов в эталонном канале.

Автокорректор 11 с изменением внешних условий поддерживает ч астоту тактовых импуль сов т акой, чтобы з а время прохождения звуковой волной эталонного расстояния от излучателя 9 до отражателя 2 и обратно до приемника 10 отсчитывалось постоянное число импульсов.

Блок 1 0 анализ а разностей расот ояний отсчитывает число импульсов эа время между приходом первого и второго, второго и третьего, третьего и четвертого импульсов с коммутатора

8, сравнивает полученные числа с константами, записанными в блоке 15 постоянной памяти, и выдает команду на блок 18.

Блок 13 время импульсных преобразователей преобразует временные интервалы между моментом излучения акус65 тической волны измерительным ульт881788

I5

25

60 раз вуковым излучателем 4 и моментами приема отраженных импульсов измерительным приемником 5 в соответствующие числа тактовых импульсов, приходящих с автокорректора 11.

В блоке 14 счетчиков расстояний отсчитываются импульсы, поступающие с блока 13 времяимпульсных преобразователей. В блоке 15 постоянной памяти з апи саны со знаком "минус" константы С1 и С2, численно равные расстояниям между отражающими гра— нями отражателей 2 и 3. В сумматорах

16 и 17 осуществляется, при необ" ходимости, уменьшение чисел, записанных в блоке 14 счетчиков расстояний, на величину С1 или С2 Блок 18 обмена информацией выдает координаты Х и У измеряемой точки, в зависимости от команды с блока 12 анализа разностей расстояний, либо в виде чисел, записанных в блоке 14 счетчиков расстояний, либо в виде этих чисел, уменьшенных на величину С1 или С2 .

Времяимпульсные преобразователи

19-21 в блоке 12 анализа разностей расстояний преобразуют временные интервалы между моментами прихода первого и второго, второго и третьего, третьего и четвертого отраженного импульса в соответствующие числа тактовых импульсов, которые э апи сываются в счетчиках 22-24 разностей расстояний.

Сумматоры 25-27 служат для уменьшения чисел, записанных в счетчиках

22-24 разностей расстояний, на величину С1 или С2, хранящуюся в блоке

15 постоянной памяти. Полученный результат узел 28 сравнения сравнивает с числом "0" и ответ, в виде одного из трех сигналов "Больше", "Меньше" или "Равно", подается на блок 18 обмена информацией, Измерительный ультраэ ву ковой излучатель 4 через ультраэ ву ковые отражатели 2 и 3 акустически связан с измерительным ультразвуковым приемником 5. Вход излучателя 4 подключен к выходу ге нератора 6 импульсов, а выход приемника 5 соединен через последовательно подключенный усилитель 7 ко входу коммутатора 8. Второй вход коммутатора 8 подключен к выходу генератора 6 импульсов, Эталонный излучатель 9 через ультразвуковой отражатель 2 акустически связан с эталонным приемником 10, при чем вход излучателя 9 соединен с выходом автокорректора 11, а выход приемника 10 со входом автокорректора 11.

Тактовый выход автокорректора 11 подключен к одним из входов блока

12 анализа разностей расстояний и блока 13 времяимпульсных. преобразователей. Четыре входа блока 12 подключены к выходам коммутатора 8.

Три входа блока 13 подключены к трем выходам кокнут атора, а чет вертый вход блока 13:времяимпульсных: преобразователей соединен с выходом генератора 6 импульсных преобразователей соединен со входами блока 14 счетчиков расстояний. Один выход блока 14 счетчиков расстояний подключе н к блоку 1 8 обмена информацией непосредственно, а два других соответственно через сумматоры 16 и 17, Блок 15 постоянной памяти подключен к сумматорам 16 и 17 и к блску 12 анализ а разностей расстояний.

Выход блока 12 анализа разностей расстояний подключен к управляющему входу блока 18 обмена информацией.

По одному входу времяимпульсные преобразователи 19-21, блока 12 анализа разностей расстояний соединены со входом блока, подключенным к тактовому выходу автокорректора 11., Один вход времяимпульсного преобразователя 19 соединен со входом блока 12 анализа разностей расстояний,. другой вход соединен с одним входом времяимпульсного; преобразователя 20 и подключен ко входу блока 12 анали" за разностей расстояний, другой вход время импуль сного пре образ ователя 20 соединен с одним входом времяимпульсного преобразователя 21 и подключен ко входу блока 12 анализа разностей расстояний, другой вход времяимпульсного преобразователя 21 соединен со входом блока 12 анализа разностей расстояний.

Выходы времяимпульсных преобразователей 19-21 соединены соответственно со входами счетчиков 22-24 разностей рас стоя ний, выходы которых подключены соответственно ко входам сумматоров 25-27. Другие входы сум- . маторов 25-27 соединены между собой по одному or каждого сумматора) и подключены ко входам блока 12 анализа разностей расстояний. Выходы сумматоров 25-27 соединены со входами узла 28 сравнения, выход которого подключен к выходу блока 12 анализа разностей расстояний.

Два входа времяимпульсных преобразователей 29-31 блока 13 времяимпульсных преобразователей соединены между собой (по одному от каж.— дого времяимпульсного преобразователя) и подключены ко входам блока.

Остальные входы времяимпульсных преобразователей 29-31 соответственно соединены с остальными входами блока 13 времяимпульсных преобразователей, а выходы соединены с выходами блока.

Выходы счетчиков расстояний 32-34 соединены со входами блока 14 счетчиков расстояний, а выходы счетчиков соответственно с выходами блока.

881788

Устройство работает следующим образом, В момент включения начинают работать в автоматическом режиме автокорректор 11, эталонный излучатель

9 и приемник 10. Эталонный излучатель

9 воз буждает аку сти чес к ие импуль сы, которые после отражения от ультразвукового отражателя 2 принимаются эта лонным приемником 10. Автокорректор

11 генерирует тактовые импульсы с такой частотой, чтобы за время про- 1О хождения акустическим импульсом э талонного расстояния от эталонного излучателя 9 до отражателя 2-и обратно, до эталонного применика 10, отсчитывалось определенное число . 15 импульсов, причем с изменением внешних условий частота следования тактовых импульсов изменяется так, чтобы это число оставалось постоянным, т.е. интервалу времени между двумя так- 2() товыми импульсами всегда соответствовало одно и то же расстояние, проходимое звуком. Во время измерений автокорректор 11 работает в промежут-. ках между циклами измерений. 25

Оператор совмещает визир, съемника координат с точкой, координаты которой необходимо определить, и нажимает кнопку 35. Генератор 6 импульсов формирует импульс, по которому сбрасывается в "0" счетчик коммутатора 8, запускается блок 13 времяимпульсных; преобразователей, а измерительный излучатель 4 воэбуж. дает цилиндрическую акустическую волну с осью, проходящей через измеряемую точку.

Акустическая волна отражается от граней отражателей 2 и 3, в результате чего возникают четыре отраженных волны, которые регистрируются ульт- ф) раэвуковым измерительным приемником

5, причем если последующая волна отстает от предыдущей на время, меньше времени восстановления приемника, то прием последующей волны осуществляется случайно. Таким образом, в каждом цикле измерения координат точки объекта на выходе приемника 5 получается, в зависимости от местоположения съемника на планшете 1, от двух до четырех импульсов.

Эти импульсы усиливаются и формируются усилителем 7 и поступают на коммутатор 8, который в порядке поступления распределяет их по одному на кажцый выход. Эти импульсы вызывают поочередную остановку времяимпуль сных преобразователей 2 9-31 в блоке 13 времяимпульсных преобразователей, в результате чего в счет— чиках 32-34 расстояний оказываются записаны три числа, равные соответственно расстояниям от съемника до ближайших граней отражателей 2 и 3.

В том случае, когда с коммутатора 8 поступает только три или два импульса, в блоке 14 счетчиков расстояний записывается, соответственно, только два или одно число, а счетчики 32 или 33 и 34 переполняются и обнуляются. Эти же импульсы с коммутатора

8 вызывают поочередный запуск и остановку времяимпульсных преобразователей 19-21 блока 12 анализа раз— ностей рассто.-.ний, в результате чего в счетчиках разностей расстояний

22-24, 22 и 23 или только 22 оказываются з аписаны, в з ависимости от общего числа импульсов, э арегистрированных измерительным приемником

5, от трех до одного числа разностей расстояний, записанных в счетчиках

32-34 блока 14 счетчиков расстояний.

Числа, записанные в счетчиках 2224 блока 12 анализа разностей расстояний, в сумматорах 25-27 умень— шаются на величину С1 или С2, хранящуюся в блоке постоянной памяти 15 со э наком "минус ". Полученные э начения узел 28 сравнения в блоке 12 анализ а раэ ностей расст оя ний сравн ив ает с нулевым числом и полученные результаты в виде кодов "Больше", "Меньше" или "Равно" передает на блок 18.

Таблица для выбора варианта выдачи координат представлена ниже.

В зависимости от кодов, поступивших на коммутатор 8, блок 18 обмена информацией представляет координаты Х и У иэмеряемой точки, в соответствии с таблицей, либо просто в виде чисел, записанных в счетчиках

32-34, либо в виде чисел, записанных в счетчиках 33 и 34, уменьшенных на величину С1 или С2, и числа, записанного в счетчике 32. Таким образом, предложенное устройство позволяет устранить недостатки известного и повысить точность устройства.

881788

Результат сравнения числа, записанного в счетчике 22 разностей расстояний, с константами С1 и С2, записанными в блоке 15 постоянной

44 памяти. Результат сравнения числа, записанного в счетчике разностей расстояний 23 (24) с константой С1 (С2) . * Варианты выдачи декартовых координат Х и у измеряемой точки в зависимости от результатов анализа разностей расстояний.

Формула изобретения

1 . Устройст во для считыв ани я графической информации, содержащее планшет с ортогонально расположенными ультразвуковыми отражателями, акустически связ ан ными с измерит ельным ультразвуковым излучателем и приемником, соединенным соответственно с генератором импульсов и усилителем, эталонный излучатель и приемник, акустически связанные с одним иэ ультразвуковых отражателей и соединенные с автокорректором, блок .времяимпульсных преобразователей, один из входов которого подключен к выходу генератора импульсов, другой ко входам блока счетчиков расстояний, и блок обмена информацией, о т ли чающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит блок анализа разностей расстояний, блок постоянной памяти и коммутатор, один иэ входов которого подключен к выходу усилителя, другой — к выходу генератора импульсов, а выходы — ко входам блока времяимцульсных: преобразователей и к одним из входов блока анализа разностей расстояний, другие входы которого соединены с выходами блока постоянной памяти и одними из входов сумматоров, другие входы которых подключены к выходам блока счетчиков рас "тояний, а выходы - к одним из выходов блока обмена информацией, другой вход которого соединен с выходом блока анализа разностей рас стоянии, причем каждый иэ отражателей выполнен с двумя отражающими

40 z ранями

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в нем блок анали эа раз ностей расстояний содержит последовательно соединенные

45 времяимпульсные преобразователи, сче тчики, сумматоры и узел сравнения, причем входы времяимпульснйх преобразователей подключены к одним из входов упомянутого блока, другие

50 входы которого соединены со входами сумматоров, а выходы блока — с выходом узла сравнения.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в нем

55 расстояние между отражающими гранями одного из ультразвуковых отражателей не менее, чем в три раза превышает соответствукщее расстояние другого ультразвукового отражателя.

Источники информации, @ принятые вб внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 527976, кл. 6 06 К 11/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 634315, кл. G 06 К 11/00, 1976

4S (прототип).

881788

Составитель Т. Ничипорович

Редактор Н. Ромжа Техред A Бабинец Корректор Г. Решетник

Заказ 9977/76 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4