Устройство для считывания графической информации

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сотов Советсник

Социапистичесник

Республик 1 1> 976455 (61) Дополнительное к авт. саид-ву Н 475638 (22)Заявлено 14. 01 ° 75 (2!) 2099464/24 (5l) M. Кл ..с присоединением заявки М

G 06 К 11/00

3Ъоудоротоаниый комнтет

СССР но делам нзобретеннЯ н открытнЯ (23) Приоритет (53) УДК 681.327.19(088.8) Опубликовано 23. 11. 82. Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 23. 11. 82 (72) Автор изобретения

Э.К. Скворцов

М ., i

Ф м =

Специальное конструкторское бюро научно!-о приборостроения Сибирского отделения АН р:.Ср г. (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ

ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ!

Изобретение относится к автомати ке,и вычислительной технике, в частности к устройствам ввода графической информации в ЭВМ.

По основному авт. св. N 475638 иэS вестно устройство для считывания графической информации, содержащее планшет, визир-излучатель с блоком запуска, .точечные приемники ультразвука, соединенные с усилителями, генератор опорных сигналов, групповой счетчик, блок вывода кодов, формирователи опор ных меандров, фазосдвигатель, триггеры вычитания частот, подключенные к групповому счетчику, усилителям и формирователям опорных меандров, групповые интеграторы, соединенные с групповым счетчиком, делитель частоты, подключенный к схеме запуска визира- 20 излучателя и к формирователям опорных меандров, и сумматор, подключенный к выходам групповых интеграторов и к

1вкоду блока вывода кодов.

Однако такое устройство не исключает выдачу неправильных кодов при ошибке в определении расстояний от центра визира-излучателя до приемников ультразвука по причине внешних помех, например при случайном блокировании рукой оператора ультразвукового сигнала на пути от визира-излучателя до приемника или при большом скачке напряжения питания, а также при ошибке в определении тех же расстояний или при вычислении по этим расстояниям координат точек кодируемого объекта иэ-за сбоя. внутри устройства по любым другим причинам..

Цель изобретения — повышение точности считывания графической информации, т. е. полное исключение ошибок кодирования иэ-за внешних помех и внутренних сбоев при вычислении координат.

Эта цель достигается тем, что в устройство введены контрольный излучатель, соединенный с блоком запуска

3 976455 ф

f визира-излучателя, интегрирующий элемент, подключенный к генератору опорного сигнала, контрольный триггер вычитания частот, соединенный с интегрирующим элементом и формирователем опорных меандров, контрольный приемник, подключенный к контрольному триггеру вычитания частоТ, ° блок следящего интегратора, соединенный с групповым счетчиком, сумматором и блоком вывода 16 кодов, и последовательно подключенные ,регистр сдвига, соединенный с суммато", ром, контрольный сумматор, другой вход которого подключен к сумматору, и блок ,сигнализации, соединенный с блоком вы-1 вода кодов.

С помощью контрольного сумматора непрерывно в процессе работы устройства проверяется "равенство параллелограмма": сумма квадратов всех сторон параллелограмма должна равняться сумме квадратов всех его диагоналей, Сторонам параллелограмма приравнены расстояния от центра визира-излучателя до двух приемников ультразвука, ис- пользуемых при вычислении одной из координат. Расстояние между этими приемниками ультразвука равно диагонали параллелограмма. Половина второй диагонали равна расстоянию от центра визира"излучателя до третьего приемника ультразвука, помещенного на одной прямой с первым и вторым приемниками на равном удалении от них. Квадраты всех этих расстояний вычисляются в изЪестном устройстве. Если допускается

35 ошибка в определении квадрата хотя бы одного из трех расстояний (т. е. ошибка в определении координат х и у выражаемых через квадраты этих раСстоя

40 ний), то в блок вывода кодов немедлен но поступает сигнал запрета от блока сигнализации, соединенного с контрольным сумматором, и, кроме того, срабатывает звуковая сигнализация.Поскольку для вычисления координат использо" ваны только два приемника ультразвука, а третий приемник выполняет только контрольную функцию, для вычисления второй координаты применен блок следящего интегратора, входными вели. 5" чинами для которого является известная первая координата и одно из расстояний от центра визира-излучателя до приемника ультразвука.

Для правильного функционирования контрольного сумматора необходимо, чтобы расстояние от центра визира-излучателя до приемника ультразвуков были измерены в строго определенном масштабе, Такое измерение обеспечивает расположение контрольного излучателя и контрольного приемника ультразвука на фиксированном расстоянии друг от друга.

На чертеже дана схема предлагаемого устройства.

Устройство включает планшет 1, визир-излучатель 2, три точечных приемника 3 ультразвука на рабочем поле планшета, генератор 4 опорных сигналов, два формирователя 5 опорных меан. дров, один из которых подключен к выходу фазосдвигателя 6, присоединенного, параллельно с другим формирователем опорных меандров, к выходу генератора 4 опорных сигналов. Делитель 7 частоты опорных сигналов подключен к выходу одного из формирователей 5 опорных меандров и к входу блока 8 запуска визира-излучателя. Выходы усилителей 9, соединенных с приемниками ульт. развука, объединены и подключены к входам. двух триггеров 10 вычитания частот, другие входы которых соединейы с выходами формирователей 5 опорных меандров. Входы группового счетчива ll присоединены к выходам триггеа ров 10, а выходы счет4ика подключены к управляющим входам усилителей 9 и входу группового интегратора 12, выход которого соедин н с блоком 13 вывода кодов через сумматор 14. Формиро. ватели. 15 опорных меандров подключены к промежуточным выходам делителя частоты и к входам двух триггеров 16 вычитания частот, соединенных также с выходами усилителей 9 и входами группового счетчика 14 Групповой интегратор 17 подключен к выходу группового счетчика 11 и через сумматор 14 к входу блока 13 вывода кодов.

Кроме того, устройство содержит контрольный сумматор 18, подключенный к выходу сумматора 14 непосредственно и через региСтр 19 сдвига, блок 20 сигнализации, соединенный с выходом контрольного сумматора 18 и с входом блока 1 3 вывода кодов, и блок 2 1 следящего интегратора, подключенный к выходу сумматора 14, выходу группового счетчика 11 и .к входу блока 13 вывода кода.

В звукоизолированном месте расположены контрольный излучатель 22 и контрольный приемник 23 ультразвука с усилителем 24, соединенный с контрольным триггером 25 вычитания частот, дру976455 гие входы которого подключены к выходам формирователя 15 опорных меандров, а выход соединен через интегрирующий элемент 26 с генератором 4 опорных сигналов. 5

Устройство работает следующим образом.

Объект кодирования крепят на планшете 1. Затем совмещают центр визираизлучателя 2 с фиксированной на план- 10 аете точкой 0 и после этого устанавливают начальные значения расстояний от центра визира-излучателя - точки

И вЂ” до приемников 3 ультразвука в точках П„, П, f1 в групповом счетчике 15

11 и квадратов этих расстояний в групповом интеграторе 17. Координаты точек кодируемого объекта после указанных операций вычислены в координатной системе с началом в точке П . 20.

В процессе обвода визиром-излучателем линий кодируемого объекта изменяют расстояния (от центра визира до приемников ультразвука) и соответственно изменяют задержки сигналов, по- 25 сылаемых визиром-излучателем и обнаруживаемых приемниками. Задержки сигналов (сдвиги фаз) измеряются относительно опорных меандров, так как блок

8 запуска визира-излучателя соединен с выходом формирователя 5 опорных меандров через делитель 7 частоты. Принятый ультразвуковой сигнал с помощью усилителя 9, включающего настроенный на частоту излучаемых сигналов резонансный усилитель и схему для определения момента перехода усиленного гармонического сигнала через нуль, превращается в периодическую последовательность импульсов длительностью не более 0,2 мкс.

Три усилителя 9 по очереди подключаются к триггерам 10 вычитания частот, причем включение каждого усилителя на одну треть периода группового счетчика 11 производится сигналами этого счетчика, поступающими на управ ляющие входы усилителей. Суммарный сигнал на объединенном выходе усилителей представляет собой чередующиеся пакеты. импульсов, соответствующие трем последовательностям импульсов с равным периодом, но с произвольным фазовым сдвигом импульсов одного пакета относительно импульсов другого пакета.

Выделение единичных приращении рас . 55 стояний протекает следующим образом.

При неподвижном визире-излучателе,,например, в начальной точке О, импульсы каждого из трех пакетов, поступающие с объединенного выхода усилителей на переключающие входы триггеров 10 вычитания частот, синхронизированы с опорными меандрами, поступающими на запрещающие входы этих же триггеров от формирователей 5. Каждый иэ формирователей 5 дает прямой и инверсный меандр, а за счет фазосдвигателя 6 на входе одного из формирователей сигналы этого формирователя сдвинуты по фазе на -- относительно сигналов дру1с гого формирователя. В результате действия укаэанных сигналов на входах триггеров 10 вычитания частот эти триг. геры формируют в течение одного периода работы группового счетчика три пары состояний приемника ультразвука.

А именно, каждый новый пакет импульсов с выходов усилителей устанавливает пару триггеров 10 в такие состояния "0" или "1", которые соответствуют фаэовым сдвигам импульсов этого пакета относительно двух опорных меандров при условии, например, что фазовому-сдвигу от 0 до ® соответствует состояние триггера "0" (пусть при этом каждыЙ импульс пакета совпадает с нижним запрещающим уровнем меандра).

Частота импульсов в пакетах оказывается в целое число раз ниже частоты опорных меандров из-за делителя частоты, включенного между формирователем 5 и схемой запуска визира-излучателя. Это не влияет на работу триггеров вычитания частот, но в то же время позволяет излучать ультразвук на наиболее выгодной частоте с точки зрения дальности действия акустической связи между визиром-излучателем и приемниками ультразвука.

Три пары состояний триггеров вычитания частот (состояний приемников ультразвука) запоминаются в групповом счетчике на один период работы и срав" ниваются с соответствующими парами состояний триггеров в последующем периоде работы счетчика. При неподвижном визире-излучателе состояния. триг" геров периодически повторяются, при этом в счетчике не выделяются единичные приращения расстояний. Если визир излучатель смещают иэ начальной точки настолько, что изменение в фазовом сдвиге импульсов какого-либо пакета на выходе усилителей относительно меандров оказывается равным четверти периода следования меандров, то один из триггеров обязательно переключает7 976 I55 8 ся импульсами из этого пакета в другое состояние по сравнению с состоянием того же триггера, определенным до смещения визира-излучателя. А имен но, раз отрезок времени между фронта- 5 ми двух опорных меандров равен одной четверти периода следования их, то на запрещающих входах одного из триггеров 10 к моменту прихода переключающего импульса этого пакета обязатель- 10 . но происходит смена сигналов - прямого на инверсный.

Если состояние триггера 10 не повторяется по сравнению с определенным ранее на один период работы счетчика, 1% то групповым счетчиком выделяется приращение соответствующего расстояния по следующему правилу. Сумма по модулю 2 предшествующего состояния одного из триггеров 10 с последующим (через 20 период работы счетчика) состоянием другого триггера 10 дает единичное приращение расстояния одного знака, а сумма по модулю 2 второй пары разновременных состояний разноименных триг 23 геров 10 дает единичное приращение расстояния противоположного знака. В случае одновременного выделения приращений с различными знаками они взаимно уничтожаются. 30

Два формирователя 15 опорных меандров и два триггера 16 вычитания частот по схемам и выполняемым функциям иден- . тичны формирователям 5 и триггерам 10.

Различны лишь частоты сигналов на вхо дах и выходах формирователей 15 и 5, поскольку формирователи 15 запускаются сигналами с промежуточных выходов делителя 7 частоты, вход которого присоединен. к выходу одного из формиро«ж вателей 5. Фазовый сдвиг на « - опорных меандров на выходах одного из формирователей 15 относительно опорных меандров на выходах другого формирователя 15 обеспечен за счет соответствующих сдвигов сигналов на входах этих формирователей, соединенных с различными выходами делителя частоты. Итак, если триггеры 10.вычитания частот позволлют отсчитывать единичные приращения расстояний, то триггеры 16 вычитания частот дают в4зможность выделить крупные приращения тех же расстояний, измеряемые целым чисSS лом единичных приращений; равным коэффициенту деления частоты при получении низкочастотных меандров из высокочастотных опорных меандров.

Групповой счетчик 11 содержит схему поочередного опроса усилителей 9, схему выделения единичных приращений, схему выделения крупных приращений, а также кольцевую последовательную счетную схему, состоящую из одного единственного сумматора и регистра сдвига, в которой циркулируют расположенные друг за другом коды расстояний, представляющие собой суммы крупных приращений этих расстояний, добавляемые к начальным значениям расстояний, устанавливаемым в начале работы устройства.

Групповые интеграторы 12 и 17 аналогичны по устройству и выполняемым функциям. Каждый- из них содержит кольцевую последовательную счетную схему, состоящую из одного единственного сумматора и регистра сдвига. Периоды циркулирования кодов в интеграторах 12 и

17 и счетчике 11 одинаковы и равны периоду опроса усилителей 9. 4исло раз" рядов кодов в интеграторах и в счетчике одинаково.

Интеграторы работают следующим образом.

При каждом изменении расстояния на единичное приращеыие,происходит однократная передача соответствующего кода с учетом знака приращения из группового счетчика в групповой интегратор 12. Тем сгмым илгегратор» 12 накап. ливает мелкие приращения квадратов расстояний, которые располагаются в регистре интегратора друг за другом в виде последовательных кодов. При каждом изменении расстояния на крупное приращение происходит однократная передача соответствующего кода с учетом знака крупного приращения из группового счетчика в групповой интегратор 17. Тем самым интегратор 17 накапливает крупные приращения квадратов расстояний. Одновременно с выделением крупного приращения квадрата расстояния производится установка нуля в соответствующей части регистра группового интегратора 12. Эта операция необходима потому, что в предлагаемом устройстве точные значения квадратов расстояний получают путем сложения соответствующих кодов из интеграторов 12 и 17, т е. сложения мелких и крупных приращений квадратов расстояний, с помощью сумматора 14.

Дополнительное включение в состав предлагаемого устройства контрольного сумматора I8, регистра 19 и блока 20

976455

10 сигнализации позволяет осуществлять непрерывный контроль вычисления квадратов расстояний. Величины, используемые для контроля, уже вычисляются в известном устройстве. Разность этих величин определяется с помощью контрольного сумматора, на один вход которого поступает сигнал непосредственно с выхода сумматора 14, а на другой вход - сигнал с выхода регистра сдви- 10 га, в котором. этот сигнал был задержан на одну треть периода работы устройства.

Если допускается ошибка в определении, квадрата хотя бы одного из трех 15 расстояний, то в блок вывода кодов немедленно поступает сигнал запрета от блока сигнализации, соединенного с контрольным сумматором. Восстановление работоспособности устройства про- 26 изводится при положении визира в точке О путем установки начальных значений расстояний, и их квадратов s счетчике 11 и интеграторе 17.

Поскольку для вычисления координат 25 в предлагаемом устройстве использованы только два приемника ультразвука, а третий приемник выполняет только контрольную функцию, для вычисления координаты применен блок 21 следящего зв интегратора. Входными величинами для блока следящего интегратора является известная координата х и одно из расстояний от центра визира-излучателя до приемника ультразвука. Поэтому входы следящего интегратора соединены как с выходом сумматора 14, так и с выходом группового счетчика.

Действие контрольного канала основывается на регулировании частоты сиг. налов генератора 4 в соответствии со знаком фазового смещения сигналов контрольного приемника относительно опорных меандров. Такое регулирование возможно в пределах одной длины волны 4 на расстоянии от контрольного излучаtrees до контрольного приемника ультраЬвука, После включения устройства в работу триггер 25 устанавливается в одно иэ двух возможных состояний - "0" или

"1". Состояние триггера соответствует знаку фазового смещения сигнала контрольного приемника. Пусть, например, состояние "0" указывает на отрицательное фазовое смещение, при котором на расстоянии от контрольного излучателя до контрольного приемника укладывается расчетное число волн плюс дробная часть волны. Ошибка - дробная часть - устраняется путем уменьшения частоты сигнала генератора 4 сигнал с выхода триггера 25 через интегрирующий элемент 26 воздействует на управляющий вход генератора 4. Управление частотой сигналов генератора осуществляется, например, путем подведения управляющего напряжения через резистор к коллектору транзистора генератора. Уменьшение частоты сигналов ге" нератора продолжается до тех пор, пока не станет равным нулю фазовое смещение сигналов контрольного приемника относительно опорных меандров. Затем генератор удерживается в состоянии, при котором длина волны .излучаемого сигнала остается постоянной.

Формула изобретения

Устройство для считывания графической информации по авт. св ., У 475638, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности считывания графической информации, в него введе" ны контрольный излучатель, соединенный с блоком запуска визира-излучателя, интегрирующий элемент, подключен" ный к генератору опорного сигнала, контрольный триггер вычитания частот, соединенный с интегрирующим элементом и формирователем опорных меандров, контрольный приемник, подключенный к контрольному триггеру вычитания частот, блок следящего интегратора, соединенный с групповым счетчиком, сумматором и блоком вывода кодов, и последовательно подключенные регистр сдвига, соединенный с сумматором, кон" трольный сумматор, другой вход которого подключен к сумматору, и блок сигнализации, соединенный с блоком вывода кодов.

976455

Заказ 9005/76

Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель Т. Ничипорович

Редактор Т. Кугрышева Техред A. Дч Корректор E. Рошко