ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G06K9/20 H04N5/30 H04N7/18 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, к устройствам подготовки программ управления, например, станками обработки деталей с числовым программным управлением.

Известны вычислительные комплексы формирования программ, требующие ввода задания в виде математических описаний контуров детали и зачастую очертаний набора ее плоских сечений.

Несколько проще составлять программы на графических персональных компьютерах на основе диалогового принципа, реализованного клавиатурой или другими органами [1]
Прототипом служит устройство для контроля банкнот по наибольшему сходству функциональных элементов и конструктивного исполнения [2] Общими элементами являются осветитель натуры, фиксатор для ее крепления и два оптоэлектрических канала. Каждый из каналов имеет преобразователь оптического изображения в электрический сигнал (ОИЭС) и систему плоских зеркал. Каналы объединены блоком контроля. Это устройство отслеживает лишь противолежащие кромки банкнот, и стабильная настройка оптических осей препятствует контролю участков между кромками. Одно из направлений ликвидации недостатка требует существенного увеличения рабочих зон наблюдения.

Изобретение значительно расширяет функциональные возможности посредством перекомпоновки зеркал и введения координатного блока памяти и блоков, обслуживающих его в автоматическом и диалоговом режимах. Конструктивные изменения позволяют совместить оптически и электрически изображение эквивалента натуры, полученное сканированием, непосредственно с самой натурой в пространстве, ограниченном ее внешними очертаниями.

Последовательное изображение эквивалента выполняется одновременно с вводом в память информации о натуре. Блок памяти соединен с двумя преобразователями ОИЭС, синхронизированными между собой, и блоком контроля тактовым генератором и двухкоординатным блоком отклонения.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Формирователь изображения имеет блок 1 контроля, выполненный в виде электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), например, с послесвечением. Отклоняющие элементы блока ЭЛТ соединены с двухкоординатным блоком 2 отклонения и элементом 3 И, введенным в цепь управления яркостью изображения. Входы блока 2 отклонения соединены с логическим блоком 4, который снабжен тактовым генератором 5. Координатный блок 6 памяти имеет комплект ячеек, распределенных по регистрам 7. Он соединен с двухкоординатным блоком 2 отклонения, логическим блоком 4 управления и управляемым коммутатором 8.

Блок 1 контроля оптически связан посредством зеркальной системы с двумя преобразователями 9 и 10 ОИЭС. которые находятся в составе разных оптических каналов. Один из оптических каналов наряду с преобразователем 9 имеет зеркало 11, фиксатор 12 натуры, осветитель 13 и один из окуляров 14 наблюдения. В роли фиксатора может выступать рабочий захват обрабатывающего станка.

В соседнем оптическом канале относительно другого зеркала 15 установлены блок 1 контроля и преобразователь 10, направленные встречно рабочими поверхностями, а также центральное зеркало 16 и другой окуляр 17 наблюдения.

Крайние зеркала 11 и 15 выполнены полупрозрачными, а центральное зеркало 16 выполнено непрозрачным, т.е. полного отражения. Зеркала установлены под углом 45^o к направлениям распространения оптических потоков.

Выход преобразователя 10 подключен к одному из входов компаратора 18, а между преобразователем 9 и другим входом компаратора 18 включен инвертор 19, входящие в блок 4. Выход компаратора 18 соединен со всеми регистрами 7.

Двухкоординатный блок 2 отклонения содержит два цифро-аналоговых преобразователя (ЦАП) 20 и 21, соединенных с блоком 4, в частности, своими синхровходами с упомянутым тактовым генератором 5. При этом количество цифровых входов каждого ЦАП выбрано равным числу разрядов в коде максимального числа элементов i в строке и максимального числа строк j в кадре рабочих полей (поверхностей) преобразователей 9 и 10 и блока 1, например, равное восьми. Подключенные к входам ЦАП 20 и 21 счетчики 22 и 23, входящие в блок 4, и дешифраторы 24 и 25, входящие в блок 6, имеют соответственно количество параллельных выводов.

Кроме перечисленного логический блок 4 управления имеет два многовходовых элемента 26 и 27 И, количество входов которых выбрано равными i и j.

Счетчик 22 с элементом 26 и счетчик 23 с элементом 27 образуют две отдельные кольцевые цепи, т. е. выход элемента И подключен на вход "Сброс" счетчика, их выходы соединены с входами своего элемента И.

Параллельно элементам И включены дешифраторы 24 и 25 блока 6. Координатный блок 6 памяти содержит несколько линеек двухвходовых элементов 28 И. Количества линеек 28 и регистров 7 равны числу строк j. Количества элементов 28 в линейке и ячеек в каждом регистре 7 равны i, при этом входы ячеек включены на выходы своего элемента 28 И. Входы элементов 28 соединены по матричной схеме.

Каждый выход i дешифратора 24 параллельно подключен к входу одноименного элемента И всех линеек и каждый выход j другого дешифратора 25 подключен к другим входам элементов И своего по порядку регистра и линейки.

Регистры ячеек выполнены преимущественно по схеме с сохранением содержимого при считывании. Выходы всех ячеек регистров 7 объединены и подключены к клемме переключателя 29, противоположной подключению элемента 3 И. Входы "Считывания" и "Запись" параллельно подключены двумя группами к соответствующим клеммам переключателя 30. Средний его вывод соединен с выходом тактового генератора 5.

Управляемый коммутатор 8 кроме упомянутых переключателей 29 и 30 имеет кнопку 31 и третий переключатель 32. Выводы кнопки 31 соединены соответственно с входом "Сброс" счетчика i 22 и выходом тактового генератора 5. Вывод переключателя 32 соединен параллельно кнопке и входу "Сброс" счетчика 22 и к счетному входу счетчика j 23 своей клеммой, являясь размыкаемой перемычкой между двумя счетчиками в блоке 4.

Счетчики 22 и 23, имея в своих кольцевых цепях элементы 26 и 27 И, работают циклически и отсчитывают величину i после каждой смены значения j.

ЦАП 20 и 21 вырабатывают последовательные уровни напряжений и синхронно воздействуют на смещение электронных лучей в блоке 1 контроля, преобразователях 9 и 10 ОИЭС. Одновременно со смещением лучей изменяются команды на выходах дешифраторов 24 и 25. Синхронность работы поддерживается тактовым генератором 5.

В режиме "Запись", заданном переключателями 29 и 30, элемент 3 И позволяет получить "бегущую точку" по рабочему полю (поверхности) блока 1. Сигнал, вызванный изображением этой точки и отслеженный преобразователем 10 ОИЭС, подается на компаратор 18.

На другой вход компаратора 18 от преобразователя 9 ОИЭС синхронно с разверткой поступает сигнал после инвертора 19, который соответствует контрасту натуры. Контраст натуры изменяется при сканировании промежуточных ребер или границ контура, а также любых линий на поверхностях натуры.

В моменты совпадения "бегущей точки" и контраста образуются сигнал полезной информации, например, "1", а в остальные моменты сигнал отсутствует (значение "О").

Чередование такой информации в строках вносится в одноименные регистры в соответствии со счетом координат. Координатное распределение по ячейкам избирается одно из элементов 28 И согласно командам дешифраторов.

Полная запись по кадру принимается за электрический эквивалент натуры и может быть тиражирована в виде сформированной программы изображения.

Случайный пропуск информации будет восполнен при последующих циклах записи. Пропуск заметен при наблюдении через окуляры. Для этого надо установить режим "Считывание" переводом переключателей 29 и 30 в противоположное положение. Тогда генератор 5, счетчики 22 и 23 блока 4 и дешифраторы 24 и 25 блока 7 выводят на рабочее поле блока 1 цепочки точек согласно содержимому ячеек регистров 7.

Полученное изображение при наблюдении через окуляры 14 и 17 посредством зеркал 11,15 и 16 оптически совмещается с линиями смены контраста натуры. При отсутствии части информации нарушается целостность равномерной цепочки точек. Место разрыва замечают по строкам на кадре.

Для коррекции электрического эквивалента переключатель 30 ставят в положение "Запись" и в момент, когда строки на рабочем поле достигнут уровня необходимого вмешательства, т.е. разрыва цепочки, отключают счетчик 23 строк переключателем 32. Затем кнопкой 31 обнуляют счетчик 22 и тем самым "бегущую точку" устанавливают в начале избранной строки.

Подача сигналов блока 2 отклонения через переключатель 29 вызовет многократный проход "бегущий точки" в отдельной строке. При этих проходах нечеткость записи слабого контраста ликвидируется. Дополнительно повысить контраст можно, приблизив осветитель к натуре.

Коррекция исполняется при наблюдении через окуляры. Увеличение освещенности в ряде случаев позволяет выполнить коррекцию повторным включением преобразователей ОИЭС. т.е. в автоматическом режиме.

Цикл формирования изображения и попутного составления программы о конфигурациях натуры не требует действий с мерительным инструментом и математизации очертаний. Результат достигается оптическим сопоставлением качества графики изображения и форм натуры, и традиционные оценки могут быть необязательны.

При наличии заранее составленной программы допустимо в фиксатор, например, патрон токарного станка, закрепить заготовку. Затем оптически через зеркала совместить с ней изображение с блока контроля. После этого обработка ведется до ликвидации разницы между соответствующими контурами. Такой прием особенно удобен при фасонных деталях вместо многократного прикладывания шаблонов.

Таким образом, область применения изобретения не ограничивается только программированием и формированием изображения, но оно пригодно для оптического контроля или в качестве технологической оснастки.

Быстродействие формирования изображения соизмеримо с одним циклом обхода кадра "бегущей точкой", т.е. при использовании ЭЛТ оно близко к 1/25 с.

Если учитывать затраты на коррекцию и фиксацию натуры, то общее время не превышает 10 мин.

Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование при создании устройств подготовки программ управления станками с числовым программным управлением позволяет расширить функциональные возможности. Формирователь изображения содержит блок 1 контроля (например, в виде электронно-лучевой трубки), блок 2 отклонения, преобразователи 9,10 оптического изображения в электрический сигнал (ОИЭС), плоские зеркала 11,15,16, фиксатор 12 крепления натуры, осветитель 13. Технический результат достигается благодаря введению логического блока 4 управления, управляемого коммутатора 8 и координатного блока 6 памяти, а также благодаря выполнению блока 2 отклонения двухкоординатным, преобразователей 9,10 ОИЭС - в виде координатно-управляемых видеокамер, а зеркал 11,15 - полупрозрачными. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Формирователь изображения, содержащий осветитель, фиксатор крепления натуры, два оптоэлектрических канала, объединенных блоками контроля и отклонения и снабженных по меньшей мере двумя преобразователями оптического изображения в электрический сигнал и тремя плоскими зеркалами, ориентированными под углом в 45^o к направлению распространения световых потоков, отличающийся тем, что в него введены логический блок управления, соединенный с преобразователями оптического изображения в электрический сигнал и выходами соединенный с блоком отклонения, который выполнен двухкоординатным и соединен выходами с блоком контроля и преобразователями оптического изображения в электрический сигнал, управляемый коммутатор, соединенный одним из выходов с блоком контроля и двумя входами соединенный с выходами блока отклонения, и координатный блок памяти, соединенный частью входов с логическим блоком управления, выходом и другими входами соединенный с управляющим коммутатором, причем преобразователи оптического изображения в электрический сигнал выполнены преимущественно в виде координатно-управляемых видеокамер и перед каждым из них установлено по зеркалу, выполненному полупрозрачным, между которыми закреплено третье зеркало, выполненное с полным отражением, так что по одну сторону на направлениях световых потоков размещены два окуляра на крайнем и среднем из этих зеркал и первый из преобразователей оптического изображения в электрический сигнал, на другом крайнем направлении и по другую сторону установлены блок контроля, ориентированный информационной поверхностью на крайнее зеркало встречно первому преобразователю оптического изображения в электрический сигнал, а также осветитель, фиксатор крепления натуры и другой преобразователь оптического изображения в электрический сигнал, ориентированные на другое крайнее зеркало. 2. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что логический блок управления содержит инвертор, соединенный последовательно с компаратором, выход которого подключен к координатному блоку памяти, и два их входа подключены к преобразователям оптического изображения в электрический сигнал, а также две кольцевые цепи, каждая из которых снабжена многовходовым элементом И и счетчиком, выходы которого соединены с входами своего элемента И, выход которого подключен на вход "Сброс" своего счетчика, кроме того, он снабжен тактовым генератором, подключенным к счетному входу одного из счетчиков, количество разрядов которого выбрано равным максимальному числу i элементов в строке, и количество разрядов другого счетчика выбрано равным числу j строк в кадре. 3. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что управляемый коммутатор снабжен двухвходовым элементом И, входы которого присоединены к двухкоординатному блоку отклонения, кнопкой, соединенной со счетным и сбросовым входами счетчика логического блока управления, и тремя двухпозиционными переключателями, клеммы первого из которых соединены с выходом элемента И и выходом координатного блока памяти и вывод его является выходом блока, клеммы второго переключателя соединены с координатным блоком памяти и вывод его соединен с выходом тактового генератора, а третий переключатель подсоединен к счетному входу счетчика с разрядами j и выводом соединен с входом "Сброс" счетчика с i разрядами логического блока управления. 4. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что координатный блок памяти снабжен парой дешифраторов, количество выходов которых выбрано соответственно числу j строк и числу i элементов в них, и комплектами двухвходовых элементов И и регистров ячеек памяти, соединенных последовательно, при этом количества ячеек в каждом регистре и соответственно двухвходовых элементов И выбраны равными числу i элементов в строке и количество регистров выбрано равным числу j строк в кадре, а также одноименные входы упомянутых элементов И каждого регистра с j разрядами соединены и подключены соответственно к отдельному выходу j одного дешифратора и другие входы элементов И объединены по порядковым номерам i в регистрах и подключены к отдельному выходу i другого дешифратора, входы "Запись" и "Считывание" регистров соединены соответственно параллельно между собой и с вторым переключателем управляемого коммутатора, информационные входы регистров запараллелены и соединены с компаратором, входы дешифраторов подключены соответственно к выходам счетчиков логического блока управления. 5. Формирователь по п. 1, отличающийся тем, что двухкоординатный блок отклонения снабжен парой цифроаналоговых преобразователей, входы которых соединены соответственно со счетчиками и тактовым генератором логического блока управления.