Устройство для считывания графической информации Советский патент 1983 года по МПК G06K11/06 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для кодирования и ввода в ЭВМ графической и пространственной трехмерной информации.

Известно устройство для считывания графической информации содержащее планшет, генератор опорных импульсов, блок управления, усилитель излучаемого сиг-нала с визиромизлучателем ультразвука, точечные приемники ультразвуковых сигналов, подключенные через усилители-ограничители к коммутатору, последовательнс соединенные групповой интегратор расстояний, вычислитель координат, схему контроля и блок вывода кодов Г11..

Недостаток этого устройства состоит в его невысокой точности и надежности.

Наиболее близким к изобре ению является устройство, содержащее планшет, последовательно соединенные генератор, опорных импульсов, делитель частоты, дополнительный делитель частоты, усилитель излучаемого сигнала, визир-излучатель ультразвука, точечные приемники ультразвуковых сигн,алов, усилителиограничители, коммутатор, вычитател частот, групповой интегратор фазы, вьгаислитель координат, схему контроля и блок вывода кодов, последовательно соединенные детектор знака ошибки, подключенный к другому выходу схемы контроля, и дополнительный коммутатор, соединенный с управляющим входом генератора опорных импульсов, преобразователь код-фаза включенный между выходом группового интегратора фазы и другим входом внчитателя частот, элемент памяти, входы которого соединены с выходом вычитателя частот и другим выходом группового интегратора фазы, а выход подключен к другому входу дополнительного коммутаторд, дополнительный генератор излучаемог сигнала, соединенный с другим входом дополнительного делителя частот блок управления, вход которого подключен к выходу генератора опорных импульсов, а выходы - к другим рходам коммутаторов, группового интегратора фаз/ вычислителя координат,, блока вывода кодов, причем второй вход преобразователя код-фаз соединен с генератором опорных импульсов/ а третий вход группового интегратора фаз - с делителем час- тоты 2.

Однако известное устройство характеризуется недостаточно высокой точностью.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, ч.то в устройство, содержащее планшет с точечными приемниками сигналов, выходы которых подключены к соответствующим усилителям группы соединенным с коммутатором, съемник координат, выход которого подключен к усилителю, распределитель импульсов. Соединенный с интегратором, коммутатором, .с однимвходом вычислительного блока, другой вход, которого подключен к интегратору, а выход соединен с одним входом блока контроля, другой вход которого подключен к распределителю импульсов, а выходы соединены с блоком сопряжения , подключенным к распределителю импульсов, и с детектором, выход которого подключен к входу генератора импульсов, элемент памяти, входы которого соединены с распределителем импульсов .и с интегратором, и генератор опорных сигналов, .введены модулятор, входы которого соединены с -генератором опорны сигналов и с распределителем импульсов, а ВЕлход подключен к усилителю, преобразователь кода во временной интервал, соединенный с интеграторо и с генератором импульсов, сумматор один вход которого подключен к элементу памяти, а выход соединен, с интегратором, и демодулятор, подключеный к коммутатору, к распределителю импульсов, к генератору опорных сигналов, к преобразователю кода во временной интервал, к интегратору и к другому входу сумматора.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства на фиг. 2 - Диаграммы напряжений, поясняющие ее работу.

Устройство включает плашиет 1, съемник 2 координат, выполненный в виде визира-излучателя, точечные приемники 3 сигналов, генератор 4 импульсов, распределитель 5 импульсов, модулятор б, усилитель 7, генератор 8 опорных сигналов, группу 9 усилителей, коммутатор 10, демодулятор 11, элемент 12 памяти, преобразователь 13 кода во временной интервал, вычислительный блок 14, блок 15 контроля, блок 16 сопряжения, детектор 17, сумматор 18 и интегратор 19, включающий сумматор 20, регистр сдвига 21, элементы 22 и 23 И, элемент 24 задержки, сумматоры 25 и 26 к регистр 27 сдвига.

Устройство- работает следующим образом.

Объект кодирования - график, чертеж на планшете 1 или проецируют снизу на экран, совмещенный с планшетом. .При включении питания устройства запускается генератор 4 и несихронизированный с ним, стабилизированный по частоте генератор 8. Сигнал генератора 8 через модуля- тор б и усилитель 7 обеспечивает излуч ние радиоимпульсов с частотной модул цией, получаемых путем последовател ной подачи на визир-излучатель пакетов импульсов двух строго фикси рованных частот, выбранных с учетом необходимой точности и помехозащищенности устройства. Таким образом визир-излучатель 2, приемники 3 включающие волноводы и электроакустические преобразователи, и усилители 9 работают на фиксированных частотах и поэтому не имеют перемен ных фазовых сдвигов. На временной диаграмме (фиг. 2) сигнал « изображен сигнал на выходе модулятора 6 (усилитель 7 сохраняет частоты и фазы этого сигнала), сигнал 5 изображает принятый сигнал на . выходе линейной части одного из усилителей 9, а сигнал в является сигналом на выходе усилителя 9 посл детектора нуля, входящего в усилитель.: При включении устройства регистр 21 и 27 интегратора 19 устанавливаю ся в произвольныесостояния, т.е. . в них начинают циркулировать случайные двоичные последовательности Поэтому в начальный момент времени на выходе сумматора 25, складывающего эти последовательности, также будет случайная последовательность Каждый из регистров 21 и 27 содержи одно и то же число двоичных разрядов. Случайное двоичное число с вьпсода, сумматора 25 в момент изменения частоть излучаемого сигнала устанавливает преобразователь 13 код-временной интервал в случайное состояние, после чего, при поступлении на счетный вход преобразователя импульсов от генератора 4, преобразователь отсчитывает случайный- временной интервал, по истечении которого формируется сигнал на выходе преобразователя 13 (сигнал 1 на временной диаграмме). Этот сигнал приводит в действие демодуля тор 11, который сравнивает заданное число периодов эталонного сигнала низкой излучаемой частоты с принятыми после сигнала преобразователя 13 несколькими периодами сигнала на выходе усилителя 9 при совмещении передних фронтов в первых периодах Поскольку первое сравнение сигналов происходит в случайный момент времени-, наиболее вероятно, что принятым сигналом окажется шум в промежутке между приемом радиоимпульсов. Сравнение сигналов в демодуляторе происходит путем суммирования их по модулю 2 и цифрового интегрирования сигнала несовпадения с йомощью входящего в состав демодулятора счетчика, т.е. вычисляется корреляционная функция этих сигналов. Если принятый сигнал Qкaзывaётtзя шумовым, то значение этой функции получается большим (поскольку сигналы не совпадают), превышающим установленный порог. Такому результату сравнения сигналов, получае юму на выходе демодулятора 11, приписывается, например, значение 1, в соответствии с которым через элемент И 22, открываемый задержанным сигналом с выхода преобразователя 13, происходит суммирование величины +1 с соответствующим кодом (пока случайлым) в ре-гистре 27, определившим ранее момент сравнения сигналов. Следовательно, если момент сравнения сигналов пришелся на участок шума, в регистре 27 увеличивается. На фиг. 2 сравниваемому эталонному сигналу соответствует сигнал 8 . Последовательное соединение счетчика, состояш.его из сумматора 26 и регистра 27, и аналогичной , .схемы сумматора 20 и регистра сдвига 21, выполняющей роль интегратора, обеспечивает одновременное вычисление всех расстояний, получающихся в регистре 21, и производных от -них, получающихся в регистре 27, скоростей визира-излучателя относительно каадого из трех приемников. После каждого цикла сравнения сигналов код скорости (в начале случайный) передается в регистр 21 через элемент И 23 и складывается со случайным значением расстояния (счи- i таем пока, что на третьем входе этого вентиля - разрешающий сигнал). Сигиалы.с выходов усилителей 9 поступают через коммутатор 10 к входу демодулятора 11 поочередно: за время излучения одного радиоимпульса в демодуляторе обрабатывается один сигнал. Поочередная обработка сигналов обеспечивает простоту схемы при. сохранении достаточного ее быстродействия. Таким образом, случайные значения скоростей и расстояний в. интеграторе . 19 (в предлагаемом случае) начинают быстро увеличиваться: скорости по линё йному. закону, а расстояния поквадратичному. При увеличении скоростей и рассто яний увеличиваются соответсвующие временные интервалы, отсчитываемые преобразователем 13 Поэтому обязательнр (до и после переполнения регистра 21) происходит сравнение эталонной частоты с принятым, а. не шумовым сигналом (сигнал е). Если сравнивается начальный участок принятого сигнала, соответствующий более высокой частоте излучения, то результат тот же, что и для шумового сигнала: сигналы не совпадают И корреляционная функция превышает установленный порог, т.е. скорость получает приращение +1. Если срав иивается участок принятого сигнала соответствующий низкой частоте,излучения, то скорость получает . отрицательное приращение -1. Определение приращений скорости приводит к тому/ что в регистрах 21 и 27 первоначальные случайные значения скоростей и расстояний стремятся к вполне определенным зна чениям, соответствующим действительному положению визира на планшете 1 действительным скоростям визира-излучателя относительно приемников. Для ускорения процесса отслеживания скоростей и расстояний служит сумматор 18 по модулю 2, на первый вход которого через элемент памяти 12 поступает код знака скорости О или 1, а на вт рой -. сигнал с выхода демодулятора 11, урбвень которого соответствует знаку приращения скорости 1 или -1, т.е. сигнал р или 1. Сигн с-выхода сумматора 18 открывает эле мент И 23 для интегрирования скорос ти в регистре 21 в случае несовпадения знака скорости со знаком ее приращения и закрывает его в другом случае. Тем самым полностью исключаются koлeбaния величин, вьачисляем в интеграторе 19 - скоростей и расс яний (интегратор 19 является линейн системой второго порядка, склонной колебаниям, поскольку он составлен из двух последовательно включенных интегрирующих звеньев, а .введенный в устройство .сумматор 18 представляет собой нелинейное звено ) . При включении устройства в работу черед 1 с устанавливаются правильные значения расстояний в регистре 21, которые затем отслеживаются при перемещении визира-излучателя по планшету. Блок 14 определяет прямоугольные координаты считываемых точек, а контроль- правильности работы устройства осуществляется блоком 15 по контрольной сумме, которая используется также для компенсации, изменений в скорости звука, зависящей от температуры, давления и влажности воздуха. Сигналы О или 1, соответствующие знаку упомянутой суммы, с выхода детектора 17 поступают на управляющий вход генератора 4 (опорных) импульсов и интегрируются там с большой постоянной времени. Частота сигнала генератора изменяется в ту сторону, чтобы сумма стремилась к нулю, а с ней стремилась бы к нулю погрешность считывания информации, обусловленная отклонением от расчетного значения длины волны излучаемого сигнала. Колы координат через блок 16«выдаются на выход устройства. Введение новых узлов и блоков, а также новых конструктивных связей . позволяет существенно .ПОВЫСИТЬ точность устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее планшет с точечными приемниками сигналов , выходы.которых подключены к соответствующим усилителям группы, соединенным с коммутатором, съемник координат, выход которого подключен к усилителю, распределитель импульсов, соединенный с интегратором, коммутатором, с одним входом вычислительного блока, другой вход которого подключен к интегратору, а , ; выход соединен с одним входом блока 1 .:-, контроля, другой вход которого поД-г. ключей к распределителю импульсов,, а выходы соединены с блоком сопряжения, подключенным к распределителю импульсов,, и с детектором, выход которого подключен к входу Генера.тора импульсов,- элемент памяти, входы которого соединены с распределителем импульсов с интегратором, и генератор опорных сигналов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит модулятор, входы которого соединены-с генератором опорных сигналов и с распределителем импульсов, а выход подключен к усилителю, преобразователь кода во временной интервал, соединенный с интегратором.и с (Л генератором импульсов, суглматор, один вход которого подключен к элеС менту памяти, а выход соединен С интегратором, и демодулятор,, подклю ченный к коммутатору, к распредели- -g телю импульсов, к генератору .опорных i сигналов, к преобразователю кода: эо временной интервал, к интегратору и к другому входу сумматора

а

s Jin.-Jin-JliJiJLriri rijn4