Устройство для считывания графической информации Советский патент 1985 года по МПК G06K11/06 

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике, в част ности устройствам для считывания графической информации, основанным на измерении времени распространения ультразвуковой волны в воздухе и является усовершенствованием устройства по основному авт.св. №58647 Целью изобретения является повышение точности считывания координат На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока сравнения расстояний на фиг. 3 - схема работы устройства5 на фиг. 4 - поле ошибок измерения координаты X в относительных единицах для известного устройства с дву мя- цилиндрическими микрофонами, рас положенными в точках М и М и од.ним линейным микрофоном, расположен ным на линии , (фиг.З); на фиг, 5 - поле ошибок измерения коор динат X и У в относительных единица для предлагаемого устройства с четы рьмя цилиндрическими микрофонами, расположенными в точках М , Mj,, Mj, М. (фиг.З). Устройство для считьтания графической информации (фиг.1) содержит электроакустический преобразователь 1, четьфе цилиндрических микрофона , расположенных по углам планшета 6, генератор 7 импульсов, блоки 8-1 t измерения координат,.блок 12 коррекции координат, блок 13 сра нения расстояний, блок 14 управлени и блок 15 возбуждения звуковых импульсов. Блоки 8-11 измерения коорд нат содержат усилитель 16, амплитуд ный дискриминатор 17, триггер 18, элемент И 19 и счетчик 20. Блок 13 сравнения расстояний содержит схемы 21-26 сравнения и восемь элементов И 27-34. Электроакустический преобразователь 1 акустически связан с четырьм цилиндрическими микрофонами 2-5, а электрически соединен с первыми установочными входами триггеров 18 блоков 8-11 измерения координат и с выходом блока 15 возбуждения зв ковых колебаний. Цилиндрические мик рофоны 2-5 через усилитель 16, амплитудные дискриминаторы 17 подключе ны к вторым установочным входам три геров 18 соответствующих блоков 811 измерения координат. Счетчики 20 блоков 8-11 измерения координат входами подключены к выходам соответствующих элементов И 19, одни входы которых г одсоединены к генератору 7 импульсов, а другие входы - к выходам соответствующих триггеров 18. Выходы счетчиков 20 блоков 811 измерения координат подключены соответственно к первым, вторым, третьим и четвертым входам блока 13 сравнения расстояний и блока 12 коррекции координат. Пятый и шестой входы блока 12 коррекции координат подключены соответственно к вьпсоду блока 13 сравнения расстояний и к одному из выходов блока 14 управления, другой из выходов которого связан с входом блока 15 возбуждения звуковых колебаний. Кроме того, первые и вторые входы схем 21-26 сравнения соединены с первым и вторым, первым и четвертым, вторым и третьим, третьим и четвертым, вторым и четвертым, первым и третьим входами блока 13 сравнения расстояний соответственно, а выходы схем 21-26 сравнения подключены соответственно к первым входам элементов И 27 и 28, к второму входу элемента И 27 и первому входу элемента И 30, к второму входу элемента И 28 и третьему входу элемента И 29, к вторым входам элементов И 29 и 30, к третьим вхо-дам элементов И 28 и 30 и вторым входам элементов И 31-34, и третьему входу элемента И 27 к первым входам элементов И 29, 31-34, причем первые входы элементов И 2830, 32 и 33, вторые входы элементов И 30, 32, 34 и третьи входы элементов И 29, 30 являются инверсными, а выходы всех элементов И 27-34 являются выходом блока 13 сравнения расстояний. Устройство для считьшания графической информации работает следующим образом. Четьфе цилиндрических микрофона 2-5 расположены на планшете 6 таким образом, что их центры образуют квадрат, сторона которого равна эталонному расстоянию а(фиг. 3). Число минимальных единиц шкалы расстояний устройства, соответствующее эталонному расстоянию а , хра.нится в памятк блока 12 коррекции координат. Измерение координат любой точки, например точки М (фиг.З), начинают с совмещения визира электроакустическо го преобразователя 1 с этой точки. Затем нажимают кнопку, помещенную на корпусе преобразователя. При этом импульс запуска с блока 14 управления через блок 15 возбуждения звуковых колебаний поступает на преобразователь 1 и триггеры 18 блока 8-11. Электроакустический преобразо ватель 1 излучает короткий ультразву ковой импульс, триггеры 18 устанавли ваются в единичное состояние, разрешая прохождение импульсов заполнения от генератора 7 через элементы И 19 в счетчики 20. В моменты прихода ультразвуковой волны к микрофонам М 2-5 триггер 18 устанавливаются в О и поступление импульсов заполнения в счетчики 20 через элементы И 19 прекращается. В блоке 13 сравнения расстояний производится сравнение содержимых счетчиков и определяется, какие из четырех зарегистрированных чисел должны быть использованы блоком 12 коррекции координат для вычисления координат X и У считьшаемой точки с наименьшей ошибкой. Ниже более подробно описывается работа блоков 12 и 13. Вычисление .координат X и У считанной точки в С - d d| + d,4/2 +d,4/2 + В d2 + d2 2 . Б d2 + d| С -dM d 4/2+ d 4/2 + В d|4 - С d 4/2+ d-4/2 + В . С - + + + В d + . Соотношения (4) позволяют с наименьшей случайной ошибкой вычислять значения коэффициента коррекции К. Во-вторых, по найденным истинным значениям Р , Р , , Р в блоке коррекции вычисляются координаты считьтаемой точки. При вычислении координат X или У точки М в системе X адт- В(, Р)( У А(Р, ,Р2) J

X А(2, РЗ) У В(Р, Р4)

(4) если

если d d,, и dj d блоке 12 коррекции координат по результатам измерений d , d, d , d, записанным соответственно в счетчиках блоков 8-11 происходит в два этапа. Bo-nepBbbi, поскольку частота импульсов генератора 7 постоянная, а параметры воздуха меняются, то измеренные величины d ., d-, i , d будут отличаться от истинных расстоя НИИ Р , Р, , Р, . Р, , i , j. на коэффициент К, характеризующий изменение скорости звука в воздухе, при изменении параметров воздуха, т.е.: Р, Kd, Р., Kd РЗ Kdj р. Kd.. в блоке 12 осуществляется вычисление коэффициента К согласно соотношения (2) где а - вычисленное расстояние а . Значение а находится из соотношения (3) il-i. где В и С определяются из следующих соотношений: dll . A , A J если , , d,j, d dt7 , , A A Jесли dj d , d и dg d, d , . , , , Jесли d2 x dg, d и dj 7 d. если d 7/ d , d , d . J координат ХОУ (фиг.З) может быть использована одна из шести пар расстояний: Р Pj, ,, PI Р. PjP . Однако, как показывает расчет, при вычислении координат наименьшую случайную ошибку дадут только те пары расстояний, которые фигурируют в соотношениях (5), примененных в алгоритме работы блока 12. А,, . d и d dj

если d .- d и d 4 если d cl и d - d.

РЗ) Р - . здесь. А(Р, Р; ) -В(Р,Р.) Р - (Р..Р ) Р- и р. являются результатами корре ции измеренных величин d, d, d , d согласно (1). Как видно из соотношений (4) и (5), для .вычисления в блоке 12 коэ фициента коррекции и координат счи тайной точки с наименьшей случайной ошибкой необходимо сравнивать измеренные расстояния d, d, d, d ме ду собой. Такое сравнение выполняет ся в блоке 13 сравнения расстояний следующим образом. По команде от блока 14 управления шесть схем 21-26 сравнения попа но сравнивают коды из четырех счет(5) чиков 20. На выходах этих схем уровень логической единицы соответствую ет случаю, когда коды, поданные на вторые входы, больше или равны кодам, поданным на первые входы. Результаты сравнений с выходов схем 21-26 сравнения объединяются согласно схеме, показанной на фиг. 2, восемью элементами И 27-34. Комбинации значений на выходах элементов И 27-30 однозначно определяют те соотношения между d,, d, dj, d.,которые имеют место в соотношениях (4), а комбинации значений на выходах элементов И 31-34 однозначно определяют соотношения между d, d, dj, d,, используемые в (5). Коды расстояний восьми элементов И 27-34 поступают в блок 12 и используются в нем в процессе обработки значений из счетчиков 20.

Г. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЬГОА-НИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ по авт.св. № 586474, отличающеес.я тем, что, с целью повышения точности считывания координат, оно содержит четвертый микрофон, четвертый блок измерения координат и блок сравнения расстояний, входы которого соединены с выходами первого, второго, третьего и четвертого блоков измерения координат, а выходы с одними из входов блока коррекции координат, другой вход которого подключен к выходу четвертого блока измерения координат, входы которого соединены соответственно с выходами генератора импульсов, электроакустического преобразователя и четвертого микрофона. 2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что блок сравнения расстояний содержит восемь элементов И, выходы которых являются выходами блока, и шесть схем сравнения, входы которых являются входами блока, выход первой схемы сравнения соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход.второй схемы сравнения подключен ко второму входу первого элемента И и первомувходу третьего элемента И, выход i третьей схемы сравнения соединен со вторым входом второго элемента И и (Л третьим входом третьего элемента И, выход четвертой схемы сравнения подключен ко вторым входам третьего и четвертого элементов И, выход пятого элемента И соединен с третьими входами второго и четвертого элементов И и вторыми входами пятого,.шестого, седьмого и восьмого элементов И, выход шестого элемента И подклюQD СО СО чен к третьему входу первого элемента И и первым входам третьего, пятого, шестого, седьмого и восьмого ел элементов И..

Фиг. 2

М,

ff

ffJuf.J

WOO

100 500 600 700 800 900 JM фиг A