Устройство для распознавания образов Советский патент 1990 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для диагностики механизмов .

Цель изобретения - повышение надежности распознавания.

На фиг. I представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема блока управления .

Устройство (фиг. 1) содержит датчики 1 сигналов, усилители 2, аналоге- вый коммутатор 3, первый фильтр 4, детектор 5, второй фильтр 6, аналого- цифровой преобразователь (АЦП) 7, дифференцирующий элемент 8, первый ключ 9, первый источник 1C опорного напряжения, первый компаратор 11, второй источник 12 опорного напряжения, триггер 13, формирователь 14, элемент ИЛИ 15, первый блок 16 памяти, блок 17 управления, второй 18 памяти, дешифратор 19, первый 20, второй 21 и третий 22 счетчики, третий блок 23 памяти, первую линию 24 задержки, сумматор 25, вычитатель 26, второй ключ 27, блок 28 элементов ИЛИ, четвертый счетчик 29, инвертор 30, второй компаратор 31, индикаторы 32, элемент ИЛИ-НЕ 33, постоянное запоминающее устройство 34, вторую линию 35 задержки.

Блок 1 7 .управления (фиг.2) содержит первый 36 и второй 37 триггеры, первый 38, второй 39 и третий 40 элементы И, первый 41 и второй 42 элементы ИЛИ, сдвоенный тумблер 43 и генератор 44. Тумблер 43 показан в положении Обучение.

Устройство работает следующим образом.

В режиме обучения распознаванию объектов, например прецизионных лентопротяжных или подобных механизмов с движущимися узлами, в объекте распознавания крепятся датчики. Датчики могут иметь различное исполнение, реагировать на механические возбуждения, ускорения, перемещения или

(J

С

оОС

а

42i

ьс

N

акустические сигналы по трем взаимно перпендикулярным координатам.

Процесс обучения начинается подачей импульса Пуск на первый вход устройства. По этому сигналу происходит установка в О первого, второго, третьего счетчиков и установка в состояние I триггеров 36 и 37 блока 1 7 управления. Кроме того, по переднему фрон- ту этого импульса формирователь 14 формирует импульс, по которому происходит подготовка АЦП 7 и триггера 13 к работе. Па время действия импульса с выхода формирователя 14 первый ключ 9 пропускает на свой выход первое опорное напряжение, которое берется заведомо большим второго опорного напряжения. Первый компаратор 11 в этом случае имеет на своем выходе нулевой потенциал. По окончании времени действия импульса с выхода формирователя 14 первый ключ переключает на свой выход напряжение с выхода дифференцирующего элемента 8. После принятия сигнала на выходе второго фильтра 6 установившееся значение напряжения на выходе дифференцирующего элемента становится меньше второго опорного напряжения. Благодаря этому триггер 13 устанавливается в единичное состояние положительным фронтом с выхода первого компаратора 11 и производит запуск АЦП 7 передним фронтом своего выходного сигнала. Необходимость определения момента установившегося сиг нала на выходе второго фильтра 6 вызвана присутствием переходных процессов в измеряемом сигнале при переключении сигналов с датчиков 1 с помощью коммутатора 3 и переключением отдельных полос первого фильтра 4. Три сигнала с датчика 1 по координатам X, Y и Z усиливаются усилителем 2 и подаются на аналоговый коммутатор 3, который пропускает на свой выход только один из входных сигналов в зависимости от состояния счетчика 20, дешифрируемого дешифратором 19. Этот сигнал поступает на первый фильтр 4, выполненный в виде управляемой гребенки фильтров. Амплитудно- частотная характеристика этого фильтра является регулируемой и пропускает только определенную часть спектра входного сигнала, зависящую от кода на выходе счетчика 21. У выбранной части спектра входного сигнала выделяется огибающая па детекторе 5 и отo

5

0

5

0

35

40

45

50

55

фильтровынаются сигналы негущен частоты на втором фильтре б, выполненном в виде фильтра нижних частот. Напряжение с выхода второго фильтра 6 поступает на АЦП 7, где происходит преобразование его в цифровой код по переднему фронту сигнала с выхода триггера 13. Но окончании преобразования АЦП 7 формирует положительный фронт на служебном выходе, который через третий информационный вход блока 17 управления и открытый элементом И 40 по первому входу тумблер 43 проходит на второй выход блока 17 управления. Этот сигнал далее поступает на синхронизирующий вход записи второго блока 18 памяти. По его переднему фронту происходит запись цифрового кода с выхода АЦП 7 в соответствующую ячейку памяти. Адрес ячейки блока 18 памяти определяется цифровым кодом на втором 21 и четвертом 29 счетчиках, разрешающим сигналом на одном из выходов дешифратора 19 и кодом на выходе блока 28 элементов ИЛИ. Код на выходе блока 28 повторяет код на. выходе второго ключа 27, открытого разрешающим сигналом с четвертого выхода блока 17 управления, и, следовательно, код, задаваемый вручную на первой группе входов устройства, поступает на третью группу адресных входов второго блока 18 памяти. При обучении устройства различным образам объекта датчики устанавливают в соответствующий объект, на первой группе входов устройства устанавливают код образа. По переднему фронту сигнал конца преобразователя со служебного выхода АЦП 7 проходит через открытый разрешающим потенциалом триггера 37 элемент И 39 и через элемент ИЛИ 42 блока Г/ управления на счетный вход первого счетчика 20, переключая его в следующее состояние. Соответственно изменяется положение разрешающего потенциала на выходе дешифратора 19, который подключает сигнал с другого датчика на выход коммутатора 3. Кроме того, также по переднему фронту сигнала со служебного выхода АЦП 7 формирователь 14 формирует импульс, длительность которого равна времени записи информации во второй блок 18 памяти. По заднему фронту , этого импульса происходит сброс АЦП 7 и триггера 13 и подготовка их к следующему опросу.

153

При опросе всех датчиков в одном члсттчом диапазоне импульс переполнении с выхода первого счетчика 20 переключает второй счетчик 21 в следующее состояние. Таким образом происходит опрос всех датчиков по всем частотным диапазонам. Их показания в цифровом виде запоминаются во втором блоке 18 памяти. При опросе последне- го датчика по последнему частотному гтп-шазону импульс переполнения с выхода второго счетчика 2 поступает на п.- од четвертого счетчика 29 и переключает его в следующее состояние. При этом происходит повторение опроса все датчиков по всем частотньм диапазонам. Число повторений определяется коэффициентом пересчета четвертого счетчика 29 и временем переходных процессов в диагностируемом объекте. При окончании опроса импульс переполнения с выхода четвертого счетчика 29 поступает на второй вход блока 17 управления, где устанавливает тригге- ры 36 и 37 в исходное состояние, снимая тем самым разрешение на работу (блоков памяти. После этого происходит смена образа исследуемого объекта. Процесс обучения повторяется пу- тем подачи импульса Пуск на первый вход устройства. После обучения по всем предусмотренным заранее возможным сос.тояниям контролируемого объекта процесс

i

обучения заканчивается.

В режиме распознавания образов ис- ледуемого объекта тумблер 43 блока 17 управления переключается в режим Распознавание. При этом закрываются пторой ключ 27, запрещая внешнюю установку номера образа исследуемого объекта, и элемент И 40, запрещая подачу импульсов синхронизации записи по второй блок 18 памяти. Кроме того,

процесс распознавания закончится лишь

после опроса всех ячеек памяти всех

занесенных во второй блок 18 памяти образов исследуемого объекта, для чего импульс переполнения с выхода второго счетчика 21 подается на счет- тили вход четвертого счетчика 29 путем переключения тумблера 43. Сброс триггера 36 в 31 ом случае осуществляется импульсом переполнения четвертого счет чикл 29. Процесс распознавания также начинается с установки датчиков I в исследуемый объект, подлежащий контролю. При подаче импульса Пуск на пер- пый nxo;i устройства начинается про

./ 20 5 0

.«

.,

э

«

5

2

цесс опроса датчиков, аналогичный процессу опроса в режиме Обучения. Однако цифровые данные исследуемого объекта записываются в первый блок 16 памяти. При определенном числе опросов всех датчиков по всем частотным диапазонам импульсом переполнения с третьего счетчика 22 триггер 37 устанавливается в исходное состояние. При этом устройство переходит в режим сравнения полученных данных с данными, хранящимися во втором блоке 18 памяти. При этом разрешающие потенциалы, поступающие на элемент И 38, открывают его и разрешают работу генератора 44. Кроме того, разрешающий потенциал с первого выхода блока I7 управления переводит первый 16 и второй 18 блоки памяти в режим считывания. Импульсы с генератора 44, поступая на первый счетчик 30 и далее на второй 21, третий 22 и четвертый 29 счетчики, опрашивают ячейки памяти блоков 16 и 18 памяти. При этом информация, считанная с одноименных ячеек памяти пер- ., вого блока 16 памяти, в котором имеется информация об исследуемом объекте, и второго блока 18 памяти, в котором хранятся данные об этом объекте с соответствующим образом, подается на отдельные входы вычитателя 26. Разность между ними по абсолютной величине подается на информационный вход . сумматора 25, на счетный вход которого подается с некоторой задержкой на линии 35 задержки импульс с генератора 44, осуществляя суммирование хранящейся в сумматоре 25 информации с цифровым кодом с выхода вычнтателя. При сравнении всех ячеек памяти первого блока 16 памяти с ячейками отдельного образа блока 18 памяти на сумматоре имеется число, показывающее степень расхождения исследуемого объекта с сравниваемым образом. Это число сравнивается с числом, хранящимся в ПЗУ 34 на втором цифровом компараторе 31. Если оно меньше этого числа, то принимается решение о совпадении исследуемого объекта с данным образом, на его выходе появляется логическая единица. В противном случае этого не происходит. Импульс переполнения с третьего счетчика 22 поступает на вход приема третьего блока 23 памяти, записывая в него по адресу, определяемому кодом на чет- веотом счетчике 29, логический сигнал

с выхода второго компаратора 31. Импульс переполнения с ьыхода четвертого счетчика 29 через линию 24 задержки поступает на вход обнуления сумматора 25. Этот импульс поступает также через замкнутые контакты тумблера 43 на пятый выход блока 17 управления и далее на счетный вход четвертого счетчика, переключая его в следующее состояние. Процесс сравнения данных первого блока Б памяти с другими датчиками памяти блока 18 памяти продолжается. По окончании процесса сравнения данных импульс переполнения с третьего счетчика 22 через элемент ИЛИ 41 устанавливает триггер 36 блока 17 управления в исходное состояние, прекращая работу всего устройства. При этом один из индикаторов 32 показьюает соответствующую индикацию об объекте. Если ни один из заранее записанных в блок 18 памяти образов не совпадает с образом исследуемого объекта, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 33 появляется логическая единица, включающая один из индикаторов 32, обозначающий неопознанный об

5

0

5

раз объекта, который в дальнейшем необходимо будет проанализировать и, в случае необходимости, записать его данные в отдельные ячейки блока 18 памяти. Для устранения индикации последней ситуации в процессе сравнения данных элемент ИЛИ-НЕ 33 закрывается логической единицей с седьмого выхода блока 17 управления. При подаче следующего сигнала Пуск третий блок 23 памяти обнуляется по переднему фронту сигнала с седьмого выхода блока 17 управления. Формула изобретения

Устройство для распознавания образов по авт.св. № 1361589, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, выход переполнения второго счетчика соединен с вторым входом блока управления через четвертый счетчик, вход Сброс которого соединен с входом Сброс устройства, информационный выход четвертого счетчика соединен с третьим адресным входом первого и второго блоков памяти.

Фиг. I

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля и диагностики механизмов. Цель изобретения, заключающаяся в повышении точности устройства, достигается введением четвертого счетчика, что позволяет осуществлять многократное измерение параметров диагностируемого механизма за один цикл его работы. 2 ил.