Оптоэлектронный компаратор Советский патент 1991 года по МПК G06F7/04 G06E1/00 

Устройство относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в измерительно-преобразующих устройствах, системах управления и принятия решений.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем определения положения точки в трехмерном пространстве (х, у. z) относительно наперед заданной дискретной по- верхности в этом пространстве (xi, yj).

На фиг. 1 представлена структурная схема компаратора; на фиг. 2 - временные диаграммы; на фиг. 3 - положение точки в пространстве.

Компаратор содержит источник света 1, входной фокон 2, первую и вторую управляемые линии задержки 3i и 32. неуправляемые линии задержки 4i и 42, дополнительную линию задержки 4з, пер- вый и второй фоконы 5i и 52. оптические переключатели 6i, 62 и 8, фотоприемники 7i и 72. двухкоординатный дискретный дефлектор 9 и (mxn) неуправляемых линий задержки 10.

Время задержки каждой (I. )-ой линии определяется выражением

Гц - Kztj, (I 0,1,2m-1; J - 0,1,2,...n-1)

где К - постоянная, г - координата, задающая точку поверхности.

Выход фотоприемника 7i является электрическим выходом Меньше, равно и подключен к управляющему входу переключателя 62, второй выход которого является оптическим выходом Меньше, равно,

Выход фотоприемника 2 является электрическим выходом Больше и подключен к управляющему входу переключателя 6i, второй выход которого является оптическим выходом Больше.

Компаратор работает в двух режимах.

Режим работы задается сигналом коммутации UK, поступающим на управляющий вход переключателя 8.

При устройство работает в режиме сравнения чисел сравниваемого UCp и эталонного иэт, поступающих соответственно на управляющие входы линий 3i и 32. Сравниваемое Ucp и эталонное 11эт числа поступают соответственно на управляющие входы канальных линий задержки 3i и 32- Время задержки каждой линии 3i и 32 становится пропорциональным своему числу, подаваемому на управляющий вход.

Пусть Ucp UST. например, . Bpe- менная диаграмма работы представлена на фиг. 2а.

При поступлении на вход источника 1 света импульса управления на его выходе

формируется опорный оптический импульс 10, длительностью гн . который через входной фокон 2 одновременно поступает на входы всех канальных линий задержки 3i, 4i (, 2). Так как UCp 1)Эт, то время задержки Гз1 линии 3i меньше времени Г32 линии задержки 32.

Через время Гз1 на выходе линииЗч формируется оптический сигнал 1з1, который проходя через фокон 5i, переключатель 6i по его первому выходу, достигает входа фотоприемника 7i, который формирует электрический потенциал выхода Меньше или равно . Данный потенциал поступает на управляющий вход переключателя 62, запрещая тем самым формирование на его первом выходе оптического сигнала.

С момента поступления на вход линии 32 оптического импульса на выходе линии 32 через время Гз2 формируется оптический сигнал 1з2, который через фокон 52 и линию 4з поступает на вход переключателя 62. Поскольку на его управляющий вход подан потенциал с выхода фотоприемника 7i, переключатель 62 сформирует на втором выходе оптический сигнал Меньше или равно 1б2.

С момента окончания импульса 0 через 1б2 станет равным нулю сигнал 1з1, однако на вход фотоприемника 1 будет поступать сигнал с выхода линии 4i через фокон 5i. переключатель 6i по первому выходу.

С момента равенства нулю сигнала 1о, сигнал 1б2 станет равным нулю через время тз+ Гзд, где т Зд - время задержки дополнительной линии 4з, а через время гз+ т ф, где Гф - время отпускания фотоприемника 7i. станет равным нулю сигнал .

Аналогичным образом устройство работает и для случая . Диаграмма работы представлена на фиг. 26.

Для того, чтобы для случая устройство работало по диаграмме фиг. 2. время задержки линии 4з выбирается из условия

Гзд S Гф + Гп .

где Гф, in - соответственно время срабатывания фотоприемника 7i и переключателя 62,

Рассмотренная несимметричность обуславливает необходимость строгого выбора параметров линий задержки 3i. 4| (, 2} и длительность опорного импульса 0. Параметры управляемой линии 3i (, 2) выбираются таким образом, чтобы ее время задержки гз(, соответствующее управляющему сигналу, равному единице определялось бы выражением

Г31 2 ( Гф + Гп ) ,

(Я

где Гф, tn - время срабатывания фотоприемника и переключателя. В этом случае разность между временами задержки линии 3i для ее двух любых соседних состояний будет по крайней мере не меньшей величины 2( гф+ гп), что обеспечит устойчивую работу устройства.

Действительно, пусть гф+ , разрядность линий 3i (, 2) равна 2. Выбирая для управляющих сигналов 00, 01. 10, 11 времена задержки будут соответственно О, 5, 10, 15. Разность между двумя соседними состояниями равна 5, что не меньше 2 ( гф + г„ ) 4 .

Длительность опорного импульса 10 выбирается из условия

Ги Гэмакс(2)

где Гзмакс - максимальное время задержки 31(,2).

Время задержки лз неуправляемой линии 4| (, 2) определяется неравенством:

Тмакс Глз Ги .

(3)

При устройство работает в режиме определения положения точки (координаты которой задаются числами Ux, Uy, Ucp (U)) e соответствующем трехмерном пространстве (х, у, z) относительно наперед заданной дискретной поверхности в этом пространстве

zij f (xi.yj), ,1.2m-1; .1.2n-1.

Каждая точка данной поверхности моделируется соответствующей линией задержки, время задержки которой определяется по формуле

Ц К zij , где К - постоянная.

Числа, определяющие координаты точки их. Uy, Ucp (далее ) поступают соответственно на управляющие входы дефлектора и линии задержки 3i. Числа Ux. Uy подготавливают к работе одну из mxn линий задержки (i. j)-yio. Время задержки линии 3i становится пропорциональным числу Uz.

Пусть время задержки линииЗ гз1 щ. Принцип работы устройства в этом случае ничем не отличается от работы в первом режиме для Ucp U3r. Различие состоит лишь в том. что оптический сигнал с выхода входного фокона 2 поступает не на вход управляемой линии Зр, а на вход дефлектора 9 через переключатель 8 по его второму выходу. И далее, с (i, j)-ro выхода дефлектора 9 через (I, Jj-ую линию задержки 10 оптический сигнал поступает на вход фокона 52.

Диаграмма работы полностью соответствует представленной на фиг. 2а, с той разницей, что (: - выходной сигнал (I. }}-ой линии задержки.

Таким образом, при фотоприемник 7i и переключатель 6з формируют соответственно электрический и оптический сигналы Меньше, равно, свидетельствующие о том, что точка в пространстве (х, у. z)

находится не выше заданной поверхности. Принцип работы устройства не отличается от работы устройства в первом режиме и для случая гз1 TIJ Диаграмма работы соответствует представленной на фиг. 26,

где zij. Для Г31 Щ фотоприемник 2 и переключатель 6i формируют сигналы Больше свидетельствующие о том, что точка в пространстве (х, у, z) находится выше заданной поверхности (фиг. 3).

Формула изобретения

Оптоэлектронный компаратор, содержащий два фотоприемника, источник света, входной фокон, две управляемые линии задержки, две неуправляемые линии задержки, дополнительную линию задержки, два оптических переключателя, причем выход источника света через входной фокон оптически связан с входами первой управляемой и неуправляемых линий задержки, выходы

первых управляемой и неуправляемой линий задержки соединены соответственно с первым и вторым входами первого фокона, выход которого оптически соединен с первым входом первого переключателя, первый

выход которого является оптическим выходом Больше устройства, а второй выход соединен через первый фотоприемник с управляющим входом второго переключателя и является электрическим выходом Меньше, равно устройства, выходы вторых управляемой и неуправляемой линий задержки подключены оптически соответственно к первому и второму входам второго фокона, выход которого через дополнительную линию задержки подключен к входу второго переключателя, первый выход которого является оптическим выходом Меньше, равно устройства, а второй выход через второй фотоприемник соединен с управляющим входом первого переключателя и является электрическим выходом Больше устройства, управляющие входы первой и второй управляемых линий задержки являются соответственно входами срзвниваемого и эталонного чисел устройства, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения положения точки в трехмерном пространстве (х, у, z) относительно наперед

заданной дискретной поверхности в этом пространстве, в него введены третий оптический переключатель, двухкоординатный дискретный дефлектор и (mxn) неуправляемых линий задержки, причем выход входного фокона оптически соединен с входом третьего переключателя, первый выход которого соединен с входом второй управляемой линии задержки, второй выход третьего переключателя соединен с входом дефлектора, каждый дискретный выход которого соединен через соответствующую неуправляемую линию задержки с соответствующим входом второго фокона.

Устройство может быть использовано в дискретных САУ, системах распознавания образов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем определения положения точки в трехмерном пространстве относительно заданной поверхности в этом пространстве. Устройство содержит источник света 1, входной фокон 2, две управляемые 3₁, 3₂ и две неуправляемые 4₁, 4₂ линии задержки, два фокона 5₁, 5₂, два оптических переключателя 6₁, 6₂, дополнительную линию задержки 4₃ и два фотоприемника 7₁, 7₂, оптический переключатель 8, двухкоординатный дискретный дефлектор 9 и M^.N линий задержки 10. Устройство позволяет распознавать изображения двух классов, когда априорное признаковое пространство трехмерное, а поверхность в этом пространстве предстваляет собой решающую границу между двумя классами. 3 ил.

z(ucpl

У(иу)

; (UX

Фиг.З