Устройство для селекции признаков при распознавании образов Советский патент 1992 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам селекции признаков при распознавании образов, и может быть использовано при диагностике технического состояния изделий в производственном контроле,,

Цель изобретения - повышение точности устройства„

На фиг«1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг„2 - графики изменения кодов чисел и эпюры напряжений на выходах отдель- ных блоков устройства; на фиг,3 - схема вычислителя

Устройство (сЬиг 1) содержит первый Формирователь 1 импульсов, второй 2 и третий 3 источники излучения, объект контроля, датчик 5 температуры, усилитель 6, фильтр 7 аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, десять регистров 9-18, вычислитель 19, второй Формирователь 20 импульсов, первый триггер 21, первый 2 и второй 23 генераторы импульсов, счетчик 2k, первый 25 и второй 26 блоки вычитания, первый 27, второй 2Р. и третий 29 блоки сравнения, второй 30 триггер, первый 31 и и второй 32 элементы И, блок 33 деления и инвертор 3.

Вычислитель 19 содержит (фигЛ) триггер 35, генератор 36 импульсов, счетчик 37, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 38, первый - пятый регистры приема, первый - третий регистры памяти констанг, вычитат ель1 7 блок № деления, блок 9 умножения, блок 50 логарифмирования, сумматор 51 и индикатор 52, Элементы устройства имеют входы-выходы 53-72,

Устройство работает следующим образом.

Импульс с первого выхода первого формирователя 1 запускает первый источник 2 излучения, формирующий CHI- нал подсветки второго источника 3

Ч

00

ел оо

3

1

излучения. Световой луч с выхода последнего воздействует на объект Ц контроля. Оптическая энергия луча второго источника 3 излучения преобразуется в тепловую энергию и с помощью датчика 5 температуры, установленного на объекте контроля, преобразуется в электрический сигнал (фиг.), поступающий через последовательно соединенные усилитель 6 и фильтр 7 на вход АЦП 8

На фиг..а, представлены зависимости численных кодов на выходе АЦП.8. Усилитель 6 служит для усиления электрического сигнала до уровня, необходимого для нормальной работы АЦП 8, а фильтр 7 для фильтрации высокочастотных помех. В исходном состоянии АЦП 8 и первый триггер 21 находятся в нулевом состоянии. Импульс с второго выхода первого формирователя 1 устанавливает в 0м счетчик .k и в единичное состояние пер- |вый триггер 21. Разрешающий сигнал с последнего запускает первый 22 и второй 23 генераторы импульсов Импульсы первого из них подсчитываются счетчиком 2k для определения необходимых моментов времени, поэтому частота импульсов этого генератора должна быть достаточно высокой и стабильной, например он может быть выполнен с кварцевой стабилизацией частоты. Второй генератор 23 импульсов является синхронизирующим для работы отдельных блоков устройства и имеет два выхода. Импульсы на втором выходе появляются с некоторой задержкой относительно первого выхода. По переднему фронту импульса с первого выхода второго генератора импульсов 23 код .с выхода АЦП 8, запущенного задним фронтом этого же импульса предыдущего такта, переписывается в пятый регистр 13, а по заднему фронту импульса с второго выхода генератора 23 импульсов это число переписывается в седьмой регистр 15. Первый блок

15

20

При достижении электрическим сигналом величины, равной пороговому значению, первый блок 27 сравнения подает разрешающий уровень на второй вход первого 31 элемента И„ Через последний начинают проходить импульсы с второго выхода генератора 23 импульсов, которые поступают на вход приема восьмого регистра 16, последний по передним фронтам этих импульсов осуществляет прием значений кода с выхода первого блока 25 вычитания По передним фронтам импульсов с первого выхода второго генератора 23 это число переписывается в шестой регистр 1. Второй блок 26 вычитания постоянно определяет раз- 30 ность между восьмым 16 и шестым И регистрами. Эта разность практически равняется цифровому значению второй производной электрического сигнала (фиг,26).

Максимальные амплитуды завийимос- ти второй производной от времени при различных измерениях могут быть разными. Амплитуды шумов второй производной, как правило, коррелированы с максимальной его амплитудой, поэтому необходим автоматический выбор порога срабатывания устройства Для достижения этого необходимо определить амплитуду максимального сигна- 45 ла (),

Десятый регистр 18 при пуске устройства обнуляется путем подачи сигнала на вход сброса с выхода первого формирователя 1 При появлении

25

35

40

25 вычитания определяет разность меж- 50 на выходе второго блока 26 вы- ду числами, находящимися в пятом 13 и седьмом 15 регистрах. В девятый ( регистр предварительно заносится число, равное порогу напряжения,меньше которого не может находиться квазилинейный участок. При электрических сигналах, не превышающих пороговое значение, работа остальных блоков устройства не происходит.

читания, отличных от нуля, начинают работать третий блок 29 сравнения. На его выходе есть единичный уровень, если код на первом входе пре- ,е вышает код сигнала на втором его входе. Этот единичный уровень подается на второй вход второго элемента И 32, который пропускает импульс с первого входа на выход и далее на

10

15

20

735Р-774

Это достигается следующим образом.

Код с пятого регистра постоянно поступает на первый вход первого блока 27 сравнения, на второй вход которого подан код с девятого регистра 17- При малых значениях электрического сигнала на входе АЦП 8 код на его выходе не превышает значения числа на выходе девятого регистра 17. При этом низкий уровень сигнала с выхода первого блока сравнения закрывает первый 31 и второй 32 элементы И.

При достижении электрическим сигналом величины, равной пороговому значению, первый блок 27 сравнения подает разрешающий уровень на второй вход первого 31 элемента И„ Через последний начинают проходить импульсы с второго выхода генератора 23 импульсов, которые поступают на вход приема восьмого регистра 16, последний по передним фронтам этих импульсов осуществляет прием значений кода с выхода первого блока 25 вычитания По передним фронтам импульсов с первого выхода второго генератора 23 это число переписывается в шестой регистр 1. Второй блок 26 вычитания постоянно определяет раз- 30 ность между восьмым 16 и шестым И регистрами. Эта разность практически равняется цифровому значению второй производной электрического сигнала (фиг,26).

Максимальные амплитуды завийимос- ти второй производной от времени при различных измерениях могут быть разными. Амплитуды шумов второй производной, как правило, коррелированы с максимальной его амплитудой, поэтому необходим автоматический выбор порога срабатывания устройства Для достижения этого необходимо определить амплитуду максимального сигна- 45 ла (),

Десятый регистр 18 при пуске устройства обнуляется путем подачи сигнала на вход сброса с выхода первого формирователя 1 При появлении

25

35

40

на выходе второго блока 26 вы-

читания, отличных от нуля, начинают работать третий блок 29 сравнения. На его выходе есть единичный уровень, если код на первом входе пре- вышает код сигнала на втором его входе. Этот единичный уровень подается на второй вход второго элемента И 32, который пропускает импульс с первого входа на выход и далее на

51

синхронизирующий вход десятого регистра 18. Если текущее значение кода на выходе второго блока 26 вычита ния оказывается меньше кода, уже записанного в десятый регистр 18, единичного сигнала на выходе третьего блока 29 сравнения не будет, Соответственно и не изменяется значение чисел в десятом регистре 18. В результате этого в последнем определяется максимальное значение кода CHI- нала второй производной (фиг„2в).

Код с выхода десятого регистра 18 поступает на блок 33 деления. Последний осуществляет деление входного цифрового сигнала в заданное число раз. На фиг02г показана зависимость кодов на выходе инвертора 3, включенного после блока 33 деления с коэффициентом деления два

Инвертор 3 переводит поступающее на его вход цифровое число в точно такое же по модулю, но только отрицательное, если на его управляющем входе есть единичный уровень (фиг„2е). Пока на этом входе есть нулевой сигнал, выходной код равен входному.

Второй блок 28 сравнения сравни вэет коды с выхода второго блока 26 вычитания с кодами с выхода инвертора Когда первый код становится меньше второго, т.е, анализируемый сигнал (фиг.2а) выходит на квазилинейный участок, на выходе второго блока 28 сравнения снова появляется нулевой сигнал (фиг,2д)„

Сформированный положительный фронт на выходе второго триггера 30 (фиг02е) записывает в первый 9 и третий 11 регистры значения кодов соответственно U, и fr, .Далее следует квазилинейный участок исследуемого сигнала , (фиг„2а). В момент выхода из квазилинейного участка . сигнала в установившийся режим вторая производная этого сигнала принимает отрицательные значения (фиг.26), Когда код этого сигнала (фиг.26) становит- - ся меньше кода с выхода блока 3 инвертора (фиг,2г), на выходе второго блока 28 вычитания появляется единичный сигнал (фиГо2д). Это приводит к переключению второго триггере 30 (фиг,2е)« Отрицательный фронт этого сигнала записывает во второй 10 и четвертый 12 регистры значения % и С. По этому же фронту происходит сброс первого триггера 21 в исходное состояние, что запрещает даль5877

нейшую работу генераторов 22 и 23 импульсов. Это осуществляется для устранения занесения во второй 10 и четвертый 12 регистры ошибочных чи5 сел. Кроме того, второй формирователь 20 формирует по спадающему фронту поступившего сигнала тактирующий импульс для вычислителя 19, который по заданному алгоритму производит опрос регистров и вычисление распознаваемого признака в соответствии с формулой

10

а

к (Ј2 - Јi)

л «ли J + |inЈo

и,

где а - коэффициент температуропроводности;X расстояние между точкой

воздействия лазером и местом расположения термопары 5;

. времена соответственно захода и выхода электрического сигнала в квазилинейный участок; и. значения величин электрического сигнала в момент- ты времени Ј, и Ј2 t

При переходе тактирующего .импуль- са Пуск на управляющий вход вычислителя 19 триггер 35 (фиг.,3) устанавливается в единичное состояние по заднему фронту Этот же импульс уста- навливает счетчик 37 в нулевое состояние. Единичный уровень с выхода триггера 35 разрешает работу генератора 36 импульсов Первым появляется импульс на его первом выходе, ус- танавливая код на выходе счетчика 37 равный 0001, Импульс с второго выхода генератора 36 поступает на стробирующий вход ПЗУ 38 после окончания действия импульса с первого выхода Этот импульс проходит на первый 53, четвертый 56 и восемнадцатый 70 выходы ПЗУ 38 в соответствии с информацией, имеющейся в ПЗУ 38. Объем ПЗУ 38 равен 1 словам длиной

в двадцать разрядов,

По импульсам с указанных выходов

происходит.прием в регистрах 39 и кодовой информации и сброс сумматора 51 в нулевое состояние. Блок 8 деления, выполненный в виде ПЗУ, находит величину, код которой пропорционален UЈ/U,f, а блок 50 логариф мирования In ,„ В следующем такте импульс появляется на семнадцати,

7

69 выходе ПЗУ 38 Этот импульс пос- тупает на вход приема с второго информационного входа регистра 43 приема. В последнем происходит запоминание кода. При происхождении всех четырнадцати тактов работы вычислителя 19 вычисляется код искомого числа по приведенной формуле. Одновременно с этим происходит сброс триггера 35 задним фронтом импульса с двадцатого 17. выхода ПЗУ 38. Вычислитель свою работу закончил и готов к приему следующего управляющего импульса Пуск Ч

Формула изобретения

1

Устройство для селекции признаков при распознавании образов, со- держащее первый формирователь импульсов, первый выход которого соединен с первым источником излучения который оптически связан с вторым источником излучения, который оптически связан с объектом контроля, на котором расположен датчик температуры, выход которого соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом фильтра, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с информационными входами третьего и четвертого регистров, выход первого триггера соединен с управляющим входом первого генератора импульсов, со счетным входом счетчика и с управляющим входом второго генератора импульсов, первый выход которого соединен с синхронизирующими входами аналого- цифрового преобразователя и пятого и шестого регистров, информационный вход пятого регистра соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход - с первым входом первого блока сравнения, с первым входо первого блока вычитания и с информационным входом седьмого регистра, выход которого соединен с вторым входом первого блока вычитания, выход которого соединен с информационным входом восьмого регистра, выход ко

10

15

35877 8

торого соединен с первым входом второго блока вычитания и с информационным входом шестого регистра, выход которого соединен с вторым входом второго блока вычитания, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй выход второго генератора импульсов соединен с синхронизирующим входом седьмого регистра и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с синхронизирующим входом восьмого регистра, а второй вход соединен с выходом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом девятого регистра, управляющий вход вычислителя соединен с выходом второго формирователя, а его первый второй, третий и четвертый информационные входы подключены к выходам первого, второго, третьего и четвертого регистров, синхронизирующие входы которых, а также вхсд второго формирователя и вход сброса первого триггера соединены с выходом второго триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены инвертор, блок деления, третий блок сравнения, десятый регистр и второй элемент И, первый вход которого сое20

25

30

динен с выходом первого элемента И,

второй вход соединен с выходом третьего блока сравнения, а выход соединен с синхронизирующим входом десятого регистра, информационный вход которого соединен с выходом второго блока вычитания, вход установки в Л11 соединен с вторым выходом первого формирователя, а выходы соединены с первым входом третьего блока сравнения и входом блока деления, выход которого соединен с входом инвертора, управляющий вход которого соединен с выходом второго триггера, тактирующий вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, второй вход третьего блока сравнения соединен с выходами второго блока вычитания, выход блока инвертирования соединен с вторым входом второго блока сравнения.

Н.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для селекции признаков при распознавании образов, Цель изобретения - повышение точности устройства, достигается введением инвертора, блока деления, третьего блока сравнения, десятого регистра и второго элемента И, что позволяет осуществлять автоматический выбор порога срабатывания устройства. 3 ил.

тц

zЈ8SЈa

;

УЖ.

Г7

12

-

47

7171 70S36867666564636267 60 5В58575655ft 53