УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Советский патент 1974 года по МПК G06K11/06 

1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и применяется для ввода графической информации в ЭЦВМ, причем может быть использовано для кодирования в прямоугольных координатах как двумерной информации - графиков, чертежей, и т. п., так и трехмерной информации в виде объемных моделей.

Известно устройство для считывания графической информации, содержащее планшет, визир-излучатель со схемой запуска, приемники ультразвука, соединенные с усилителял™, генератор опорных сигналов с формирователями, счетчики и блок вывода кодов.

Приемники ультразвука известного устройства имеют пространственную протяженность (линии в двумерном варианте устройства, плоскости - в трехмерном).

Целью изобретения является повышение точности работы устройства, для чего в предлагаемом устройстве установлены точечные приемники ультразвука со сферической диаграммой направленности, фазосдвигатель, через который генератор опорных сигналов соединен с одним из формирователей меандров, триггеры вычитания частот, подключенные к счетчикам, к соответствующим усилителям и формирователям опорных меандров, интеграторы, соединенные с блоко.м вывода кодов и со счетчиками, и делитель частоты, подключенный к схеме запуска визира-излучателя и к одному из формирователей опорных меандров, причем точечные приемники ультразвука размещены на планшете на его координатных

осях и в точке их пересечения.

Блок-схема предлагаемого устройства изображена на чертеже.

Устройство в двумерном варианте содержит планшет 1, визир-излучатель 2 и связанные с ним через воздушную среду три точечных приемника ультразвука 3, размещенных на координатных осях планшета и в точке их пересечения. С выходом генератора опорных сигналов 4 соединены входы двух одинаковых формирователей 5 опорных меандров, один непосредственно, а другой - через фазосдвигатель 6. К выходу одного формирователя опорных меандров подключен вход делителя частоты 7, выход которого соединен со входом

схемы запуска визира-излучателя 8. Выход каждого приемника ультразвука подключен ко входу одной из трех одинаков1з1х подсхем, содержащей усилитель 9, два триггера вычитания частот 10 и счетчик 11. При этом в

подсхеме выход усилителя соединен с двумя переключающими входами каждого из двух триггеров вычитания частот, два запрещающих входа одного из этих триггеров нодключены к выходам для прямого и инверсного

сигналов одного из формирователей опорных

меалдров, а два запрещающих входа другого триггера подключены к аналогичным выходам второго формирователя. Выходы двух триггеров вычитания частот соединены с двумя входами счетчика. Кроме того, устройство содержит два одинаковых интегратора 12 и блок 13 выводов на перфоратор и в ЭЦВМ, причем выходы счетчиков через интеграторы соединены со входами блока вывода таким образом, что счетчик нодсхемы. подключенной к приемнику ультразвука, размещенному в точке пересечения координатных осей планшета, соединен с обоими интеграторами, а каждый из двух остальных счетчиков подключен к другому входу только одного соответствующего ему интегратора.

Устройство работает следующим образом.

Объект кодирования кренят на планшете 1, затем совмещают центр визира-излучателя 2 с точкой Оь фиксированной на планшете, и после этого устанавливают нуль в интеграторах 12 и начальные значения расстояний от центра визира-излучателя - точки М до приемников ультразвука 3 в точках А, В, С в счетчиках 11. После выполнения этих операций координаты точек кодируемого объекта будут соответствовать координатной системе с началом в точке Оь Если желают выбрать начало координат в другой точке планшета, например, точке О, то помещают после указанных операций визир-излучатель в точку О и повторно устанавливают нуль в интеграторах 12.

В процессе обвода визиром-излучателем линий кодируемого объекта изменяют расстояние МА, MB, МС и, соответственно, задержки сигналов, посылаемых визиром-излучателем и принимаемых в точках А, В, С, относительно опорного меандра. Принятый ультразвуковой сигнал с помощью усилителя 9, включающего настроенный на частоту излучаемых сигналов резонансный усилитель и схему для определения моментов перехода усиленного гармонического сигнала через нуль, превращается в периодическую последовательность импульсов длительностью порядка 0,2 мксек. Связь схемы запуска излучателя 8 с формирователем 5 опорных меандров через делитель частоты 7 обеспечивает излучение ультразвука на наиболее выгодной частоте с точки зрения дальности действия акустической связи между визиром-излучагелем и приемниками ультразвука.

При неподвижном визире, например, в начальной точке Оь импульсы, поступающие с выхода усилителя 9 на переключающие входы двух триггеров вычитания частот 10, строго синхронизированы с опорными меандрами, поступающими на запрещающие входы этих же триггеров от формирователей 5. На одно лeчo каждого триггера к моменту прихода переключающего импульса от усилителя действует запрещающий сигнал, в то время как переключающий импульс, действующий одновременно и на другое плечо триггера, запрещаться не будет - на соответствующий запрещающий вход подается сигнал, инверсный по отношению к запрещающему. Оба триггера при этом находятся в стабильном состоянии и не воздействуют на счетчик 11.

Если визир-излучатель смещают из начальной точки настолько, что изменение в задержке импульсов ,поступающих с выхода усилителя 9 на переключающие входы триггеров 10,

относительно опорных меандров оказывается равным четверти периода следования меандров, то один из триггеров обязательно переключается в другое состояние. Это обусловлено тем, что фазосдвигатель 6, через который генератор опорных сигналов 4 подключен к одному из двух формирователей 5, осуществляет фазовый сдвиг сигналов на - . Следовательно, отрезок времени между фронтами

основного и сдвинутого по фазе опорных меандров равен одной четверти их периода, поэтому при указанном смещении визира-излучателя на запрещающих входах одного из триггеров к моменту прихода переключающего импульса от усилителя обязательно происходит смена сигналов: запрещающий сигнал действует на тот вход, на котором он раньше отсутствовал, и наоборот. Переключение одного из триггеров в другое состояние

вызывает формирование одного импульса в счетчике 11, действующем по известной схеме последовательного реверсивного счета единичных перемещений, и сложение этого импульса- единичного перемещения с начальным

значением расстояния от центра визира-излучателя до приемника ультразвука.

При непрерывном движении визира-излучателя с постоянной скоростью относительно

приемника ультразвука на выходах триггеров вычитания частот будут прямоугольные сигналы с длительностью импульсов, равной половине периода следования, смещенные по фазе относительно друг друга на четверть

периода следования и имеклдие частоту

f

(1)

зв + V

где /о - частота опорных меандров,

УВ -скорость движения визира-излучателя, VSB-скорость звука в воздухе.

Формула (1) получена из обигеизвестной формулы, описывающей явление Допплера при движущемся источнике излучения. Частота / равна разности частот излучаемого и принимаемого сигналов, умноженной на коэффициент деления частоты опорного меандра при передаче этого сигнала к визиру-излучателю.

Таким образом, в любой момент времени в трех счетчиках 11 будут содержаться действительные значения расстояний МА, MB и

МС. Переход от этих величин к координатам X и Y осуществляется по формулам

у(МВ)-(МА) У.„.

у(МС(МВГ у.04

-25с

где АВ и ВС - расстояние между приемниками ультразвука в точках А и В, В и С, соответственно; XQ и УО - начальные значения координат.

Вычисления по формулам (2) и (3) производятся путем цифрового интегрирования величин МА, MB и МС по их приращениям и алгебраического суммирования двух интегральных сумм при получении одной координаты. Обе эти операции выполняются в одном интеграторе 12 для координаты X и аналогично в другом интеграторе 12 для координаты У. Деление на АВ и ВС производится путем отбрасывания младших разрядов кодов X - У. Коды X и К из интеграторов поступают в блок 13 вывода кодов, откуда они выдаются параллельно-по,следовательно на перфоратор и параллельно в ЭЦВМ. Команду на вывод кода вырабатывает сам блок 13, производя проверку кода X или У или кода X и У одновременно на кратность заданному приращению координаты. В режиме разового кодирования команду на вывод кода подает оператор.

Трехмерный вариант предлагаемого устройства включает полностью двумерный вариант

и содержит дополнительно точечный приемник ультразвука 3, размещенный в точке D оси OZ, проходящей через точку В планшета, усилитель 9, два триггера 10, счетчик 11 и интегратор 12. Координата Z может быть вычислена по формуле

(МВ)(МР)- 7,,.

Предмет изобретения

Устройство для считывания графической информации, содержащее планшет, визир-излучатель со схемой запуска, приемники ультразвука, соединенные с усилителями, генератор опорных сигналов, счетчики, блок вывода и формирователи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства, оно содержит фазосдвигатель, соединенный непосредственно и через генератор опорных сигналов с формирователями опорных меандров, триггеры вычитания частот, подключенные к счетчикам, к соответствующим усилителям п формирователям опорных меандров, интеграторы, соединенные с блоком вывода п со счетчиками, делитель частоты, подключенный к схеме запуска визира-излучателя и к одному из формирователей опорных меандров, а точечные приемники ультразвука размещены на планшете на его координатных осях и в точке их пересечения.