Устройство для считывания графической информации Советский патент 1975 года по МПК G06K11/00 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной техиике.

По основному авт. св. № 453715 известно устройство для считывания графической информации.

Однако известное устройство не устраняет нелинейные искажения кодов координат, возникающие ири изменении скорости звука в воздухе из-за колебаний его температуры, влажпости и давления. Кроме того, известное усрройство не защищено от сбоев в том случае, когда быстродействие счетчиков оказывается недостаточным вследствие чрезмерной скорости перемещения визира или больших возмущений воздушной среды. Эти недостатки известного устройства снижают его практическую точность и уменьшают надежность.

Целью изобретения является повышеиие точности и надежности устройства.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство дополнительно содержит два формирователя опорных меандров, подключенных к промежуточным выходам делителя частоты опорных сигналов, два триггера вычитания частот, соединенных с выходами дополнительных формирователей опорных меандров, выходами усилителей приемников ультразвука и входами группового счетчика, групповой интегратор, подключенный к выходу группового счетчика, и сумматор, соединенный с выхода2

донолнительного групповых

ми основного и с входом блока вывода коинтенграторов и дов.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство включает планшет 1, визир-излучатель 2, три точечных приемника ультразвука 3, генератор 4 опорных сигналов, два формирователя 5 опорных меандров, один из которых подключен к выходу фазосдвигателя 6, присоединенного параллельно с другнм формирователем опорных меандров к выходу генератора опорных сигналов. Делитель частоты 7 опорных сигналов подключен к выходу одного из формирователей 5 опорных меандров и к входу схемы запуска 8 визнра-излучателя. Выходы усилителей 9, соединенных с приемниками ультразвука, объединены и подключены к входам двух триггеров 10 вычитания частот, другие входы которых соединены с выходами формирователей 5 опорных меандров. Входы группового счетчика 11 присоединены к выходам трнггеров 10, а выходы счетчика подключены к управляю1цим входам усилителей и входу группового интегратора 12, выход которого соединен с блоком 13 вывода кодов через сумматор 14.

Кроме того, устройство содержит два формирователя 15 опорных меандров, подключенных к промежуточным выходам делителя

частоты, два триггера 16 вычитания частот, соединенных с выходами формирователей 15 опорных меандров, выходами усилителей и входами груииового счетчика, и групповой интегратор 17, подключенный к выходу группового счетчика и через сумматор к входу блока вывода кодов.

Устройство работает следующим образом.

Объект кодирования крепят на планшете 1. Затем совмещают центр визира-излучателя 2 с точкой О, фиксированной на иланшете и, например, равноудаленной от трех приемников ультразвука 3, и после этого устанавливают нули в групповом интеграторе 17 и начальные значения расстояния от центра визпра-излучателя - точки М до приемников ультразвука в точках П, Яг, Яз - в груииоБом счетчике 11. Координаты точек кодируемого объекта после указанных операций вычисляются в координатной системе с началом в точке О.

В процессе обвода визиром-излучателем линий кодируемого объекта изменяют расстояния /г (t 1, 2, 3) от точки М до точек Яь Яа, Яз и соответственно изменяют задержки сигналов, посылаемых визиром-излучателем и обнаруживаемых приемниками ультразвука, отиосительно опорных меандров, так как схема зануска 8 визира-излучателя соединена с выходом формирователя 5 опорных меандров через делитель частоты 7. Принятый ультразвуковой сигнал с помощью усилителя 9, включающего настроенный на частоту излучаемых сигналов резонансный усилитель и схему для определения момента перехода усиленного гармонического сигнала через нуль, нревращается в периодическую последовательность импульсов длительностью не более 0,2 мксек.

Три усилителя 9 работают по очереди, причем включение каждого усилителя на одну треть периода работы грунпового счетчика 11 производится сигналами этого счетчика, поступающими на управляющие входы усилителей. При этом суммарный сигнал на объединенном выходе усилителей представляет собой чередующиеся пакеты импульсов, соответствующие трем последовательностям импульсов с равным периодом, но с произвольным фазовым сдвигом импульсов одного иакета относительно импульсов другого пакета.

Выделение единичных приращений расстояний /г протекает следующим образом. При неподвижном визире-излучателе, например, в начальной точке О импульсы каждого из трех пакетов, поступающие с объединенного выхода усилителей на переключающие входы триггеров 10 вычитания частот, синхронизированы с опорными меандрами, поступающими на запрещающие входы этих же триггеров от формирователей 5. Каждый из формирователей 5 дает прямой и инверсный меандр, а за счет работы фазосдвигателя 6 на входе одного из формирователей сигналы этого формирователя сдвинуты по фазе на

относительно сигналов другого формирователя. В результате действия указанных сигналов на входах триггеров 10 вычитания частот эти триггеры формируют в течение одного периода работы группового счетчика три па,ры состояний приемников ультразвука. А именно, каждый новый иакет импульсов с выходов

усилителей устанавливает пару триггеров 10 в такие состояния «О или «1, которые соответствуют фазовым сдвигам импульсов этого пакета относительно двух опорных меандров при условии, например, что фазовому сдвигу

от О до я соответствует состояние триггера «О (пусть при этом каждый импульс пакета совпадает с нижним, занрещающим уровнем меандра). То обстоятельство, что частота имнульсов в пакетах оказывается в целое число раз ниже частоты опорных меандров из-за делителя частоты, включенного между формирователем 5 и схемой запуска визира-излучателя, не оказывает влияння на работу триггеров вычитания частот. Поэтому коэффициент деления делителя частоты 7 выбран только из условия излучения ультразвука на наиболее выгодной частоте с точки зрения дальности действия акустической связи между визиром-излучателем и приемниками ультразвука. Три пары состояний триггеров вычитания частот (состояний приемников ультразвука) запоминаются в груиповом счетчике на один период его работы и сравниваются с соответствующими парами состояний триггеров в

последующем периоде работы счетчика. При неподвижном визире-излучателе состояния триггеров периодически повторяются, и при этом в счетчике не выделяются единичные приращения расстояний /j. Если визир-излучатель смещают из начальной точки настолько, что изменение в фазовом сдвиге импульсов какого-либо пакета на выходе усилителей относительно меандров оказывается равным четверти периода следования меандров, то один

из триггеров обязательно переключится импульсами из этого пакета в другое состояние по сравнению с состоянием того же триггера, определенным до смещения визира-излучателя. А именно, поскольку отрезок времени между фронтами двух опорных меандров равен одной четверти периода следования их, то на запрещающих входах одного из триггеров 10 к моменту прихода переключающего импульса этого пакета обязательно произойдет смена сигналов - прямого на инверсный.

Если состояние триггера 10 не повторилось по сравнению с определенным ранее на один период работы счетчика (для того же приемника ультразвука), то групповым счетчиком

выделяется приращение соответствующего расстояния по следующему правилу. Сумма по модулю 2 предществующего состояния одного из триггеров 10 с последующим (через период работы счетчика) состоянием другого

триггера 10 дает единичное приращение расстояния одного знака, а сумма по модулю 2 второй пары разновременных состояний разноименных триггеров 10 дает единичное приращение расстояния противоположного знака. В случае одновременного выделения приращений с различными знаками они взаимно уничтожаются.

Два формирователя 15 опорных меандров и два триггера 16 вычитания частот по схемам и выполняемым функциям идентичны формирователям 5 и триггерам 10. Различны лишь частоты сигналов на входах и выходах формирователей 15 и 5, поскольку формирователи 15 запускаются сигналами с промежуточных выходов делителя частоты 7, вход которого присоединен к выходу одного из формирователей 5. Фазовый сдвиг на -- опорных меандров на выходах одного из формирователей 15 относительно опорных меандров на выходах другого формирователя 15 обеспечен за счет соответствующих сдвигов сигналов на входах этих формирователей, соединенных с различными выходами делителя частоты. Итак, если триггеры 10 вычитания частот позволяют отсчитывать единичные приращения расстояний, то триггеры 16 вычитания частот дают возможность выделять крупные приращения тех же расстояний, измеряемые целым числом единичных приращений, равным коэффициенту деления частоты при получении низкочастотных опорных меандров из высокочастотных опорных меандров.

Дополнительное включение в состав предлагаемого устройства формирователей 15 низкочастотных опорных меандров и триггеров 16 вычитания низких частот позволяет фиксировать в групповом счетчике 11 кйды расстояний в крупных единицах, а единичные приращения этих расстояний, выделяемые с помощью триггеров 10, использовать лишь как управляющие сигналы.

Групповой счетчик 11 содержит схему поочередного опроса усилителей 9, схему выделения единичных приращений, схему выделения крупных приращений, а также кольцевую последовательную счетную схему, состоящую из одного сумматора и регистра сдвига, в которой циркулируют расположенные друг за другом коды расстояний /i, /2, 1з, представляющие собой суммы крупных приращений этих растояний, добавляемые К начальным значениям расстояний, устанавливаемым в регистре счетчика в начале работы устройства.

Групповые интеграторы 12 и 17 аналогичны по устройству и выполняемым функциям. Каждый из них содержит кольцевую последовательную счетную схему, состоящую из одного сумматора и регистра сдвига. Периоды циркулирования кодов в интеграторах 12 и 17 и счетчике 11 одинаковы и равны периоду опроса усилителей 9.

Интеграторы работают следующим образом.

При каждом изменении расстояния на единичное приращение происходит однократная передача соответствующего кода с учетом его

знака и знака приращения из группового счетчика в групповой интегратор 12 точно так же, как эта операция выполняется в известном устройстве. Тем самым интегратор 12 накапливает мелкие приращения квадратов

расстояний, которые располагаются в регистре интегратора друг за другом в виде последовательных кодов.

Дополнительное включение в состав предлагаемого устройства группового интегратора

17 позволяет накапливать крупные приращения квадратов расстояний /г- при каждом изменении расстояния /г на крупное приращение происходит однократная передача соответствующего кода /,1 с учетом его знака и знака

крупного приращения из группового счетчика в групповой интегратор 17. Одновременно с выделением крупного приращения квадрата расстояния li производится установка нуля в соответствующей части регистра группового

интегратора 12. Эта дополнительная операция (по сравнению с известным устройством) необходима гютому, что в предлагаемом устройстве точные значения квадратов расстояний li получают путем сложения соответствующих кодов из интеграторов 12 и 17, т. е. сложения мелких и крупных приращений квадратов расстояний с помощью дополнительного сумматора 14, Автоматическая выдача координат на перфоратор и в ЭВМ выполняется блоком 13 вывода кодов.

Предмет изобретения

Устройство для считывания графической информации по авт. св. № 453715, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности и надежности устройства, оно содержит два дополнительных формирователя опорных меандров, соединенных с промежуточными выходами делителя частоты опорных сигналов, два триггера вычитания частот, подключенных к дополнительным формирователям опорных меандров, усилителям приемников ультразвука и к групповому счетчику, групповой интегратор, соединенный с групповым счетчиком, сумматор, подключенный к выходам групповых интеграторов и к входу блока вывода кодов.