Устройство для считывания графической информации Советский патент 1976 года по МПК G06K11/00 

коррекции, соединенный с дополнительным электроакустическим преобразователем, причем разрядные выходы счетчика дополнительного канала преобразования соединены с входами схемы сравнения. Кроме того, в предлагаемом устройстве амплитудные дискриминаторы каналов преобразования содержат последовательно включенные ограничитель сигнала, элемент задержки и пороговый элемент, причем выход ограничителя сигнала через пиковый детектор и делитель напряжения соединен с одним и входов порогового элемента. Канал коррекции в предлагаемом уст.ройстве работает автономно. Это позволяет упростить настройку прибора и увеличить его быстродействие. Выполнение амплитудных дискриминаторов в каждом канале преобразования по ук занной выще схеме делает их адаптивными к амплитуде входного сигнала. Это избавля ет от погрешностей, связанных с изменени ем амплитуды принятыми микрофонами сигнала, так как устройство учитывает изменения амплитуды независимо от того, какими причинами они вызваны. На фиг. 1 приведена функциональная сх ма предлагаемого устройства; на фиг. 2 рабочее поле устройства для считывания гра фической информации, общий вид; на фиг. 3 функциональная схема адаптивного амплитудного дискриминатора; на фиг. 4 .временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство для считывания графической информации содержит электроакустические преобразователи 1 и 2, генератор 3 цикла измерения, генератор 4 тактовых импульсов микрофоны 5-7, три одинаковых канала пре образования 8, 9, 10, в которые входят усилители 11-13, амплитудные дискриминаторы 14-16, триггеры 17-19, логические элементы И 20-22 и счетчики 23-25 измерения расстояний, генератор 26 цикла коррекции, блок 2 7 постоянной памяти, схему сравнения 28, реверсивный счетчик 29 и цифроаналоговый преобразователь ЗО. Амплитудные дискриминаторы 14-16 содержат (см, фиг,3) ограничитель31 сигнала

по минимуму, линию задержки 32, пороговое устройство 33, пиковый детектор 34 и делитель напряжения 35.

Электроакустические преобразователи 1 и 2 формируют кратковременные звуковые импульсы.

Генератор 3 цикла измерения служит для подачи электрических импульсов на электроды электроакустического преобразователя 1, Он может работать-в режиме гечен генератору 3 цикла измерения.

Блок 2 7 постоянной памяти предназначен для хранения кода, соответствующего эталонному расстоянию -37

Схема 28 во время цикла коррекции

сравнивает содержимое счетчика 20 с эталонным кодом блока 2 7 постоянной памяти и формирует сигналы управления (больще, меньще, равно) для реверсивного счет

чика, код которого с помощью цифроаналонерирования .одиночных импульсов в момент нажатия кнопки, размещенной на преобразователе 1, либо в автоколебательном режиме с плавно регулируемой частотой повторения цикла измерения. Генератор 4 непрерывно выдает тактовые импульсы для измерения временных интервалов (расстояний по осям Х,У и . Он выполнен управляемым по частоте. Микрофоны 5-7 предназначены для преобразования принятой звуковой волны в электрические импульсы. Каналы 8-10 осуществляют преобразование времени распространения звуковой волны от электроакустического преобразователя до микрофона в цифровой код. А1икрофонные усилители 11-13 согласованы по входу с высоким выходным сопрх тивлением конденсаторных микрофонов и обеспечивают на своих выходах амплитуду сигнала, необходимую для нормальной ра- боты адаптивных амплитудных дискриминаторов 14-16. Амплитудные дискриминаторы 14-16 служат для устранения ложных срабатываний на сигналы малой амплитуды и обеспечивают формирование импульсов останова счетчиков всегда по одному и тому же уровню микрофонного сигнала (например. половинному) относительно его максимальной амплитуды. Триггеры 17-19 формируют прямоугольные импульсы длительностью, равной времени прохождения звуком расстояния от электроакустического преобразователя до соответствующего микрофона. Логические элементы И 20-22 служат для пропускания тактовых импульсов на входы соответствующих счетчиков. Счетчики 23-24 регистрируют число тактовых импульсов, укладывающихся во временном интервале от момента излучения звукового импульса до приема его микрофоном. Генератор 26 цикла коррекции работает в автоколебательном режиме, непрерьшно подавая импульсы на электроды эталонного (корректирующего) электроакустического преобразователя 2. Этот генератор идентигово устройства 30 преобразуется в напряжение, управляющее частотой генератора 4

Ограничитель минимума 31 устраняет ложные срабатывания порогового устройств 33 от шумов различной природы.

Линия задержки 32 обеспечивает задержку микрофонного сигнала на время, необходимое для установления максимальной амплтуды выходного сигнала пикового детектора

34.

.Пороговое устройство 33 выполнено по схеме триггера Шмидта с управляемым порогом срабатывания.

Пиковый детектор 34 служит для измерения амплитудного значения сигнала и кратковременного запоминания этого значения.

Делитель напряжения 35 обеспечивает установку порога срабатывания триггера Шмидта 33 всегда по одному и тому же

уровню сигнала относительно его максимальной амплитуды.

Электроакустический преобразователь (съемных координат) 1 подключен к выходу генератора 3; микрофоны 5 и 6 выходами связаны с соответствующими каналами преобразования, в каждом из которых усилитель 12 (13), амплитудный дискриминатор 15 (16) триггер 18 (19), логический элемент И 21 (22) и счетчик 24 (25) вк;;ючены последовательно, причем свободный вход триггера подключен к вьхходу генератора 3, а свободный вход схемы И к выходу генератора 4.

В блоке коррекции электроакустический преобразователь 2 подсоединен к выходу генератора 26, а микрофон коррекции, помещенный на фиксированном (эталонном) расстоянии fjT от преобразователя 2, связан с последовательно включенными усилителем 11, амплитудным дискриминатором 14, триггером 17, свободный вход которого подключен к генератору 26, логическим элементом И 2О, свободным входом подсоединенным к генератору 4, счетчиком 23 и схемой сравнения 28. Другими входами схема 28 связана с блоком постоянной памяти 27, а выходами через реверсивный счетчик 29 и цифроаналоговый преобра зователь ЗО подключена к управляющему входу генер ора 4,

В схеме адаптивного амплитудного дискриминатора (см.фиг. 3) ограничитель минимума 31, линия задержки 32 и пороговое устройство 33 включены последовательно, причем выход ограничителя 31 одновременно через детектор 34 и делитель напряжения 35 подсоединен к управляющему входу порогового устройства 33.

На фиг. 4 показаны момент времени t запуска электроакустического преобразователя и счетчиков измерения координат, момент времени i останова одного из счет чиков в результате приема акустической воны соответствующим микрофоном, импульс напряжения Uj(t ) на входе адаптивного амплитудного дискриминатора, уровень ограничения и 2 ограничителя минимума 31, напряженней;;(-{:) на выходе детектора 34, напряжение Ui (t) на выходе делителя напряжекяя 35 (пороговое напряжение триггера Шмидта 33), импульс напряжения И(± ) на выходе линии задержки 32, выходной импульс и, (-t ) триггер Шмидта 33 и импульсы i/ ( ij запуска и останова счетчика,

В устройстве (см.фиг. 1) канал коррекции является автономным и в процессе работы не требует никаких управляющих команд.

Устройство для считывания графической, информации работает следующим образом.

В момент включения начинает работать в автоколебательном режиме генератора цикла коррекции 26, который возбуждает эталонный электроакустический преобразовател 2. При этом период повторения цикла коррекции выбирается значительно большим, чем время, необходимое для прохождения звуковой волной расстояния от электроакустического преобразователя 2 до микрофона 7.

В начале каждого цикла импульс с выхода генератора 26 поступает на излучатель акустической волны 2 и триггер 17, который открывает логический элемент И 2О, разрещающий поступление тактовых импульсов на счетчик 23. В момент, когда акустическая волна достигает микрофона коррекции 7 (это происходит раньще, чем начинается следующий цикл ), на его выходе формируется сигнал, поступающий через усилитель 11 и амплитудный дискриминатор 14 на вход триггера 17. Триггер 17 опрокидывается Б исходное состояние, поступление тактовых импульсов в счетчик 23 через логический элемент И 20 прекращается, и в нем -оказывается записанным некоторое число. Если это число по какойлибо причине (вследствие изменения температуры, влажности, состава воздуха и т.п.) оказывается не равным числу, записанному в блоке постоянной памяти 27, схема сравнения 28 выдает на реверсивный очетчик 29 команду больще иди меньше и засылает в этот счетчик один импульс, код числа в счетчике 26 изменится и бла-годаря цифроаналоговому преобразователю ЗО изменяется величина напряжения на управляющем входе генератора 4, частота которого при этом также изменится. Этот процесс повторяется каждый цикл до тех пор, пока частота генератора 4 не установится такой, при которой измеренное с помощью счетчика 20 эталонное расстояние не будет соответствовать коду числа (расстояния), хранящегося в блоке 2 7 постоянной памяти. При этом схема сравнения 28 вьщает команду равно и в счетчике 29 остается прежний код. На этом не прекращается работа канала коррекции. Каждый цикл проверки соответствия измеренного расстояния эталонному продолжает ся и при изменениях параметров воздущной среды соответственно изменяется частота генератора. Таким образом, частота генера тора тактовых импульсов всегда будет такой, при которой измеренные с помощью счетчиков расстояния, независимо от параметров зоздущной среды, будут истинными. Измерение координат элементов изображения производят обычным путем. Операто совмещает визир электроакустического преобразователя 1 с точкой изображения, координаты которой он хочет определить, и нажимает на кнопку К на корпусе съемника координат. Генератор 3 при этом формир ет сигнал, поступающий на электроды элек троакустического преобразователя съемника координат и входы триггеров 18 и 19. Счетчики 24 и 25 начинают счет, а электроакустический преобразователь 1 излучает звуковой импульс. В моменты, когда звуковая волна достигает плоскости чувствительных микрофонов 5 и 6, на их выхо дах формируются сигналы, прекращающие п ступление тактовых импульсов в счетчики 24 и 25, при этом в этих счетчиках с вы сокой точностью фиксируются координаты X и У. Адаптивные амплитудные дискриминаторы 14-16 работают следующим образом (см.фиг, 3 и 4). На вход ограничителя 31 поступает с гнал Uj(t) с выхода микрофонного усилителя. Уровень ограничения U ограничителя 31 выбран таким, что щумы микрофона, внутренние щумы усилителя и шумы от аку стических сигналов малой интенсивности н проходят на его выход. Ограниченный по минимуму сигнал Ui(i) поступает далее не посредственно на вход амплитудного детектора и через линию задержки 32 на вход порогового устройства 33 (напряжение Uj(t)). Элементы пикового детектора 34 п добраны таким образом, что амплитудное значение сигнала в нем устанавливается Практически одновременно с нарастанием амплитуды измеряемого сигнала, а спадает за время, равное измерительному циклу или меньщее, чем измерительный цикл, В результате этого на управляющем входе порогового формирователя устанавливается напряжение ц(),всегда являющееся одной и той же частью амплитудного значения сигнала (-(t ). Через время tj, приблизительно равное длительности фронта принятого сигнала Uj (i ), на вход порогового формирователя поступает сигнал Uc { i), а на его выходе в момент времени t, не зависящий от амплитуды входного сигнала, формируется передний фронт импульса U (t ). Формула изобретения 1.Устройство для считывания графической информации, содержащее электроакустический преобразователь, соединенный с генератором цикла измерения и акустически связанный с линейными координатными микрофонами, подключенными к соответс1 вующим каналам преобразования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя, амплитудного дискриминатора, триггера, логического элемента И и счетчика, дополнительный электроакуотический преобразователь и микрофон коррекции, блок памяти, подключенный к одним из входов схемы сравнения, выходы которой соединены со входами реверсивного сче-рчика, подключенного через цифроаналоговый преобразователь к управляющему входу генератора тактовых импульсов, соединенного с одним из входов логических элементов И каналов преобразования, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повыщения точности его работы, оно содержит дополнительный канал преобразования, вход усилителя которого подключен к микрофону коррекции, и генератор цикла коррекции, соединенный с дополнит.ельным электроакустическим преобразователем, причем разрядные входы счетчика дополнительного канала преобразования соединены с другими входами схемы сравнения. 2.Устройство по П.1 отличающееся тем,- что в нем амплитудные дискриминаторы каналов преобразования содержат последовательно включегшые; ограничитель сигнала, элемент задержки и пороговый элемент, причем выход ограничителя сигнала через пиковый детектор и делитель напряжения соединен с одним из входов,порогового элемента.

Фиг.1

/

/

/

/

Фиг. 2

31

У1

33

sr

Ui:

6,

Ui,

U-,