Устройство для считывания графической информации Советский патент 1978 года по МПК G06K11/02 

вапии в каналах преобразования не восстанавливается с высокой точностью и поступает на фазозый детектор в искаженном втл,е (в виде ступенек). В результате фаза низкочастотиого колебания онределяется с неод:- О311ачиоетыо до одного дискрета ультразвуковой несущей частоты. Чтобы повысить точность этих устройств, необходимо повышать частоту задаюп1,его генератора. Но при этом увеличивается частота ультразвуковой несущей, а с увеличением излучаемой частоты суи ественко падает эффективность излучателей звука и увеличивается поглонл, энергии звукопроводян1,ей воздушной средой. Приходится делать компромиссное решение: обеспечивать иадежиый прием, но терять разрешающую способность. С точки же зрения г ысокой точности (0,1 мм и высокой надежности работы устройства частота тактовых имиульсов должна быть порядка 3 мгц, а излучаемая частота - порядка 30 кгц. Такой режим в эти.х устройствах невыполним. Цель изобретения - иовышение точности считывания графической информации. Для этого в устройство введены узкополосные фильтры, входы которых соединены с выходами полосовых усилителей, а выходы - со входами амплитудных дискриминаторов соответствующего канала преобразования, и донолиительный делитель частоты, вход которого подключен к выходу задающего генератора, а выход - к одному из входов модулятора. Ка чертеже приведена функциональная схема иредложеиного устройства. Устройство содержит электроакустический преобразователь 1, приемники 2, 3 акустических волн, каналы 4, 5 преобразования, каждый из которых состоит из полосового усилителя 6, 7, узкоиолосного фильтра 8, 9, амплитудного дискриминатора 10, 11, триггера 12, 13, логического элемента И 14, 15 и счетчика 16, 17, контрольный электроакустический преобразователь 18, фазовый детектор 19, задающий генератор 20, делители 21, 22 частоты и модулятор 23. Звукоприемниками 2, 3 являются линейные координатные микрофоны, расположенные ортогонально слева и сверху от поля считываиия. Каналы 4, 5 преобразования иозволяют преобразовать разность фаз излучаемого и принятого на ультразвуковой несущей низкочастотного синусоидального колебания в цифровой код. Полосовые усилители 6, 7 настроеиы иа ультразвуковую несущую частоту электроакустического преобразователя 1 и обеспечивают надежное подавление звуковых и высоких ультразвуковых частот. Узкополосные фильтры 8, 9 настроены на частоту информативного низкочастотного колебания, которая выбирается из условия:где У - скорость распространения акустических воли в воздухе, см/сек; 1 --.aw- максимальное удаление излучателя от микрофона, СМ , }. -- дл)1на акустической волны (при размерах рабочего ноля 1x1 м, /,. 340 г(). Полоса пропускания фильтров 8, 9 выбирается, исходя из того, что рука оператора ирн обзодке контуров изображения совершает колебания со епектром О-12 гц. Амплитудные дискримииаторы 10, 11 обеспечивают преобразование низкочастотного синусоидального колебания в меандр. Триггеры 12, 13 формируют временные иитервалы, пропорциональные расстояниям от визир-излучателя до звукоприемников. Логические элементы И 14, 15 разреmaiOT прохождение тактовых импульсов на счетные входы счетчиков 16, 17 лишь в указанные временные иитервалы. Заиисанные в счетчиках 16, 17 чиела пересылаются во jineiiruee устройство до начала следующего периода низкочастотного колебания. Контрольный электроакустический иреобразователь 18 аналогичен электроакустическо.му нреобразователю /. Он установлен точно на расстоянии длниы акустической волны л от звукоприемника 2. Длина акустической волны рассчитывается для нормальных атмосферных условий. Фазовый детектор 19 преобразует разность фаз излучаемого контрольным электроакустическим преобразователем 18 и принятого звукоприемником 2 низкочастотных колебаний в аналоговое напряжение, управляющее чаетотой генератора 20. Задающий геиератор 20 синхронизирует работу всего устройства считывания графической информации. В ироцессе работы устройства частота генератора 20 иоддерживается фазовым детектором 19 такой, при котором в эталонном расстоянии точно укладывается период делителя 21 частоты. Коэффициент деления делителя 21 частоты выбирается из условия получения на его выходы меаихдра с периодом Г -- . . Дополиительный делитель 22 частоты преобразует тактовую частоту генератора 20 в ультразвуковую частоту, которая используется в качестве несущей. Частота f,, поступает иа модулирующий вход, а ультразвуковая модулирующая частота - на высокочастотный вход модулятора 23. Модулятор 23 циклически передает промодулированные колебания либо на контрольный электроакустический преобразователь 18, либо ка Коптрольиый электроакустический прсобразователо 18 )становлск на флкспрОБа:;ном (эталонном) расстслпип ст Гриезлиика 2 и связан с ним акустически. Устройство работает следующим образом. Тактовые я.мнульсы от генератора 20 поступают на входы делителей 21, 22 частоты, с йы.хода делителя 21 частоты сннмается частота /. подается на модулирующий вход модулятора 23, на другой вход которого nocTATiaer ультразвуковая частота с делителя 22 частоты. Модулированные ультразвуковые колебания, усиленные но мондности, поступают на электроакустический преобразователь /. Ультразвуковые колебания воспринимаются приемниками 2, 3 и обрабатываются в двух аналогичных каналах 4, 5. В канале преобразования полезный сигнал выделяется с помощью полосового усилителя 6(7), настроенного на ультразвуковую несущую частоту. Информативный низкочастотный сигнал /::„ выделяется с помощью узкополосного фильтра 8(9) и с помощью амплитудного дискриминатора 10(11) преобразуется в меандр, положительпые перепады которого обесиечивают запирание счетчика 16(17) с помощью триггера 12(13) и логического элемента И 14(15) в моменты прихода начальной фазы низкочастотного колебания к приемнику 2, 3. При этом счетчики 16, 17 заполняются тактовыми и:,;пульсами генератора 20, частота которо/о с по: 10И;ью фазового детектора 19 изменяется такил образом, что обеспечивается независимость результата из.мереиия от параметров воздуха. Компенсация влияния параметров звукопроводяи;,ей среды на точность измерений обеспечивается фазовым детектором 19, кото|)ый в мо.менты включения контрольного электроакустического преобразователя 18 сравнивает фазу излучаемого и принятого низкочастотного колебания и преобразует разность фаз в аналоговое напряжение, которое изменяет частоту генератора 20, а значит и период излучаемых пизкочастот.1ых колебаний. Периодическое повторение подстройки чаетоты генератора 20 обеспечивает слежение за изменением параметров среды. В процессе работы устройства при этом сохраняется постоянное соответствие количества тактовых импульсов измеренному расстоянию. Узкополосные фильтры 8, 9 иомюляют с высокой точностью восстановить низкочастотное ь;:формативное сиггусоидальное колеба П1е i; каналах нреобразо;;:::-: ;;. j;;:;i этом повышаете:. точность оирелелкния разпости фаз излучаемого и нрииятого сигналов, реализуется предельная разрешающая способность устройств иодобпого типа, частота / ,ч задаюгдего генератора е; лагаемом устройстве считыванпя и;.алы1ом отсчете б 0,1 мм приблизительно в 10 раз, а делитель 22 частоты - в 100 раз. TaKiiM образом, нееугцая частота в 1GO раз нревьппает модулирууощ/ао. Такое еоотиоление частот позволяет 1 адежно подавлять нееущую частоту 31х;л1с;:оснымн фильтрами 8,9 и исключит.) ее влияние иа разрешающую способность устройства. Ф о р л л а и 3 о б р е т е н и я Устройство для считывания графическо информанни, содержащее электроакустический преобразователь, акустичееки связанный с приемниками, каналы преобразования, каждый из которых состоит из нолосового усилителя, подключенного к соответCTByiouieMy приемнику, ;; последовательно соединенных а.:илитуд,иого дискриминатора, триггера, логического элемента И и счетчика, контрольный электроакусгичеCKHii 1реобразовагсль, носледовательпо соединенные фазовый детектор, задающий генератор, делитель частоты и дюдулятор, i biходы которого подключены к электроа);устическпм преобразователям, первый фазового детектора подключен к одному ii3 входов соответствующего а шлптудного дискриминатора, а второй - к установочным входал -григгеров и выходу делителя частоты, вход которого соединен с одними из входов логических элементов И, о т л и ч а ю Hi, с е е я тем, что, с иел1ло повышения точиоети считывания координат, в устройство введены узкополосные фильтры, вхогы которых соединены с выходами полосовых усилителей, а выходы - со входалгл амплитудных дискриминаторов соответствуюн,,его капала преобразования, и дог1ол::ителы1ый делитель частоты, вход которого подключен к выходу зада;о11 его генератора, а выход- к одному из входов моду.чятора. Источн.ики ;нформац11И, принятые во I. П.:тепт США Л 3155766, кл. 178-18, свидетельство СС(. Р Л 433514, кл. G 06 К И/00, 1974.