Устройство для считывания графической информации Советский патент 1981 года по МПК G06K11/00 

счетчиков расстояний, и блок обмена информацией 2 .

Однакс для этого устройства характерна невысокая точность из-за малой амплитуды и затянутости Фронт сигнала от удаленного отражателя.

Цель изобретения - повыиение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что УСТРОЙСТВО содержит блок анализа разностей расстояний, блок постоянной памяти и коммутатор, один из входов КОТОРОГО подключен к выходу усилителя, другой - к выходу генератора импульсов, а выходы - ко входам блока времяимпульсных преобразователей и к одним из входов блока анализа разностей расстояний, другие входы КОТОРОГО соединены с выходами блока постоянной памяти и одними из входов сумматоров, дpvгие входы которых подключены к выходам блока счетчиков расстояний, а выходы - к одним из входов блока обмена информацией, другой вход которого соединен с выходом блока анализа разностей расстояний, приче каждый из отражателей выполнен с двумя отражающими гранями. Кроме того, в устройстве блок анализа разностей расстояний содержит послеповтельно соединенные времяимпульсные преобразователи, счетчики, сумматор и узел сравнения, причем входы времяимпульсных : преобразователей подключены к первым входам упомянутого блока, вторые входы которого соединены со входами сумматоров, а выход блока - с выходом узла сравнения. Для повышения надежности работы устройсва для считывания графической информации расстояние между ртражакядими гранями одного из ультразщ-ковых отражателей не менее, чем в три раза превышает соответствующее расстоние другого ультразвукового отражателя .

На чертеже приведена функциональная схема устройства для считывания графической информации.

Устройство для считывания .графической информации.содержит планшет 1, ультразвуковые отражатели 2-й 3, измерительный ультразвуковой излучатель 4 и ультразвуковой измерителный приемник 5, расположенные в одном корпусе и образующие съемник координат, генератор б импульсов, .усилитель 7, коммутатор 8, эталонны излучатель 9, эталонный приемник 10, автокорректор 11, блок 12 анализа разностей расстояний, блок 13 времяимпульсных . преобразователей, блок 14 счетчиков расстояний, блок 15 постоянной памяти, сумматоры 16 и 17, блок 18 обмена информацией, причем блок 12 анализа разностей расстояний содержит времяимпульсные преобразователи 19-21, счетчики 2224 разностей расстояний, сумматоры 25-27 и узел 28 сравне-ния, блок 13 времяимпульсных преобразователей содержит времяимпульсные преобразователи 29-31, блок 14 счетчиков расстояний содержит счетчики расстояний 32-34. Позицией 35 обозначена кнопка

Установленные ортогонально по сторонам планшета 1 ультразвуковые отражатели -2 и 3 служат для отражения с разделением на два акустических импульса, возбуждаемых излучателем 4 Причем во всем рабочем диапазоне внешних условий интервал времени между импульсами, отраженными от граней отражателя 2, превьшает время восстановления измерительного приемника 5, а время между импульсами, отраженными от граней отражателя 3, более, чем в 3 раза превышает упомянутый временный интервал.

Измерительный ультразвуковой приеМник 5 преобразует акустические импульсы, приходящие от отражателей 2 и 3 в электрические сигналы.

Генератор 6 импульсов формирует импульсы цикла измерения (при нажатии кнопки 35), по которым измерительный ультразвуковой излучатель 4 возбуждает акустический импульс, счетчик коммутатора 8 сбрасывается в О и запускается блок время импульсных преобразователей 13. Усилитель 7 служит для усиления электрических сигналов, поступающих с приемника 5, и формирования из них импульсов с крутЕлми фронтами , Коммутатор 8 содержит двухразрядный двоичный счетчик, четыре логических элемента И и служит для распределения в порядке поступления импульсов с усилителя по четырем выходам. Эталонный излучатель 9 в промежутках между циклами измерений возбуждает акустические импульсы в эталонном канале. Эталонный приемник 10 служит для приема акустических импульсо в эталонном канале.

Автокорректор 11 с изменением внешних условий поддерживает частоту тактовых импульсов такой, чтобы за время прохождения звуковой волной эталонного расстояния от излучателя 9 до отражателя 2 и обратно до приемника 10 отсчитывалось постоянно число импульсов.

Блок 10 анализа разностей расстояний отсчитывает число импульсов за время между приходом первого и второго, второго и третьего, третьег-о и четвертого импульсов с коммутатора 8, сравнивает полученные .числа с константами, записанными в блоке 15 постоянной памяти, и выдает команду на блок 18.

Блок 13 время импульсных преобразователей преобразует временные интервалы между моментом излучения акутической волны измерительным ультразвуковым излучателем 4 и моментам приема отраженных импульсов измерительным приемником 5 в соответствую щие числа тактовых импульсов, приходящих с автокорректора 11. В блоке 14 счетчиков расстояний отсчитываются импульсы, поступающие с блока 13 времяимпульсных пре образователей. В блоке 15 постоянно памяти записаны со знаком минус константы С1 и С2 , численно равные расстояниям между отражающими гра- нями отражателей 2 и 3. В сумматорах 16 и 17 осуществляется, при необходимости, уменьшение чисел, записанных в блоке 14 счетчиков расстоя ний, на величину С1 или С2. Блок 18 обмена информацией выдает координаты X и У измеряемой точки, в зависимости от команды с блока 12 анализа разностей расстояний, либо в виде чисел, записанных в блоке 14 счетчиков расстояний, либо в виде этих чисел, уменьшенных на величину С1 или С2. Еремяимпульс ные преобразователи 19-21 в блоке 12 анализа разностей расстояний преобразуют временные ин тервалы между моментами прихода пер вого и второго, второго и третьего, третьего и четвертого отраженного импульса Б соответствующие числа та товых импульсов, которые записывают ся в счетчиках 22-24 разностей расстояний . Сумматоры 25-27 служат для умень шения чисел, записанных в .счетчиках 22-24 разностей расстояний, на вели чину С1 или С2, хранящуюся в блоке 15 постоянной памяти. Полученный ре зультат узел 28 сравнения сравнивает с числом О и ответ, в виде одного из трех сигналов Больше, Меньше или Равно, подается на блок 18 обмена информацией. Измерительный ультразвуковой излучатель 4 через ультразвуковые отра жатели 2 и 3 акустически связан с измерительным ультразвуковым приемником 5. Вход излучателя 4 подключе к выходу генератора 6 импульсов, а выход приемника 5 соединен через последовательно подключенный усилитель 7 ко входу коммутатора 8. Второй вход коммутатора 8 подключен к выходу генератора б импульсов. Эталонный излучатель 9 через ульт развуковой отражатель 2 акустически связан с эталонным приемником 10, пр чем вход излучателя 9 соединен с выходом автокорректора 11, а выход при емника 10 со входом автокорректора 1 Тактовый выход автокорректора 11 подключен к одним из входов блока 12 анализа разностей расстояний и блока 13 времяимпульсных- преобразователей. Четыре входа блока 12 подключены к выходам коммутатора 8, Три входа блока 13 подключены к трем выходам коммутатора, а четвертый вход блока 13 :времяимпульсных; преобразователей соединен с выходом генератора 6 импульсных преобразователей соединен со входами блока 14 счетчиков расстояний. Один выход блока 14 счетчиков расстояний подключен к блоку 18 обмена информацией непосредственно, а два других соответственно через сумматоры 16 и 17, Блок 15 постоянной памяти подключен к сумматорам 16 и 17 и к блоку 12 анализа разностей расстояний. Выход блока 12 анализа разностей расстояний подключен к управляицему входу блока 18 обмена информацией. По одному входу времяимпульспые преобразователи 19-21, блока 12 анализа разностей расстояний соединены со входом блока, подключенным.к тактовому выходу автокорректора 11., Один вход времяимпульсного преобразователя 19 соединен со входом блока 12 анализа разностей расстояний,, другой вход соединен с одним входом времяимпульсного:. преобразователя 20 и подключен ко входу блока 12 анализа разностей расстояний, другой вход время импульсного преобразователя 20 соединен с одним входом времяимпульсного преобразователя 21 и подключен ко входу блока 12 анализа разностей расстояний, другой вход времяимпульсного преобразователя 21 соединен со входом блока 12 анализа разностей расстояний. Выходы времяимпульсных преобразователей 19-21 соединены соответственно со входами счетчиков 22-24 разностей расстояний, выходы которых подключены соответственно ко входам сумматоров 25-27. Другие входы сум-, маторов 25-27 соединены между собой (по одному от каждого сумматора) и подключены ко входам блока 12 анализа разностей расстояний. Выходы сумматоров 25-27 соединены со входами узла 28 сравнения, выход которого подключен к выходу блока 12 анализа разностей расстояний. Два входа времяимпульсных преобразователей 29-31 блока 13 времяимпульсных преобразователей соединены между собой (по одному от каждого времяимпульсного преобразователя) и подключены ко входам блока. Остальные входы времяимпульсных преобразователей 29-31 соответственно соединены с остальными входами блока 13 времяимпульсных преобразователей, а вьрсоды соединены с выходами блока. Выходы счетчиков расстояний 32-34 соединены со входами блока 14 счетчиков расстояний, а. выходы счетчиков соответственно с выходс1ми блока.

Устройство работает следующим образом .

В включения начинают работать в автоматическом режиме автокорректор 11, эталонный излучатель 9 и приемник 10. Эталонный излучател 9 возбуждает акустические импульсы, которые после отражения от ультразвукового отражателя 2 принимаются эта-г лонным приемником 10. Автокорректор 11 генерирует тактовые импульсы с такой частотой, чтобы за время прохождения акустическим импульсом эталонного расстояния от эталонного излучателя 9 до отражателя 2-й обратно, до эталонного применика 10, отсчитывалось определенное число импульсов, причем с изменением внешних условий частота следования тактовых импульсов изменяется так, чтобы это число оставалось постоянным, т.е интервалу времени между двумя тактовыми импульсами всегда соответствовало одно и то же расстояние, проходимое звуком. Во время измерений автокорректор 11 работает в -промажут ках между циклами измерений.

Оператор совмещает визир, съемника координат с точкой, координаты которой необходимо определить, и нажимает кнопку 35..Генератор 6 импульсов формирует импульс, по которому сбрасывается в О счетчик коммутатора 8, запускается блок 13 времяимпульсных; преобразователей, а измерителыялй излучатель 4 возбуждает цилиндрическую акустическую волну с осью, проходящей чере измеряемую точку.

Акустическая волна отражается от граней отражателей 2 и 3, в результате чего возникакгг четыр е отраженных волны, которые регистрируются ультразвуковым измерительным -приемником 5, причем если последующая волна отстает от предыдущей на время, : меньше времени восстановления приемника, то прием последунадей волны осуществляется случайно. Таким образом, в каждом цикле измерения координат точки объекта на выходе приемника 5 получается, в зависимости от местоположения съемника на планшете 1, от двух до четырех импульсов.

Эти импульсы усиливаются и формируются усилителем 7. и поступают на

коммутатор 8, который в порядке поступления распределяет их по одному н каждый выход. Эти импульсы вызывают поочередную остановку времяимпульсных преобразователей 29-31 в блоке 13 времяимпульсных преобразователей, в результате чего э счетчиках 32-34 расстояний оказываются записаны три числа, равные соответственно расстояниям от.съемника до ближайших граней отражателей 2 и 3. В том случае, когда с коммутатора 8 поступает только три или два импульса, в блоке 14 счетчиков расстояний записывается, соответственно, только два или одно число, а счетчики 32 или 33 и 34 переполняются и обнуляются. импульсы с коммутатора 8 вызывают поочередный запуск и остановку времяимпульсных преобразователей 19-21 блока 12 анализа разностей расстояний, в результате чего в счетчиках разностей расстояний 22-24, 22 и 23 или только 22 оказываются записаны, в зависимости от общего числа импульсов, зарегистрированных измерительным приемником 5, от трех до одного числа разностей расстояний, записанных в счетчике1х 32-34 блока 14 счетчиков расстояний.

Числа, записанные в счетчиках 2224 блока 12 анализа разностей расстояний, в сумматорах 25-27 уменьшаются на величину С1 или С2, хранящуюся в блоке постоянной памяти 15 со знаком минус. Полученные значения узел 28 сравнения в блоке 12 анализа разностей расстояний сравнивает с нулевым числом и полученные результаты в виде кодов Больше, Меньше или Равно передает на блок 18.

Таблица для выбора варианта выдачи координат представлена ниже.

В зависимости от кодов, поступивших на коммутатор 8, блок 18 обмена информацией представляет координаты X и У измеряемой точки, в соответствии с таблицей, либо просто в виде чисел, записанных в счетчиках 32-34, либо в виде чисел, записанных в счетчиках 33 и 34, уменьшенных на величину С1 или С2, и числа, записанного в счетчике 32. Таким образом, предложенное устройство позволяет устранить недостатки известного и повысить точность устройства.

Результат сравнения числа, записанного в счетчике 22 разностей расстояний, с константами С1 и С2, записанными в блоке 15 постоянной памяти. Результат сравнения числа, записанного в счетчике разностей расстояний 23 (24) с константой С1 (С2). Варианты выдачи декартовых координат X и У измеряемой точки в зависимости от результатов анализа разностей расстояний.

Формула изобретения 1. Устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с ортогонально расположенными ультразвуковыми отражателями, акустически связанными с измерительным ультразвуковым излучателем и приемником, соединенным соответственно с генератором импульсов и усилителем, эталонный излучатель и приемник, акустически связанные с одним из ультразвуковых отражателей и соединенные с автокорректором, блок .времяимпульсных преобразователей, один из входов которого подключен к выходу генератора импульсов, другой ко входам блока счетчиков расстояний, и блок обмена информацией, о т ли чающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит блок анализа разностей расстояний, блок постоянной памяти и коммутатор, один из входов которого подключен к выходу усилителя, другой - к выходу генератора импульсов, а выходы - ко входам блока времяимпульсных: преобразователей и к одним из входов блока анализа разностей расстояний, другие входы которого соединены с выходами блока постоянной памяти и одними из входов сумматоров, другие входы которьЬс подключены к выходам блока счетчиков

рас:;тояний, а выходы - к одним из выходов блока обмена информацией, другой вход которого соединен с выходом блока анализа разностей расстЪянии, причем каждый из отражателей выполнен с двумя отражающими

0 гранями.

2.Устройство по П.1 , отличающееся тем, что в нем блок анализа разностей расстояний содержит последовательно соединенные

5 времяимпульсные: преобразователи, счетчики, сумматоры и узел сравнения, причем входы времяимпульснйх преобразователей подключены к одним из входов упомянутого блока, другие

0 входы которого соединены со входами сумматоров, а выходы блока - с выходом узла сравнения.

3.Устройство по ПП.1 и 2, от лич ающееся тем, что в нем расстояние между отражающими граня5ми одного из ультразвуковых отражателей не менее, чем в три раза превышает соответствующее расстояние другого ультразвукового отражателя.

Источники информации, принятые вЬ внимание при экспертизе

1.. Авторское свидетельство СССР 527976, кл. G 06 К 11/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР 634315, кл. G 06 К 11/00, 1976 5 (прототип).