Устройство для считывания информации Советский патент 1982 года по МПК G06K11/00 

Изобретение относится к фотоэлектрическим преобразователям и может быть использовано в измерительной технике, автоматике и вычислительной технике, в частности при определении координат объектов или при слежении за ними.

Известны фотоэлектрические сканирующие, преобразователи, содержащие осветитель, оптическую систему, сканистор, подк.шоченный к дифференцирующему усилителю и задающему генератору, выходс1ми подключенному к преобразователю и триггеру управления, схему И, выходом соединенную с триггером управления, а входами с преобразователем и усилителем-формирователем, входом соединенным с дифференцирующим усилителем flj.

Недостатком зтого устройства является низкая чувствительность и точность преобразования, обусловленная как испо.пьзованием одного вида развертывающего напряжения, так и неполным набором узлов для выделения полезного сигнала, пропорционального величине оптического коэффициента отражения в .любой точке считываемого объекта.

«Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фотоэлектрический сканирующий преобразователь , который содержит осветитель, оптическую систему, сканистор, подключенный к дифференцирующему усилителю, блок вычитания, соединенный со входом формирования выходного сигнала, другой вход которого через усилитель-формирователь подк.гпочен к генератору низкочастотного напряже10ния, генератор высокочастйтного напряжения, разнополярные пиковые детекторы, соединенные с дифференцирующим усилителем и блоком вычитания, и суммирующий элемент, выход которого под15к.пючен к сканистору, а входы соответственно к генераторам высокочастотного и низкочастотного напряжений.

Повышенная чувствительность преобразования известного устройства,

20 обусловлена применением в устройстве комбинированного развертывающ1вго напряжения, позволяющего во столько раз повысить амплитуду сигнала во сколько крутизна фронта высокочастот25ного сигнала больше крутизны фронта низкочастотного сигнала, что позволяет регистрировать намного меньшие световые сигналы, попадающие на фоточувствительную поверхность сканистора C2J.

30 Недостатком известного устройств является зтсутствие синхронизации работы генераторов низкочастотного и высокочастотного напряжений, что усложняет В1ллеление и формирование чыходныА сигналов и не позволяет по лучить лс)статочную точность работы всего устройства. К тому же в устройстве нет необходимого набора узлов для выделения с достаточной точ ностью полезного сигнала, пропорцио нального величине оптического коэффициента ртражения в любой точке считываемого устройства. В известном устройстве не принят мер для снижения указанных вредных воздействий и вследствие этого не обеспечивается точность, достаточная для использования устройства в качестве измерительного или же в ка честве устройства считывания графических образов достаточно сложной конфигурации. Целью изобретения является повышение надежности устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее освети тель, оптическую систему, сканистор, подключенный к дифференцирующему усилителю, блок вычитания, соединенный с входом блока формирования выходного сигнала, другой вход которого через усилитель-формирователь подключен к генератору низкочастотного напряжения, генератор высокочастотного напряжения и разнополярные пиковые детекторы, соединенные с дифференцирующим усилителем и блоком вычитания , первый сумматор, выход которого подключен к сканистору, а выходы соо.тветственно к генераторам высокочастотного и низкочастотного напряжений, введены второй сумматор и интегриру щий усилитель , вход которого соедин с суммирующим элементом, а выходы с осветителем и первым входом второ сумматора, вторым входом подключенного к сканистору, а выходом к дифференцирующему усилителю, причем входы генераторов низкочастотного и высокочастотного напряжений объединены и подключены к усилителюформирователю. На чертеже представлена структур ная схема предлагаемого, устройства. Устройство для считывания информации содержит осветитель 1, оптическую систему 2, сканистор 3, дифф ренцирующий усилитель 4, блок 5 вычитания, блок 6 формирования выходного сигнала, усилитель-формировате 7, генератор 8 низкочастотного напряжения, генератор 9 высокочастотного напряжения, пиковые детекторы 10 и 11, сумматоры 12 и 13, и интег рирующий усилитель 14. Сканистор 3 подключен к дифференцирующему усилителю 4. Блок 5 вычитания соединен со входом блока 6 формирования выход.ного сигнала, другой вход которого через усилительформирователь 7 подключен к генератору 8 низкочастотного напряжения. Пиковые детекторы 10 и 11 соединены с дифференцирующим усилителем 4 и блоком 5 вычитания. Входы первого сумматора 12 подк-лк.чены к генераторам 8 и 9 низкочастотного и высокочастотного напряжений соответственно, входы которых объединены. Выход первого сумматора 12 подключен к сканистору 3 и входу интегрирующего усилителя 14, выходами соединенного с осветителем 1 и первым входом второго сумматора 13, второй вход которого подключен к сканистору 3, а выход к дифференцирующему усилите лю 4, Устройство для считывания информации работает следующим образом. Графическое изображение, освещаемое осветителем 1, проецируется оптической системой 2 на фоточувствительную машину сканистора 3. Низкочастотное развертывающее напряжение, снимаемое с выхода генератора 8, складывается в первом сумматоре 12 с высокочастотным импульсным напряжением генератора 9 и подается на фоточувствительную шину сканистора 3. В результате сложения развертывающего напряжения генераторов 8, 9 и распределенндго вдоль делительной шины напряжения сг ещения (и см) , образуется граница нулевого потенциала (нулевая линия), которая под воздействием высокочастотного напряжения совершает симметричные колебания, причем центр симметрии колебательного движения под влиянием низкочастотного развертывающего напряжения перемещается вдоль всего сканистора. За период изменения высокочастотного напряжения на выходе дифференцирующего усилителя образуются два импульса положительной и отрицательной полярности,амплитуды которых пропорциональны скорости развертки и освещенности опрашиваемого участка сканистора. При равенстве освещенностей амплитуды этих импульсов одинаковы. ai Благодаря присутствию низкочастотного развертывакидего напряжения следующий импульс высокочастотного напряжения производит опрос нового участка сканйстора, смещенного от-, носительно первого участка опроса на установленную величину. В этом случае амплитуда второго импульса дифференцирующего усилителя также пропорциональна скорости развертки

и освещенности второго опрашиваемого участка сканистора. Если освещенность участка сканистора, опрашиваемого вторым импульсом бо-:ьше (или меньше) освещенности участка сканистора, опрашиваемого первьпи импульсом то на пропорциональную величину изменится и амплитуда импульса на выходе дифференцирующего усипи еля.

Аналогично производится опрос остальных, участков сканистора. Таким образом, в результате опроса с выхода дифференцирующего усилителя 4 импульсные сигналы поступают на входы двух пиковых детекторов 10 и 11 положительной к отрицательной полярности. На выходах пиковых детекторов образуются сигналы,- амплитуда которых равна амплитуде импульсов, снимаемых с дифференцирующего усилит ля 4, Сигналы с выходов пиковых детекторов 10 и 11 поступают иа соответствующие входы блока 5 вычитания,, на выходе которого образуются положительные импульсы. В качестве измерительного используется импульс положительной полярности, соответствующий переднему фронту высокочастотного импульса генератора 9, который вместе с отсчетным импульсом, снимаемым с усилителя-формирователя, поступает на вход блока 6 формрования выходного сигнала. На выходе блока 6 образуется полезный сигнал, пропорциональный разности временных интервалов между измерительным и отсчетным импульсами.

Одной из особенностей функционирования устройства является то, что работа генераторов 8 и 9 синхронизируется управляющим сигналом усилите ля-формирователя 7 (в схеме известного устройства связь генераторов по входги отсутствует). Вследствие этого, длительность сигнала, пропорциональная разности временных интервалов между измерительным и отсчетным импульсами,при одинаковых освещенностях опрашиваемых участков всегда одинакова, чего нельзя сказать о схеме известного устройства, где точность преобразования при тех же условиях освещенности зависит от соотношения частот генератора высокочастотного напряжения и частотой отслеженных импульсов. В схеме известногр устройства подобная точность преобразовани может быть получена при частоте работы генератора высокочастотного напряжения , где - граничная частота работы дифференцирующего усилителя (она лежит в пределах 2-3 МГц), что для сканистора неприемлемо.

Другой важной особенностью работы предлагае1 ого устройства является наличие контура обратной связи, осуществляемого посредством двух введенных узлов - интегрирующего усилителя 14 и второго сумматора 13, с помощью которых осуществляется стабилизация режима работы всего устройства, а, следовательно, и повышение точности преобразования В самом деле, амплитуда импульсов на выходе сканистора пропорциональна освещенности опрашиваемого участка сканисто0ра (а, следовательно, и яркости осветителя 1) и величине распределенного вдоль делительной шины сканистора напряжения смещения. Любые изменения параметров осветителя-и источника

5 смещения приводят к изменению амплитуды сигнала на выходе сканистора, а значит и длительности выхсдногс сигнала устройства. В схеме известного устройства не принято мер, устраняющих влияние указанных источни- . ков ошибки.

Произведем оценку экономической эффективности от использования предлагаемого устройства. Сумма затрат

5 на изготовление устройства складывается из стоимости комплектующих элементов схемы, затрат на изготовление и наладку входящих узлов. Предлагаемое устройство отличается от

0 известного наличием двух.узлов, стойкость которых не превышает 5% стоимости всего устройства, и таким образом е приводит к существенному удорожанию устройства. Однако

5 существенное повьаиение точности преобразования, обусловленное использованием дополнительных узлов, делает устройство достаточно универсальным и эффективным при использовании в тех случаях, когда от подобных устройств требуется высокая точность работы.

Формула изобретения

Устройство для считывания информации, содержащее осветитель, оптическую систему, сканистор, подключенный к дифференцирующему усилителю, блок вычитания, соединенный с входом блока формирования выходного сигнала, другой вход которого через усилитель-формирователь подключен к генератору низкочастотного напряжения , генератор высокочастотного напряжения и разнополярные пиковые детекторы, соединенные с дифференцирующим усилителем и блоком вычитания, первый Сумматор, выход которого подключен к сканистору, а входы - соответственно к генераторам высокочастотного и низкочастотного напряжений, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит второй сумматор и интегрирующий усилитель, вход которого соединен с суммирующим усилителем, а выходы - с осветителем и первым входом второго сумма тора, второй вход которого соединен с сканисго| ом, а выход подключен к дифференцкрующему усилителю, входы генераторов низкочастотного и высокочастотного напряжений объединены и подключены к усилителю-формирователю.

Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР I 528587, кл. G 06 К 11/02 , 1974.

2.Авторское свидетельстьи СССР 488232, кл. G Об К 11/00, 1974 (прототип).

сэ

1

3

а

Оси

0

0

12

в