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

1

Изобретение относится к автоматике .и вычислительной технике, в частности к устройствам ввода графической информации в ЭВМ.

По основному авт. св. № 75б38 известно устройство для считывания графической информации, содержащее планшет, визир-излучатель с блоком запуска, .точечные приемники ультразвука, Q

соединенные с усилителями, генератор опорных сигналов, групповой счетчик, блок вывода кодов, формирователи опор ных меандров, фазосдвигатель, триггеры вычитания частот, подключенные к 15 групповому счетчику, усилителям и формирователям опорных меандров, групповые интеграторы, соединенные с групповым счетчиком, делитель частоты, подключенный к схеме запуска визира- 20 излучателя и к формирователям опорных меандров, и сумматор, подключенный к выходам групповых интеграторов и к

1входу блока вывода кодов.

Однако такое устройство не исключает выдачу неправильных кодов при ошибке в определении расстояний от центра визира-излучателя до приемников ультразвука по причине внешних помех, например при случайном блокировании рукой оператора ультразвукового сигнала на пути от визира-излучателя до приемника или при большом скачке напряжения питания, а также при ошибке в определении тех же расстояний или при вычислении по этим расстояниям координат точек кодируемого объекта из-за сбоя.внутри устройства по любым другим причинам.

Цель изобретения - повышение точности считывания графической информации, т. е. полное исключение ошибок кодирования из-за внешних помех и внутренних сбоев при вычислении координат.

Эта цель достигается тем, что в устройство введены контрольный излучатель, соединенный с блоком запуска 3976 визира-излучателя, интегрирующий элемент, подключенный к генератору опорного сигнала, контрольный триггер вычитания частот, соединенный с интегрирующим элементом и формирователем опорных меандров, контрольный приемник, подключенный к контрольному триггеру вычитания частот,-блок следящего интегратора, соединенный с групповым счетчиком, сумматором и блоком вывода кодов, и последовательно подключенные .регистр сдвига, соединенный с сумматором, контрольный сумматор, другой вход которого подключен к сумматору, и блок .сигнализации, соединенный с блоком вывода кодов. С помощью контрольного сумматора неггрерывно в процессе работы устройства проверяется равенство параллелограмма : сумма квадратов всех сторон параллелограмма должна равняться сумме квадратов всех его диагоналей. Сторонам параллелограмма приравнены расстояния от центра визира-излучателя до двух приемников ультразвука, ис-зз пользуемых при вычислении одной из координат. PaccJoяниe между этими приемниками ультразвука равно диагонали параллелограмма. Половина второй диагонали равна расстоянию от центра визира-излучателя до третьего приемника ультразвука, помещенного на одной прямой с первым и вторым приемникамина равном удалении от них. Квадраты всех этих расстояний вычисляются в изЪестном устройстве. Если допускается .ошибка в-определении квадрата хотя бы одного из трех расстояний (т. е. ошибка в определении координат х и у выражаемых через квадраты этих рабстоя НИИ), то в блок вывода кодов немедлен но поступает сигнал запрета от блока сигнализации, соединенного с контроль ным сумматором, и, кроме того, срабатывает звуковая сигнализация.Поскольку для вычисления координат использованы только два приемника ультразвука, а третий приемник выполняет только контрольную функцию, для вычисления второй координаты применен блок . следящего интегратора, входными вели чинами для которого является известная первая координата и одно из расстояний от центра визира-излучателя до приемника ультразвука. Для правильного функционирования контрольного сумматора необходимо, чтобы расстояние от центра визира-излучателя до приемника ультразвуков 5 были измерены в строго определенном масштабе. Такое измерение обеспечивает расположение контрольного излучателя и контрольного приемника ультразвука на фиксированном расстоянии друг от друга. На чертеже дана схема предлагаемого устройства. Устройство включает планшет 1 , виаир-излучатель 2,триточечных прием„ика 3 ультразвука на рабочем поле планшета, генератор k опорных сигнаj,oB, два формирователя 5 опорных меандров, один из которых подключен к выходу фазосдвигателя 6, присоединенного, параллельно с другим формирователем опорных меандров, к выходу генератора опорных сигналов. Делитель 7 частоты опорных сигналов подключен к выходу одного из формирователей 5 опорных меандрови к входу блока 8 запуска визира-излучателя. Выходы усилителей 9, соединенных с приемниками ульт развука, объединены и подключены к входам.двух триггеров 10 вычитания частот, другие входы которых соединеЙь с выходами формирователей 5 опорных меандров. Входы группового счетчива 11 присоединены к выходам триггеров 10, а выходы счетйика подключены к управляющим входам усилителей 9 и входу группового интегратора 12, выход которого соединен с блоком 13 вывода кодов через сумматор 14. Формирователи 15 опорных меандров подключены к промежуточным выходам делителя частоты и к входам двух триггеров 16 вычитания частот, соединенных также с выходами усилителей 9 и входами груп- пового счетчика И. Групповой интегратор 17 подключен к выходу группового счетчика 11 и через сумматор к входу блока 13 вывода кодов. Кроме того, устройство содержит сонтрольный сумматор 18, подключенный к выходу сумматора 1 непосредственно и через регистр 19 сдвига, блок 20 сигнализации, соединенный с выходом контрольного сумматора 18 и с входом блока 13 вывода кодов, и блок 21 следящего интегратора, подключенный к выходу сумматора И, Выходу группового счетчика 11 и .к входу блока 13 вывода кода. В .звукоизолированном месте расположены контрольный излучатель 22 и контрольный приемник 23 ультразвука с усилителем 2, соединенный с контрольным триггером 25 вычитания частот, другие входы которого подключены к выходам формирователя 15 опорных меандров а выход соединен через интегрирующий элемент 26 с генератором 4 опорных сигналов. Устройство работает следующим образом. Объект кодирования крепят на планшете 1. Затем совмещают центр визираизлучателя 2 с фиксированной на планшете точкой О и после этого устанавливают начальные значения расстояний от центра визира-излучателя - точки М - до приемников 3 ультразвука в точ ках П., П, П„ в групповом счетчике 11 и квадратов этих расстояний в груп повом интеграторе 17- Координаты точек кодируемого объекта после указанных операцийвычислены в координатной системе с началом в точке Па,. В процессе обвода визиром-излучате лем линий кодируемого объекта изменяют расстояния (от центра визира до приемников ультразвука) и соответственно изменяют задержки сигналов, по сылаемых визиром-излучателем и обнаруживаемых приемниками. Задержки си1- налов (сдвиги фаз) измеряются относительно опорных меандров, так как блок 8 запуска визира-излучателя соединен с выходом формирователя 5 опорных меандров через делитель 7 частоты. Принятый ультразвуковой сигнал с помощью усилителя 9, включающего настроенный на частоту излучаемых сигналов резонансный усилитель и схему для определения момента перехода усиленного гар монического сигнала через нуль, превращается в периодическую последовательность импульсов длительностью не более 0,2 мкс. Три усилителя 9 по очереди подключаются к триггерам 10 вычитания частот. Причем включение каждого усилителя на одну треть периода группового счетчика 11 производится сигналами этого счетчика, поступающими на управ ляющие входы усилителей. Суммарный ;сигнал на объединенном выходе усилителей представляет собой чередующиес.я пакеты, импульсов, соответствующие трем последовательностям импульсов с равным периодом, но с произвольным фазовым сдвигом импульсов одного пакета относительно импульсов другого пакета Выделение единичных приращений рас стояний протекает следующим образом. При неподвижном визире-излучателе, .например, в начальной точке О, импуль сы 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 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 пары состояний приемника ультразвука. А именно, каждый новый пакет 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 доit соответствует состояние триггера О (пусть при этом каждый импульс пакета совпадает с нижним запрещающим уровнем меандра}. Частота импульсов в пакетах оказывается в целое число раз ниже частоты опорных м)еандров из-за делителя частоты, включенного между формирователем 5 и схемой запуска визира-излучателя. Это не влияет на работу триггеров вычитания частот, но в то же время позволяет излучать ультразвук 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 групповом счетчике на один период работы и срав ниваются с соответствующими парами состояний триггеров в последующем периоде работы счетчика. При неподвижном визире-излучателе состояния: триггеров периодически повторяются, при этом в счетчике не выделяются единичные приращения расстояний. Если визиризлучатель смещают из начальной точки настолько, что изменение вфазовом сдвиге импульсов какого-либо пакета на выходе усилителей относительно меандров оказывается равным четверти периода следования меандров, то один из триггеров обязательно переключается импульсами из этого пакета в другое состояние по сравнению с состоянием того же триггера, определенным до смещения визира-излучателя. А имен но, раз отрезок времени между фронтами двух опорных меандров равен одной четверти периода следования их, тона запрещающих входах одного из триггеров 10 к моменту прихода переключающего импульса этого пакета обязатель.но происходит смена сигналов - прямого на инверсный. Если состояние триггера 10 не повторяется по сравнению с определенным ранее на один период работы счетчика, то групповым счетчиком выделяется при ращение соответствующего расстояния по следующему правилу. Сумма по модулю 2 предшествующего 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 триг геров 10 дает единичное приращение расстояния противоположного знака. В случае одновременного выделения приращений с различными знаками они взаимно уничтожаются. Два формирователя 15 опорных меанд ров и два триггера 16 вычитания (асто по схемам и выполняемым функциям иден 5ИЧНЫ формирователям 5 и триггерам 10 Различны лишь частоты сигналов на вхо дах и выходах формирователей 15 и 5, поскольку формирователи 15 запускаются сигналами с промежуточных выхадов делителя 7 частоты, вход которого-присоединен к выходу одного из формирователей 5. Фазовый сдвиг на -jf 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 выделить крупные приращения тех же расстояний, измеряемые целым числом единичных приращений, равйым коэффициенту деления частоты при получении низкочастотных меандров из высо кочастотных опорных меандров. 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 единственного сумматора и регистра сдвига, в которой циркулируют расположенн1Де друг за другом коды расстояний, представляющие собой суммы крупных приращений этих расстояний, добавляемые к начальным значениям расстояний, устанавливаемым 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 единственного сумматора и регистра сдвига. Периоды циркулирования кодов в интеграторах 12 и 17 и счетчике 1Г одинаковы и равны периоду опроса усилителей 9. Число разрядов кодов в интеграторах и в счетчике одинаково. Интеграторы работают следующим образом. При каждом изменении расстояния на единичное приращение происходит однократная передача соответствующего кода с учетом знака приращения из группового счетчика в групповой интегратор 12. Тем семым интегратор 12 накапливает мелкие приращения квадратов расстояний, которые располагаются в регистре интегратора друг за другом в виде последовательных кодов. При каждом изменении расстояния на крупное приращение происходит однократная передача соответствующего кода с учетом знака крупного приращения из группового счетчика в групповой интегратор 17. Тем самым интегратор 17 накапливает крупные приращения квадратов расстояний. Одновременно с выделением крупного приращения квадрата расстояния производится установка нуля в соответствующей части регистра группового интегратора 12. Эта операция необходима потому, что в предлагаемом устройстве точные значения квадратов расстояний получают путем сложения соответствующих кодов из интеграторов 12 и 17, Tj,..e. сложения мелких и крупных приращений квадратов расстояний , с помощью сумматора 1 . Дополнительное включение в состаб предлагаемого устройства контрольного сумматора 18, регистра 19 и блока 20 сигнализации позволяет осуществлять непрерывный контроль вычисления квадратов расстояний. Величины, используемые для контроля, уже вычисляются в известном устройстве. Разность этих величин определяется с помощью контрольного сумматора, на один вход которого поступает сигнал непосредствен но с выхода сумматора И, а на другой вход - сигнал с выхода регистра сдвига, в котором.этот сигнал был задержан на треть периода работы устройства.

Если допускается ошибка в определении, квадрата хотя бы одного из трех 15 расстояний, то в блок вывода кодов немедленно поступает сигнал запрета от блока сигнализации, соединенного с контрольным сумматором. Восстановление работоспособности устройства про-20 изводится при положении визира в точке О путем установки начальных значений расстояний, и их квадратов в счетчике 11 и интеграторе 17. Поскольку для вычисления координат 25 в предлагаемом устройстве использованы только два приемника ультразвука, а третий приемник выполняет только контрольную функцию, для вычисления координаты применен блок 21 следящего интегратора. Входными величинами для блока следящего интегратора является известная координата х и одно из расстояний от центра визира-излучателя до приемника ультразвука. Поэтому входы следящего -интегратора соединены как с Выходом сумматора Ц, так и с выходом группового счетчика. Действие контрольного канала основывается на регулировании частоты сигналов генератора 4 в соответствии со знаком фазового смещения сигналов контрольного приемника относительно опорных меандров. Такое регулирование 1ВОЗМОЖНО в пределах одной длины волны расстоянии от контрольного излуча1теля до контрольного приемника ультраЬвука. После включения устройства в рабо/у триггер 25 устанавливается в одно из двух возможных состояний - О или 1. Состояние триггера соответствус выхода триггера 25 через интегрирующий элемент 2б воздействует на управляющий вход генератора k. Управление частотой сигналов генератора осуществет знаку фазового смещения сигнала контрольного приемника. Пусть, например, состояние О указывает на отрицательное фазовое смещение, при котором на расстоянии от контрольного излучателя до контрольного приемника укладывается расчетное число волн плюс дробная часть волны. Ошибка - дробная часть - устраняется путем уменьшения частоты сигнала генератора t; сигнал ляется, например, путем подведения управляющего напряжения через резистор к коллектору транзистора генератора. Уменьшение частоты сигналов генератора продолжается до тех пор, пока не станет равным нулю фазовое смещение сигналов контрольного приемника относительно опорных меандров. Затем генератор удерживается в состоянии, при котором длина волны .излучаесигнала остается постоянной. Формула изобретения Устройство для считывания графической информации по авт. св. .fP 75638, отличающееся тем, что, с целью повышения точности считывания графической информации, в него введены контрольный излучатель, соединенный с блоком за пуска визира-излучателя, интегрирующий элемент, подключенный к генератору опорного сигнала, контрольный Триггер вычитания частот, соединенный с интегрирующим элементом и формирователем опорных меандров, контрольный приемник, подключенный к контрольному триггеру вычитания частот, блок следящего интегратора, соединенный с групповым счетчиком, сумматором и блоком вывода кодов, и последовательно подключенные регистр сдвига, соединенный с сумматором, контрольный сумматор, другой вход которого подключен к сумматору, и блок сигнализации, соединенный с блоком вывода кодов.