Способ выделения признаков при распознавании рисунков из электропроводящих элементов сенсорным полем

(5)5 6 06 К 9/3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ ТИ лектромеханик 00, опублик. 1975(57) Изобретенвычислительнпользовано длраспознаванижащих электпри функцион(71) Московский институти автоматики%3876981, кл. 6 06 К 9Патент ЯпонииКт 51-12487, кл. 8 06 К 9/00, опублик. 1976 ДЕЛЕНИЯ ПРИЗНАКОВ ВАНИИ РИСУНКОВ ИЗ ОДЯЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЛЕМие относится к автоматике и й технике и может быть ися выделения признаков при и объектов и рисунков, содерические цепи, излучающие ировании в приповерхностИзобретение отчосится к автоматике и технической кибернетике и может быть использовано для выделения признаков при распознавании объектов и рисунков,.содержащих электрические цепи и излучающие при своем функционировании в приповерхностном к объекту и рисунку пространстве электромагнитные сигналы,Такими объектами могут являться, например, специальные метки или знаки, выпалл не н н ые в виде электроп ро водя щего рисунка на диэлектрической подложке, карта участка местности, характерные линии и элементы которой выполнены металлизированными, а также электронные блоки, узлы, модули, использующие рисунок электроном к объекту и рисунку пространстве электромагнитные сигналы. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности определения местоположения и вида дефектов электронных схем, использующих рисунок электропроводящих элементов в качестве соединительного монтажа. В способе с помощью сенсорного поля разбивают поверхность рисунка на локальные зоны по строкам и столбцам прямоугольной матрицы путем совмещения поверхности рисунка с матричным сенсорным полем, ориентируют при этом строки и столбцыматрицы локальных зон рисунка в направлении преимущественно ориентации электропро-водящих элементов рисунка путем взаимно-3 го поворота плоскости рисунка и сенсорного поля, преобразуют сигналы электромагнитного поля в индуцированные сигналы, кото- С рые суммируют независимо по строкам и столбцам матрицы. 9 ил. проводящих элементов в качестве соединительного монтажа печатной платы.Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения возможности определения местоположения и вида дефектов электронных схем, использующих рисунок электропроводящих элементов в качестве соединительного монтажа,На фиг. 1 и 2 приведены примеры рисунков из электропроводящих элементов (печатных проводников и контактных площадок печатных плат); на фиг, 3 и 4 - рисунки слоев сенсорного поля, реализованного в виде двусторонней печатной платы, с помощью которого осуществляется преобра1709360 андура еда ктор аказ 4 ВНИСоставитель А. РомановТехред М.Моргентал Корректор О. Кравцо Тираж ПоднисноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагариназование электромагнитных сигналов, возбуждаемых локальными зонами рисунка, в индуцированные сигналы, на фиг, 5 - совмещенный рисунок сенсорного поля и электропроводящих элементов для случая, когда 5 не выполнено условие согласованной ориентации строк и/или столбцов матрицы локальных зон рисунка и матрицы элементов сенсорного поля с направлением преимущественной ориентации электропроводя щих элементах рисунка; на фиг: б и 7 - совме.ценные рисунки сенсорного поля и электропроводящих элементов для случая,. когда выполнено условие согласованной ориентации строк и/или столбцов матрицы 15 локальных зон рисунка с направлением преимущественной ориентации электропроводящих элементов рисунка; на фиг. 8 - совмещенное иэображение двумерной электронной структуры (электронного узла 20 с электрорадиоэлементами, выполненного нэ печатной плате) и сенсорного поля, при выполнении условия согласования направления строк и/или столбцов матрицы с направлением преимущественной ориен тации электропроводящих элементов рисунка; на фиг. 9 - блок-схема устройства, обеспечивающего реализацию предлагаемого способа.Предлагаемый способ включает сле дующую последовательность. операций; разбивку поверхности рисунка из электропроводящих элементов на локальные зоны по строкам и столбцам прямоугольной матрицы путем совмещения поверхности 35 рисунка с поверхностью сенсорного поля; ориентацию строк и столбцов матрицы локальных зон рисунка в направлении преимущественной ориентации электропроводящих элементов рисунка; форми рование в электропроводящих элементах рисунка последовательности контрольных сигналов; преобразование сигналов электромагнитного поля, возбуждаемых локальными зонами рисунка, в индуцированные 45 сигналы; формирование для двух взаимно ортогональных направлений (по осям Х и У) двух групп функциональных сигналов. путем суммирования индуцированных сигналов в каждой строке и каждом столбце 50 матрицы, нормализацию функциональных сигналов; формирование сигналов признаков путем интегрирования нормализованных функциональных сигналов групп в течение фиксированного времени 551 ф=п х Тгде Тк - период формирования последовательности контрольных сигналов, а п=1,2, ,Предлагаемый способ выделения признаков при распознавании рисунков из электропроводящих элементов реализуется следующим образом,На фиг. 1 приведен рисунок печатного монтажа электронагревателя специальной формы, а на фиг. 3 - рисунок печатного монтажа одного из слоев печатной платы. Из этих рисунков видно, что разводка печатных проводников рисунка осуществлена по двум ортогональным направлениям - координатным осям Х и У, что характерно чаще всего для автоматизированного метода трассировки соединений. В общем случае, направления разводки печатных проводников могут быть произвольными, При подведении к электропроводящим элементам контрольных сигналов направление их распространения будет совпадать с направлением преимущественной ориентации печатных проводников,Таким образом, для рисунков, приведенных на фиг, 1 и 2, за направление преимущественного распространения контрольных сигналов принимается направление одной из координатных осей Х (или У),Выполнение операций способа обеспечивается с помощью сенсорного поля, реализованного на основе двусторонней печатной ипата, слои Я 1 и Я 2 которой изображены на ф.г. 3 и 4.Сенсорное поле представляет собой прямоугольную матрицу чувствительных к электромагнитному полю элементов - двухзаходных плоских спиральных индуктивных элементов, которые соединены между собой через контактные площадки, расположенные в центральной части этих элементов, и металлизированные отверстия, выполненные в контактных площадках (нэ фиг, 1 и 2. отверстия не изображены),Благодаря этому обеспечивается такое соединение этих элементов .одежду собой, что образуются электрически разобщенные между собой цепочки спиральных индуктивных элементов по строкам и столбцам матрицы.Каждый чувствительный элемент сенсорного поля представляет собой, по существу, две двухслойные катушки индуктивности, "вложенные" друг в друга и электрически разобщенные между собой, причем одна из катушек предназначена для преобразования сигналов электромагнитного поля по строкам, а другая - по столбцам матрицы,НаправленИя "закрутки" витков спиральных элементов на слоях 51 и Я 2 выбраны такими, чтобь 1 обеспечить согласованное включение плоских индуктивных элементов, благодаря чему обеспечивается их максимальная чувствительность к электро- магнитному полю в локэл-ных зонах,5 10 15 20 25 3035 О 3 (т)Ох (1) = иНормф)ОИ(т)=Нормализация функциональных сигналов позволяет исключить влияние внешних Операция разбивки поверхности рисунка из электропроводящих элементов на локальные эоны по строкам и столбцам матрицы осуществляется путем совмещения поверхностей рисунка и сенсорного поля (см. фиг. 5).При этом определенные участки рисунка (локальные эоны) будут перекрываться соответствующими спиральными индуктивными элементами сенсорного поля, т,е. фактически происходит разбивка рисунка по элементам прямоугольной матрицы гп х и элементов.Строки матрицы с левой стороны обозначены символами Д 1-Д 8, с правой стороны - символами С 1 - С 8, а столбцы матрицы обозначены сверху символами В 1-В 14, а снизу - символами А 1 - А 14, т,е. матрица имеет в=8 строк и п=14 столбцов, т,е. с ее помощью можно осуществить разбивку поверхности рисунка на гп х п=112 локальных зон.Размерность прямоугольной матрицы по строкам и столбцам определяется конкретными классами рисунков.Фиг. 5 иллюстрирует случай разбивки поверхности рисунка при несогласованной ориентации строк и столбцов матрицы с направлением преимущественной ориентации электропроводящих элементов рисунка.Ориентация строк и столбцов матрицы локальных зон рисунка в выделенном направлении преимущественной ориентации элементов рисунка осуществляется за счет взаимного поворота рисунка и сенсорного поля до полного совпадения указанного направления с направлением строк и столбцов матрицы.Фиг, б и 7 иллюстрируют случай необходимой ориентации локальных зон для двух рисунков электр( проводящих элементов (печатного монтажа).Операция формирования в электропроводящих элементах рисучка последовательности контрольных сигналов заключается в следующем.К контактным площадкам рисунка электропроводящих элементов (на фиг. 1 и 2 контактные площадки выполнены соответственно прямоугольной и круглой формы) с помощью контактных подводящих элементов (контактных штырей, игл, разъемов) от генератора стимулирующих сигналов (не показан) подводятся контрольные сигналы (синусоидальной формы, в виде импульсных последовательностей или другой формы в зависимости от конкретной области применения способа или вида рисунка).В результате электропроводящие элементы рисунка возбуждают в приповерхно 40 45 50 55 стном к рисунку пространствесигналы элек- - тромагнитного поля, характер которого однозначно зависит как от вида контрольных сигналов, так и от вида рисунка (конкретной картины расположения электропроводя щих элементов на плоскости).Операция преобразования сигналов электромагнитного поля, возбуждаемых локальными зонами рисунка, в индуцированные сигналы осуществляется спиральными индуктивными элементами сенсорного поля, В каждом таком элементе индуцируются электрические сигналы Оху 1 (т) определенной формы, амплитуды и длительности. Указанные сигналы содержат информацию о расположении и конфигурации электропроводящих элементов рисунка для каждой локальной зоны.Операция формирования для двух взаимно ортогональных направлений (по осям Х и У) двух групп функциональных сигналов осуществляется путем суммирования в каждой строке и каждом столбце матрицы индуцированных сигналов)=11=вОф(С) = Я О", (т) 0=1-и) Суммирование индуцированнцхсигналов по строкам и столбцам матрицы осуще-, ствляется за счет того, что спиральные индуктивные элементы соединены в последовательные индуктивные цепочки в каждом столбце и каждой строке матрицы.Функциональные сигналы признаков нормируются.Выбор того или иного способа выделения сигнала нормирования из выше указанных зависит от конкретных областей применения предлагаемого технического решЕния.Нормелйзация функциональных сигналов производится путем деления текущих уровней сигналов Оф (т) и 0 (т) на соответствующий сигнал. нормирования Онорио или Онорио, в результате чего формируются нормализованные функциональные сигналы групп:17093 б 0 контрольные сигналы, благодаря которым в 5 приповерхностном к печатной плате пространстве возбуждаются сигналы злектро 10 в соответствующих столбцах и строках мат 15 рицысенсорного поля сигналы признаков будут отличаться от эталонных,сфОЯ = ГОх (1)с 3 с и1 о1 фО О (т)Д,20 25 30 35 40 45 50 55 условий, при которых осуществляется способ (колебания диэлектрической и магнитной проницаемости, зависящей от температуры и влажности, расстояния плоскости рисунка от плоскости сенсорного поля и от других внешних факторов),Заключительная операция состоит в том, что интегрируют нормализованные функциональные сигналы групп Оф (т) и О (1) в течение фиксированного времени тф=п х Т, где Тк - период формирования полного набора контрольных сигналов, а п=1,2,и формируют сигналы признаков Полученные сигналы признаковОх (1=1 - щ) и Щ =1 - и) содержат однозначную информацию о характере и типе рисунка из электропроводящих элементов.Сигналы ОЯ и ОД формируются в видепостоянных уровней и могутиспользоваться на этапе распознавания рисунка путемсравнения с совокупностями эталонных сигналов ОЯ и ОЯ, характеризующих тот илииной класс рисунка.Предлагаемый способ может быть использован и для определения местоположения и вида дефектов плоскостныхэлектронных структур (схем, блоков, узлов,модулей и т.п.), использующих рисунокэлектропроводящих элементов в качествесоединительного монтажа,При этом операции способа производятся аналогично операциям над рисункомпечатной платы, являощимся соединительным монтажом плоскостной электроннойструктуры, например узлом, конструктивнофункциональным модулем.На фиг, 8 показан совмещенный рисунок конструктивно-функционального модуля и сенсорного поля, причем одна изсторон печатного монтажа (где отсутствуютэлектрорадиоэлементы) обращена к плоскости сенсорного поля. Между сенсорным полем и печатной платой должна находитьсятонкая изолирующая прокладка (не показана), В нижней части конструктивно-функционального модуля изображен разъемныйсоединитель, к которому подводится ответная часть - розетка (не показана), через которую на конструктивно-функциональныймодуль поступает набор контрольных (тестовых) сигналов. В результате работы элементов конструктивно-функционального модуля в проводящих дорожках платы формируются магнитного поля, которые индуцируют в сенсорных локальных зонах поля соответствующие сигналы, которые в дальнейшем преобразуются аналогично описанным операциям способа.При возникновении дефекта в электронной схеме(обрыв, короткое замыкание и др.) По номеру столбца и строки можно однозначно определить местоположение неисправного злектрорадиоэлемента (в том случае, если он работает независимо от других элементов схемы модуля) и характер неисправности (по степени отличия сигналовпризнаков от эталонных сигналов),Например, при коротком замыкании токи в злектропроводящих дорожках рисункарезко возрастают, при обрыве - отсутствуют, что приводит к соответствующим изменениям уровней сигналов признаков,Предлагаемый способ определенияместонахождения и вида дефектов электронных узлов может применяться как самостоятельно для- отдельных классовэлектронных структур (с функциональнойнезависимостью отдельных цепей электрической схемы модуля), так и в сочетании сдругими способами определения неисправностей, что позволяет более точно класси-фицировать дефект.На фиг. 9 приведена обобщенная блоксхема устройства, позволяющего реализовать предположенный способ выделенияпризнаков при распознавании рисунков изэлектропроводящих элементов.Устройство содержит объект 1 контроля(рисунок из электропроводящих элементовили пл скостную электронную структуру,например конструктивно-функциональныймодуль, выполненный на печатной плате),совмещнный с сенсорным полем 2, которое ори. нтировано с учетом напра аленияпреимущественной ориентации электропроводяьцих элементов рисунка 1.Устройство содержит также генератор 3стимулирующих сигналов, подключенный кблоку 4 управления и синхронизации, который подключен одними из своих выходов к разъемному соединителю (непоказан) или другим средствам контактирования с электропроводящими элементами объекта 1, а другими - к управляющим и5 10 15 О Формула изобретения Способ выделения признаков при распознавании рисунков из электропроводящих элементов сенсорным полем, основанный на формировании в электропроводящих элементах рисунка последовательности контрольных сигналов, преобразовании сигналов электромагнитного поля, возбуждаемых в приповерхностном пространстве рисунка, в индуцированные сигналы и формировании сигналов признаков. о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения определения местоположения и вида дефектов электронных схем, использующих рисунок электропроводящих элементов в качестве соединительного монтажа, разби вают поверхность рисунка на локальные зоны по строкам и столбцам прямоугольной матрицы путем совмещения поверхности рисунка с поверхностью сенсорного поля, ориентируют при этом строки и столбцы мат рицы локальных зон рисунка в направлениипреимущественной ориентации электроп ро водящих элементов рисунка путем взаимного поворота рисунка и сенсорного поля, а сигналы признаков формируют в виде двух групп функциональных сигналов путем суммирования, нормализации и интегрирования индуцированных сигналов в локальных зонах рисунка независимо в каждой строке и каждом столбце матрицы в течение фиксированного времени т =и х Т, где Т - период формирования последовательности контрольных сигналов, п=1,2 синхрониэирующим входам остальных блоков и узлов устройства.Выходы строк и столбцов матрицы сен- .сорного поля 2 (на фиг, 3 и 8 обозначены какА 1-А 14, В 1-В 14, С 1-С 8, Д 1 - Д 8) подключены к входам блоков 5 и 6 выделения сигнанияО,оР иО Р и х мблоков 7 и 8 нормализации функциональных сигналов 0 (т) и Оф), выходы которыхсоединены с блоками 9 и 10 интегрирования.Устройство (фиг. 9), реализующее способ выделения признаков при распознавании рисунков из электропроводящих элементов, работает следующим образом.Генератор 3 стимулирующих сигналовчерез блок 4 управления синхронизации иуправления задает через. соединительныеэлементы (разъемный соединитель) в электропроводящих элементах рисунка- объекта1 контроля контрольные сигналы ( в случаеэлектронного блока или узла -тестовые сигналы).В приповерхностном к объекту 1 пространстве локальными зонами рисунка воз буждаются сигналы электромагнитногополя, которые индуцируют по строкам истолбцам матрицы сенсорного поля функциональные сигналы Оф(с) и Оф(1).Блоки 5 и 6 выделяют сигналы нормироО норм О нормкаждого столбца матрицы, уровни которыхзапоминаются в памяти этих блоков (например, в аналоговой памяти).После выделения сигналов нормирования блок 4 управления формирует командуна запуск блоков 7 и 8 нормализации, которые осуществляют нормализацию (деление)функциональных сигналов 0 (1) и 0 (1) на0 норм 0 нормформируют на своих выходах нормализованные сигналы О (т) и бу (1).Одновременно с запуском блоков 7 и 8производится запуск блоков 9 и 10 интегрирования, которые осуществляют интегрирование сигналов 0 (с) и 0 (с) в течениевремени 1 ф=п х Т, где Т - период формирования полного набора контрольных сигналов,В результате интегрирования на выходах блоков 9 и 10 формируются сигналыпризнаков 0 х (1=1-гп) и Оу Ц=1-п), которые могут быть представлены в аналоговойили цифровой форме,По окончании времени 1 ф блок 4 управления по отдельному выходу формирует сигнал готовности Огот, по которому значения сигналов признаков передаются во внешнее по отношению к данному устройство распознавания или ЭВМ, в котором осуществляется обработка сигналов признаков и распознавание рисунков из электропроводящих элементов и/или распознавание местоположения и вида дефектов плоскостных электронных структур, использующих рисунок электропроводящих элементов в качестве соединительного монтажа.Поскольку предлагаемый способ можно использовать для выделения признаков разлйчных объектов контроля (рисунков из электропроводящих элементов, а также плоскостных электронных структур), то расширяется область применения по отношению к известному. техническому решению, область применения которого ограничена только рисунками из электропроводящих элементов.. ЙММФ,фй 3 Йфайф.В гмВ ьа ФЪ ев ШаР М ФФ 44 иЛ м аефи, 5 4 Й 4 М 33 й 3.