Устройство для считывания графической информации

(51) М. Кл. 22) Заявл 5.07.74(21) 2041547/2 06 К 11/00 явкип исоедин осударственный комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий(23) 11 риоритет Опубл вано 25.0 8. 76 Бюллет бликования описания 3) УЛК 681.327(45) Дат 2) Авторы изобретения В.Я.Зенин, В.А,Маслюков и В.П.Сь ститут технической кибернетики АН Белорусской ССС(71) Заявител 54) УСТ РОЙС О ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОИНФОРМАЦИИ У тво относится к автоматик устимпульеобразоватедем з гх ческимсов.Цельства и и ошение устроиего работы,тво изобретения - у овышение точнос то устроис й информа тем,фическльныйля кот ается эт алости для счит содержит вания, вх тван ал дополнитеод усилите орого подключен генератор цикла и,ну коррек к вычислительной технике, в частности к акустическим устройствам ввода информации в ЭВМ, использующим в качестве звукопроводяшей среды воздух, и может быть применено для полуавтоматического измерения координат линий чертежа и точек трехмер.ных объектов,Известны устройства для считывания графической информации, содержащие электро- акустический преобразователь, соединенный с генератором цикла измерения и акустически связанный с линейными координатными микрофонами, подключенными к соответствующим каналам преобразования, каждый 15 из которых Состоит из последовательно соединенных усилителя, амплитудного дискриминатора, триггера, логического элемен" та "И" и счетчика; дополнительный электро- акустический преобразователь и микрофон аО коррекции, установленные на фиксированном расстоянии друг от друга, блок постоянной памяти, подключенный к одним из входов схемы сравнения, выходы которой соединены с входами реверсивного счетчика, под б ключенного через цифроаналоговый преобразователь к управляющему входу генератора тактовых импульссв, соединенного с одним из входов логических элементов фИфканадов преобразования,Для работы этих устройств необходимарифметический блок-сумматор-вычитатель,осуществляющий алгебраическое суммирование и сложный в изготовлении.Кроме того эти устройства сложны внастройке, вследствие совмещения каналакоррекции с измерительным каналом; характеризуются погрешностями, обусловленными поглощением звуковых колебаний ввоздушной среде и возможными изменениями амплитуды излучаемых электркоррекции соединенный с дополнительнымэлектроакустическим преобразователем,причем разрядные выходы счетчика дополнительного канала преобразования соединены с входами схемы сравнения, Кроме того, в предлагаемом устройстве амплитудные дискриминаторы каналов преобразования содержат последовательно включенныеограничитель сигнала, элемент задержкии пороговый элемент, причем выход огра- щничителя сигнала через пиковый детектори делитель напряжения соединен с одним извходов порогового элемента,Канал коррекции в предлагаемом уст,ройстве работает автономно. Это позволяет 15упростить настройку прибора и увеличитьего быстродействие.Выполнение амплитудных дискриминаторов в каждом канале преобразования по указанной выше схеме делает их адаптивными 20к амплитуде входного сигнала. Это избавляет от погрешностей, связанных с изменением амплитуды принятыми микрофонами сигнала, так как устройство учитывает изменения амплитуды независимо от того, какими причинами они вызваны.На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -рабочее поле устройства для считывания графической информации, общий вид; на фиг. 3 - ЗОфункциональная схема адаптивного амплитудного дискриминатора; на фиг, 4 -временные диаграммы, поясняющие его работу.35Устройство для считывания графической информации содержит электроакустические преобразователи 1 и 2, генератор 3 цикла измерения, генератор 4 тактовых импульсов, микрофоны 5-7, три одинаковых канала пре О образования 8, 9, 10, в которые входят усилители 11-13, амплитудные дискриминаторы 14-16, триггеры 17-19, логические элементы И 20-22 и счетчики 23-25 измерения расстояний, генератор 26 цикла коррекции, блок 2 7 постоянной памяти, схему сравнения 28, реверсивный счетчик 29 и цифроаналоговый преобразователь 30.Амплитудные дискриминаторы 14-16 содержат ( см. фиг. 3 ) ограничитель 31 сигнала 50 по минимуму, линию задержки 32, пороговое устройство 33, пиковый детектор 34 и делитель напряжения 35.Электроакустические преобразователи 1 и 2 формируют кратковременные звуко вые импульсы.Генератор 3 цикла измерения служит для подачи электрических импульсов на электроды электроакустического преобразователя 1. Он может работать.в режиме ге нерирования .одиночных импульсов в моментнажатия кнопки, размещенной на преобразователе 1, либо в автоколебательном режиме с плавно регулируемой частотой повтор.рения цикла измерения.Генератор 4 непрерывно выдает тактовые импульсы для измерения временных интервалов (расстояний по осям Х,У и1), Он выполнен управляемым по частоте,Микрофоны 5-7 предназначены для преобразования принятой звуковой волны вэлектрические импульсы.Каналы 8-10 осуществляют преобразование времени распространения звуковойволны от электроакустического преобразсвателя до микрофона в цифровой код.Микрофонные усилители 11-13 соглассваны по входу с высоким выходным сопрс,тивлением конденсаторных микрофонов иобеспечивают на своих выходах амплитудусигнала, необходимую для нормальной работы адаптивных амплитудных дискриминаторов 14-16.Амплитудные дискриминаторы 14-16служат для устранения ложных срабатываний на сигналы малой амплитуды и обеспечивают формирование импульсов остановасчетчиков всегда по одному и тому жеуровню микрофонного сигнала (например,половинному) относительно его максималной амплитуды.Триггеры 17-19 формируют прямоуголные импульсы длительностью, равной времени прохождения звуком расстояния отэлектроакустического преобразователя досоответствующего микрофона,Логические элементы И 20-22 служатдля пропускания тактовых импульсов навходы соответствующих счетчиков.Счетчики 23-24 регистрируют числотактовых импульсов, укладывающихся вовременном интервале от момента излучениязвукового импульса до приема его микрофоном.Генератор 26 цикла коррекции работает в автоколебательном режиме, непрерывно подавая импульсы на электроды эталонного (корректирующего) электроакустического преобразователя 2. Этот генератор идентичен генератору 3 цикла измерения.Блок 2 7 постоянной памяти предназначен для хранения кода, соответствующего эталонному расстоянию 1 этСхема 28 во время цикла коррекции сравнивает содержимое счетчика 20 с эталонным кодом блока 27 постоянной памяти и формирует сигналы управления ("большеф, "меньше", фравно") для реверсивного счетчика, код которого с помощью цифроанало 525976гово устройства 30 преобразуется в напря.жение, управляющее частотой генератора 4,Ограничитель минимума 31 устраняетложные срабатывания порогового устройства33 от шумов различной природы. 5Линия задержки 32 обеспечивает задержку микрофонного сигнала на время, необходимое для установления максимальной амплитуды выходного сигнала пикового детектора34.Пороговое устройство 33 выполнено посхеме триггера Шмидта с управляемымпорогом срабатывания.Пиковый детектор 34 служит для измерения амплитудного значения сигнала и 1):кратковременного запоминания этого значения.Делитель напряжения 35 обеспечиваетустановку порога срабатывания триггераШмидта 33 всегда по одному и тому же Оуровню сигнала относительно его максимальной амплитуды.Злектроакустический преобразователь(съемных координат) 1 подключен к выходу гнератора 3; микрофоны 5 и 6 выходами 25связаны с соответствующими каналами преобразования, в каждом из которых усилитель 12 (13), амплитудный дискриминатор15 (16), триггер 18 (19), логическийэлемент И 21 (22) и счетчик 24 (25) 30включены последовательно, причем свободный вход триггера подключен к выходу генератора 3, а свободный вход схемы И -к выходу генератора 4,В блоке коррекции электроакустический преобразователь 2 подсоединсн к выходу генератора 26, а микрофон коррекции, помещенный на фиксированном (эталонном) расстоянии зтот преобразователя 2, свя зан с последовательно включенными усилителем 11, амплитудным дискриминатором 14, триггером 17, свободный вход кот рого подключен к генератору 26, логическим элементом И 20, свободным входом 45 подсоединенным к генератору 4, счетчиком 23 и схемой сравнения 28. Другими входами схема 28 свчзана с блоком постоянной памяти 27, а выходами через реверсивный счетчик 29 и цифроаналоговый преобра зователь 30 подключена к управляющему входу генергора 4.В схеме адаптивного амплитудного дискриминатора (см.фиг. 3) ограничитель минимума 31, линия задержки 32 и пороговое 55 устройство 33 включены последовательно, причем выход ограничителя 31 одновременно через детектор 34 и делитель напряжения 35 подсоединен к управляющему вх( ду порогового устройства 33. 60 6На фиг. 4 показаны момент временизапуска электроакустического преобразователя и счетчиков измерения координат, момент времени 1 останова одного из счетчиков в результате приема акустической волны соответствующим микрофоном, импульснапряжения О(1 ) на входе адаптивного амплитудного дискриминатора, уровень ограничения О ограничителя минимума 31, напряжение О(1) на выходе детектора 34, напряжение П(1 ) на выходе делителя напряжения 35 (пороговое напряжение триггераШмидта 33), импульс напряжения О(1 ) навыходе линии задержки 32, выходной импульс п (й ) триггер Шмидта ЗЗ и импульсы Иу й) запуска и осталова счетчика.В устройстве (см.фиг, 1) какал коррекции является автономным и в процессе работы не требует никаких управляющих команд,Устройство для считывания графической,информации работает следующим образом.В момент включения начинает работатьв автоколебательном режиме генератора цикла коррекции 26, который возбуждает эталонный электроакустический преобразователь2. При этом период повторения цикла коррекции выбирается значительно большим,чем время, необходимое для прохождениязвуковой волной расстояния от электроакустического преобразователя 2 до микрофона 7. В начале каждого цикла импульс с выхода генератора 26 поступает на излучатель акустической волны 2 и триггер 1 7, который открывает логический элемент И 20, разрешающий поступление тактовых импульсов на счетчик 23. В момент, когда акустическая волна достигает микрофона коррекции 7 (это происходит раньше, чем начинается следующий цикл ), на его выходе формируется сигнал, поступающий через усилитель 11 и амплитудный дискриминатор 14 на вход триггера 17. Триггер 17 опрокидывается в исходное состояние, поступление тактовых импульсов в счетчик 23 через логический элемент И 20 прекращается, и в нем оказывается записанным некоторое число. Если это число по какой- либо причине (вследствие изменения температуры, влажности состава воздуха и т.п.) оказывается не равным числу, записанному в блоке постоянной памяти 2 7, схема сравнения 28 выдает на реверсивный "четчик 29 команду "больше" или фменьше" и засылает в этот счетчик один импульс, код числа в счетчике 26 изменится и бла годаря цифроаналоговому преобразователю 30 изменяется величина напряжения на20 Измерение координат элементов изображения производят обычным путем. Оператор совмещает визир электроакустического пре образователя 1 с точкой изображения, координаты которой он хочет определить, и нажимает на кнопку К на корпусе съемнинка координат. Генератор 3 при этом формиру 30 ет сигнал, поступающий на электроды электроакустического преобразователя съемника координат и входы триггеров 18 и 19.Счетчики 24 и 25 начинают счет, а электроакустический преобразователь 1 излучает звуковой импульс. В моменты, когда звуковая волна достигает плоскости чувствительных микрофонов 5 и 6, на их выходах формируются сигналы, прекращающие поступление тактовых импульсов в счетчики 24 и 25, при этом в этих счетчиках с высокой точностью фиксируются координаты Х и У. Адаптивные амплитудные дискриминат(ры 14-16 работают спедуюшим образом(см.фиг, 3 и 4),На вход ограничителя 31 поступает сигнал О 1(1) с выхода микрофонного усилителя, Уровень ограничения О ограничителя31 выбран таким, что шумы микрофона,внутренние шумы усилителя и шумы от акустических сигналов малой интенсивности непроходят на его выход. Ограниченный поминимуму сигнал 01(С ) поступает далее не 55посредственно на вход амплитудного детектора и через линию задержки 32 на входпорогового устройства 3 3 ( напряжениеО . Элементы пикового детектора 34 подобраны таким образом что амплитудное560 управляющем входе генератора 4, частотакоторого при этом также изменится. Этотпроцесс повторяется каждый цикл ио техпор, пока частота генератора 4 не установится такой, при которой измеренное спомощью счетчика 20 эталонное расстояние не будет соответствовать коду числа(расстояния), хранящегося в блоке 27 постоянной памяти, При этом схема сравнения 28 вьщает команду "равно" и в счетчике 29 остается прежний код. На этомне прекращается работа канала коррекции,Каждый цикл проверки соответствия измеренного расстояния эталонному продолжается и при изменениях параметров воздушной 15среды соответственно изменяется частотагенератора. Таким образом, частота генератора тактовых импульсов всегда будет такой, при которой измеренные с помощьюсчетчиков расстояния, независимо от параметров воздушной среды, будут истинными,значение сигнала в нем устанавливается практически одновременно с нарастанием амплитуды измеряемого сигнала, а спадает за время, равное измерительному циклу или меньшее, чем измерительный цикл. В результате этого на управляющем входе порог вого формирователя устанавливается напряжение О(С ),всегда являющееся одной и той же частью амплитудного значения сигнала 11(С ), Через время С, приблизительно равное длительности фронта принятого сигнала О 1(С ), на вход порогового формирователя поступает сигнал 11 ( С ), а на его выходе в момент времени С, не зависящий от амплитуды входного сигнала. формируется передний фронт импульса И (С ),Формула изобретения1. Устройство для считывания графической информации, содержащее электроакустический преобразователь, соединенный с генератором цикла измерения и акустичес- ки связанный с линейными координатными микрофонами, подключенными к соответствующим каналам преобразования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя, амплитудного дискриминатора, триггера, логического элемента И и счетчика, дополнительный электроакус тический преобразователь и микрофон коррекции, блок памяти, подключенный к одним из входов схемы сравнения, выходы которой соединены со входами реверсивного счетчика, подключенного через цифроаналоговый преобразователь к управляющему входу генератора тактовых импульсов, соединенного с одним из входов логических элементов И каналов преобразования, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности его работы,оно содержит дополнительный канал преобразования, вход усилителя которого подключен к микрофону коррекции, и генератор цикла коррекции, соединенный с дополнительным электроакустическим преобразователем,причем разрядные входы счетчика дополнительного канала преобразования соединены с другими входами схемы сравнения.2, Устройство по п.1 о т л и ч а ю - щ е е с я тем; что в нем амплитудные дискриминаторы каналов преобразования содержат последовательно включенные ограничитель сигнала, элемент задержки и пороговый элемент, причем выход ограничителя сигнала через пиковый детектор и делитель напряжения соединен с одним из входов порогового элемента, 525976525976 г гако 13 7/4 ИНИИП Тираж 864 арственного ко по делам изоб ква, Ж, Рауак Подписное митета Совета Мин ретений и открыти шская наб., д,4/5 ССС Мос 13 илиал ППП фПатентф, г, Ужгород, ул. Проек 4 Составитель В.Киселевдактор Е.Гончар Техред М, Ликович Корректор