Устройство для считывания графической информации

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 1 246614 Союз СоветсиинСоцмапистичесиикРеспубпии еы с(6 ) Дополнительное к ивт. сеид-ву(22) Зиивлеио 05.04.78(21) 2602867/18-24с присоединением заявки (23) Приоритет -Опубликовано 07.07,80. Бюллетень25Дата опубликования описания 10 07 80 Гооудерстеенный комитет по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения чьТ Б(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИИзобретение относится к автоматике. и вычислительной технике и может быть использовано для определения координат линий чертежа.Известны устройства цля считывания графической информации, содержащие3 планшет с электроакустическими преобразователями, соединенными через усилители и логические элементы И с генератором импульсов, .счетчик, регисто ры, блок управления, соединенный со счетчиком координат, цва ультразвуковых генератора, логические элементы ИЛИ и элементы задержки 11.Известное устройство обладает низкой точностью считывания графической информации.Известно также устройство, содержа щее подвижный электроакустический преобразователь, связанный со схемой управления, приемники акустических колебаний, расположенные под прямым углом друг к другу и подключенные через время- импульсные преобразователи ко входам 2соответствующих счетчиков координат, генератор тактовых импульсов, соединенный с одним из входов времяимпульсных преобразователей, другие входы которых связаны с электроакустическими преобразователями, дополнительный электроакустический преобразователь, подключенный к дополнительному входу одного из времяимпульсных преобразователей, блок постоянной памяти, цешифратор, последовательно соединенные блок вычитания кодов, сумматор и преобразователь код-напряженке, выход которого подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов, и разрядные выходы одного из счетчиков координат и выходы блока постоянной памяти соецинены со входами блока вычитания кодов, выходы которого подключены ко входам сумматора и через дешифратор - к схеме управления 2. Однако и это устройство обладает повышенной погрешностью считывания информации, так как коррекция ошибок произ3 74661водится по эталонному расстоянию, расположенному вне измеряемой области.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для считывания графической инфор 5мации, содержащее электроакустическийпреобразователь, соединенньй с генератором ультразвуковых импульсов и акустически связанный с первым и вторым линей выми координатными микрофонами, первый 10и второй блоки преобразования координат,каждый из которых состоит из последо 1вательно-соединенных амплитудного дискриминатора, вход которого подключен к" выходу "усили)тела, соединенного"с соответ ствующим линейным координатным микрофоном, триггера-; один из входов которогоподключен к генератору ультразвуковыхимпульсов, логического элемента И исчетчика координат, первый блок коррек Оции,.состоящий из последовательно сое."диненных узла памяти; ужа сравнения,реверсивного счетчика, цифроаналоговогопреобразователя и генератора тактовыхимпульсов, выход которого соединен с 25одним из входов логического .элемента Ипервогоблокапреобразованиякоординат 3,Недостатком этого устройства является пониженная точность измеренийобус ловленная тем, что эталонное расстояние, по которому производится коррекция возмущений, вынесено из зоны измерений,Цель изобретения - повышение точности устройства.Указанная цель достигается в устройстве тем; что оно содержит третий и четвертый линейные координатные микрофоны, второй блок коррекции, первый и второй сумматоры и третий и четвертый блоки преобразования координат, входы усилителей которых подключены к соответствующим линейным координатным микрофонам, одни из входов триггеровтретьего и четвертого блоков преобразо 45 вания координат соединены с генератором ультразвуковых импульсов, один из входов логического элемента И третьего блока преобразования координат подклю чен к выходу генератора тактовых импульсов первого блока коррекции, соответствующие входы логических элементов И,второго и четвертого блоков пре образования координат подключены к выходу генератора т"ктовых импульсов вто 55 рого блока коррекции, один из входов уз,ла сравнения которого соединен с выходом второго сумматора, входы которого 4 фподключены к выходам счетчиков координат второго и четвертого блоков преобразования координат,;а выходы счетчиковкоординат первого и третьего блоков пре-образования координат соединены со входами первого сумматора, выход которого подключен к одному из входов узласравнения первого блока коррекции.На чертеже представлена блок-схемапредлагаемого устройства.Устройство для считывания графической информации содержит электроакусти-.ческий преобразователь 1, первый линейный координатный микрофон 2, второйлинейный координатный микрофон 3, третий линейный координатный микрофон 4,четвертый линейный координатный микрофон 5, генератор 6 ультразвуковых импульсов, четыре одинаковых блока преобразования координат Х, Х), У , У).,из них первый 7, второй 8, третий 9и четвертый 10блоки преобразования,в которые входят усилители 11, 12, 13,14, амплитудные дискриминаторы 15, 16,17, 18, триггеры 19, 20, 21, 2 логические элементы И 23, 24, 25, 26,счетчики 27, 28, 29, 30 координат пер)вый и второй двухвходовые сумматоры31, 32; два одинаковых блока коррекции,из них первый 33 и второй 34 блокикоррекции, в которые входят узлы 35,36 памяти, узлы 37, 38 сравнения, реверсивныесчетчики 39, 40, цифроаналоговые преобразователи 41, 42, генераторы 43, 44 тактовых импульсов,Злектроакустический преобразователь1 генерирует короткие звуковые импульсы, следующие с определенной тактовойчастотой.Линейные координатные микрофоны 25 преобразуют звуковые сигналы, проходящие от электроакустического преобразователя расстояния Х , Х, У , У) . Генератор 6 ультразвуковых импульсов вырабатывает короткие электрические импульсы, период повторения которых выбирают большим по сравнению со временем распространения звука на расстояниях4Усилители 11-14 усиливают электрические сигналы, поступающие с выходов линейных координатных микрофонов 2-5.Амплитудные дискриминаторы 15-18 формируют сигналы, предназначенные для управления триггерами 19-22, которые формируют электрические импульсы, дли-, тельность которых пропорциональна вре746614 ных пунктирными линиями блоков 7, 9 преобразования и блока 33 коррекции, полагая, что блоки 8, 10 преобразования координат и блок 34 коррекции действуют совершенно аналогично.После включения питающего напряжения начинают генерировать генератор 6 ультразвуковых импульсов и генераторы 43 и 44 начинают формировать импульна электроакустический преобразователь1, возбуждает звук, который распространяется по направлению к линейным координатным микрофонам 2-5. Одновременно ультразвуковой импульс поступает навходы триггеров 19-22, опрокидывая их,в результате чего на выходах триггероввырабатываются сигналы разрешения длялогических элементов 23, 24, и последние начинают пропускать импульсы генератора 43 тактовых импульсов заполняющие счетчики 27, 28 координат. Процесс этот продолжается до тек пор, пока звуковые волны распространяются внаправлении координатных микрофонов2, 4, При достижении звуковыми волнами координатных микрофонов 2, 4 в усилителях 11, 12, амплитудных дискриминаторах 15, 16 формируются сигналы, при водящие к обратному опрокидыванию триггеров 19, 20, закрыванию логических элементов И 23, 24 и прекращению счета импульсов в счетчиках 27, 28 координат. Таким образом, в счетчиках 27, 28 координат оказываются записанными числа импульсов, пропорциональные расстояниям Х и ХСоверщенно аналогично действуют блоки 8, 10 преобразования. Двухвходовой сумматор 31 суммирует числа импульсов, записанные в счетчиках 27, 28 координат, после чего сумма поступает на узел 37 сравнения, гдепроизводится ее сравнение с эталоннымчислом импульсов, хранящимся в узле35 памяти. Если в результате сравнения устанавливают, что число импульсов узла35 памяти и двуквходового сумматора31 равны, то генератор 43 тактовыкимпульсов продолжает генерировать импульсы с той же частотой. При появлесумматора 31, реверсивный счетчик 39и цифроаналоговый преобразователь 4 1 формируют сигнал, поступающий на управляющий вход генератора 43 тактовых мени распространения звука на расстоя- .ниях У , Х , У , У .Логйческие элементы И 23-26 преобразуют поступающие с выходов триггеров 19-22, а также с выходов генераторов 43, 44 электрические импульсы, вчисла импульсов, пропорциональные времени распространения звука на расстояниях ХХ э ;э УСчетчики координат 27-30 подсчиты О сы, Ультразвуковой импульс, поступаявают числа импульсов, пропорциональныекоординатам Х , Х , ,(, У , Подсчи 2танные числа импульсов поступают на выд Х, 1,У, Ч, ь кодХными величинами устройства,Двухвходовые сумматоры 31, 32суммируют импульсы, накапливающиесясоответственно в счетчиках координат27, 28 и 29, 30,Узлы 35, 36 памяти хранят фиксированные числа импульсов, установленные пропорциональными расстояниямХ+ХиУ +У,Узел 37 сравнения сравнивает числоимпульсов узла 35 памяти и двуквходового сумматора 31. Аналогичную рольвыполняет узел 38 сравнения по отношению к узлу 36 памяти и двуквходовомусумматору 32.На выходах узлов 37; 38 сравнения ЗОформируются сигналы управления "больше","меньше", "равно" для реверсивных счетчиков 39, 40.Реверсивные счетчики 39, 40 вырабатывают цифровой код, поступающий соответственно на входы цифроаналоговыхпреобразователей 41, 42, которые преобразуют поступающие на их входы импульсы в управляющие аналоговые напряжения.40Генераторы 43, 44 тактовых импульсов генерируют тактовые импульсы,заполняющие проиорциональными числамиимпульсов временные промежутки распространения звука на расстояниях Х, 45Х ъ, УУ Частоты генерированиямогут подстраиваться управляющими аналоговыми напряжениями, поступающими свыходов цифроаналоговых преобразователей 41, 42 на входы генераторов 43, О44.Устройство для считывания графичес- нии различия в числак импульсов узлакой информации работает следующим об постоянной памяти и двухвкодовогоразом,55Так как преобразование координатХА, Х и У, У в числа импульсов про 2исходит независимо, работу устройстваможно рассмотреть на примере обведен-,импульсов таким образом, что частота7 7466 последнего подстраивается до тех пор, пока не исчезнет различие в числах им- , пульсов узла 35 памяти и сумматора 31. Обведенный пунктиром блок ЗЗ коррекции совместно с логическими элементами 23, 24 И, счетчиками 27, 28 и двухвходовым сумматором 31 образует замкнутую систему с обратной связью, назначение которой - поддерживать число импульсов в двухвходовом сумматоре 31 равным числу импульсов узла 35 памяти, независимо от изменения расстояний Х + 1 = Х = сопМ, а также влияниялвозмущающих факторов на распространение звука, проходящего эти расстояния. 1 ЗВлияние возмущающих факторов на точность измерений учитывается следующим образом, Примем вначале, что возмущение в равной степени влияет на скорость распространения звуковой волны на рас О стояниях Х = Хи что в итоге воэмущения в каждом счетчике координат записываются дополнительные числа импульсов ди ь 1 . Именно их сумма д 1= й ь 2выявляется на выходе узла 37 сравнения, в результате этого по цепи реверсивного счетчика 39 и цифроана, логового преобразователя 41 управляемый генератор 43 перестраивается таким образом, что составляющие д 1и их сумма дХ становятся равными нулю (с учетом степени точности настройки системы). Следовательно, влияние возмущений корректируется действием системы с отрицательной обратной связью, пе рестраивающей управляемый генератор 43,Устройство действует аналогично и втом случае, когда измеряемые расстояния Хи Х не равны друг другу.НаиболЬшая ошибка измерений выявля-ффется при противоположном влиянии возму щающих факторов на условия прохождениязвуковой волны на расстояниях Х и Х .2"Предположим, что эти расстояния равны друг другу ( Х - Х) и результатывоздействий приводят к противоположным,.но равным по модулю приращениям чисел,импульсов д1 -А 2Тогда их суммаЬ равна нулк что эквивалентно равенству чисел импульсов, записанных в двухвходовом сумматоре 31 и узле 35 памяти. Вследствие этого, несмотря на наличие ошибок а 1 и-Ьф, на выходе узла37 сравнения не формируется сигнал наподстройку генератора 43 тактовых импульсов. Таким образом, в этом самомнеблагоприятном случае воздействия возмущений, ошибки измерений д и -Ь4 % 14 8не больше тех, которые выявляются в устройстве считывания графической информации без компенсации возмущений,В реальных условиях возмущения обычно однонаправлены (но различно влияютна Х и А ), и система перестройки управляемого генератора тактовых импульсов компенсирует их влияние,Кроме того, в случае противоположного воздействия возмущающих факторов,при существенном различии расстоянийАи Х 1, прира цения чисел импульсовь,1 и -д 1 не компенсируют взаимнодруг друга, вследствие этого выявляетсяразличие чисел импульсов двухвходовогосумматора и блока постоянной памяти,что приводит к коррекции возмущений,поэтому ошибка измерений также меньшепо сравнению с устройством считыванияинформации без компенсации возмущений.Таким образом, предлагаемое устройство считывания графической информацииповышает точность измерений, вследствиетого, что коррекция возмущений производится не по эталонному расстоянию,расположенному вне измеряемой области,условия в которой могут быть иными посравнению с зоной эталонного расстояния, а непосредственно в самой измеряемой области. Если электроакустическийпреобразователь переносится в другуюобласть планшета, или расстояние междуэлектроакустическим преобразователеми взаимно параллельными линейными координатными микрофонами меняется, токоррекция внешних возмущений производится именно по этой новой области планшета ими по этим новым измеряемымрасстояниям.ф,о р м у л а изобретенияУстройство для считывания графической информации, содержащее электроакустический преобразователь, соединенный с генератором ультразвуковых импульсов и акустически связанный с первым и вторым линейными координатными микрофонами, первый и второй блоки преобразования координат, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных амплитудного дискриминатора, вход которого подключен к выходу усилителя, соединенного с соответствующим линейным координатным микрофоном, триггера, один из входов которого подключен к генератору ультразвуковых импульсов, ло9 7466 тичэского элемента И и счетчика координат, первый блок коррекции, состоящийиз последовательно соединенных узла па мяти, узла сравнения, реверсивного счетчика, цифроаналогового преобразователя и генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов логического элемента И первого блока преобразования координат, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит трегий и четвертый линейные координатные микрофоны, второй блок коррекции, пер вый и второй сумматоры и третий и четвертый блоки преобразования координат, и входы усилителей которых подключены к соответствующим линейным координатным . микрофонам, одни из входов триггеров третьего и четвертого блоков преобразования координат соединены с генераторомщ ультразвуковых импульсов, один из входов логического элемента И третьего блока преобразования координат подключен к выходу генератора тактовых импульсов первого блока коррекции, соответст З 14 10вующие входы логических элементов И второго и четвертого блоков преобразования координат подключены к выходу генератора тактовых импульсов второго блока коррекции, один из входов узла срав пения которого соединен с выходом вто рого сумматора, входы которого подкпючены к, выходам счетчиков. координат второго и четвертого блоков преобразования координат, а выходы счетчиков координат первого и третьего блоков преобразования координат соединены совходами первого сумматора, выход которого подключен к одному из входов узла сравнения первого блока коррекции,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент США Мф 3692936, " НКИ 178-18, 1972. 2, Авторское свидетельство СССР488231, кл. С 06 К 11/00, 1973. 3, Авторское свидетельство СССР525976, кл, Ь 06 К 11100, 1974746614 Составитель Т. Ничипоровичактор Л, Алексеенко Техред Ж,Кастелевич Корректор М. Коста каэ 410 19Ти ИПИ Государственн делам иеобретени , Москва, Ж,ж 751 го комитета и открытийаушскаа аб ПодписноеСР 0 де ПП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 фил