Устройство для считывания графической информации

Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 2012,79 (21) 2855979/18-24 (51) М. КЛ. С Об К 11/00 с присоединением заявки йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР ио делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения В.А. Маслюков, С.А. Наумов и В.П. Сыч Институт технической кибернетики АН Белорусской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИЖВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к полуавтоматическим устройствам считывания координат элежнтовизображения с документа, основаннымна измерении времени распространения ультразвуковых волн в различныхсредах.Известно устройство для считывания граФической информации, содержа 10 щее электроакустический преобразователь, соединенный с генератором цикла измерений и акустически связанный с линейными координатными микрофонами, подключенными к соответст вующим каналам преобразования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных амплитудного диксриминатора, тригге ра, логического элемента И и счетчика, дополнитель ный электроакустический преобразователь и микрофон коррекции, дополнительный канал преобразования,вход усили, теля которого подключен к микросну коррекции, генератор цикла коррекции, 25 соединенный с дополнительным электроакустическим преобразователем, блок памяти, подключенный через схему сравнения ко входам реверсивного счетчика, подключенного через циф ро-ан ало говый пре об ра зо в а тель к упоавляюшему входу генератора тактовых импульсов, соединенного с оДним из входов логических элементов И каналов преобразования 1 .Недостатком такого устройства является зависимость точности измерений от ветровых воздействий и применение сложных в технологическом отношении линейных кооодинат звукопоиемников.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для считывания графической инфоомации, содержащее планшет с ортогонально расположенными ультразвуковыми отражателями, акустически связанными с измерительным ультразвуковым излучателем и приемником, соединенными соотвественно с генератором импульсов и усилителем, эталонный излучатель и приемник, акустически связанные с одним иэ ультразвуковых отражателей и соединенные с автокорректором, блок времяимпульсных: преобразователей, один из входов которого подключен к выход генератора импульсов, другой - к тактовому входу автокорректооа, а выходы - ко входам блокасчетчиков расстояний, и блок обменаинформацией 21Однако для этого устройства характерна невысокая точность из-за малой амплитуды и затянутости Фронтасигнала от удаленного отражателя,Цель и зо брет ения - повьвениеточности уствойства.Указанная цель достигается тем,что устройство содержит блок анализа разностей расстояний, блок постоянной памяти и кою 4 утатоо, одиниз входов которого подключен к выходу усилителя, другой - к выходугенератора импульсов, а выходы - ковходам блока времяимпульсных преобоазователей и к одним из входовблока анализа разностей расстояний,другие входы котооого соединены свыходами блока постоянной памятии одн и ми и з вх одов су ммат ооов, дрч -гие входы которых подключены к выходам блока счетчиков оасстояний, авыходы - к одним иэ входов блокаобмена информацией, другой вход ко -торого соединен с выходом блокаанализа оаэ ностей расстояний, причемкажд:гй из отоажателей выполнен сдвумя отражающими гранями. Кроме того, в устройстве блок анализа разностей расстоян ий содеожит ослеповательно соединенные времяимпульсныепресбраэователи, счетчики, сумматоры и узел сравнения, причем входы времяимпульсных . поеобоаэователей подключены к первым входам упомянутогоблока. вторые входы которого соеди - нены со входами сумматоров, а выход блока - с выходом узла сравнения. Для повышения надежности работы устройства для считывания графической информации расстояние между отражающимигранями одного из ультразвуковых отражателей не менее, чем в три раза превышает соответствукшее расстояние другого ультразвукового отражателя.На чертеже приведена Функциональная схема устройства для считывания графической информации.Устройство для считывания графической информации, содержит планшет 1, ультразвуковые отражатели 2 и 3, измерительный ультразвуковой излучатель 4 и ультразвуковой измерительный приемник 5, расположенные в одном корпусе и образукщие съемник координат, генератор 6 импульсов, .усилитель 7, коммутатор 8, эталонный излучатель 9, эталонный приемник 10, автокорректор 11, блок 12 анализа разностей расстояний, блок 13 времяимпульсных преобразователей, блок 14 счетчиков расстояний, блок 15 постоянной памяти, сумматоры 1617 блок 18 обмена информацией,й причем блок 12 анализа разносте рассттояний содержит времяимпульсные22- преобразователи 19-21, счетчики 24 разностей расстояний, сумматоры25 - 27 и узел 28 сравнен ия, блок 13времяимпульсных преобразователейсодержит времяимпульсные преобразователи 29-31, блок 14 счетчиков расстояний содержит счетчики расстояний32-34, Позицией 35 обозначена кнопка.Установленные ортогонально по сторонам планшета 1 ультразвуковые отражатели 2 и 3 служат для отраженияс разделением на два акустическихимпульса, возбуждаемых излучателем 4.Причем во всем рабочем диапазоневнешних условий интервал временимежду импульсами, отраженными от гра -ней отражателя 2 превиаает время5 восстановления измерительного приемника 5, а время между импульсами,отраженными от граней отражателя 3,более чем в 3 раза превышает упомянутый временный интервал.Щ Измерительный ультразвуковой приемник 5 преобразует акустические импульсы, приходящие от отражателей2 и 3 в электрические сигналы,Генератор 6 импульсов формирует25 импульсы цикла измерения (при нажатии кнопки 35), по которым измерительный ультразвуковой излучатель 4возбуждает акустический импуль с,счетчик коммутатора 8 сбрасываетсяв "0" и запускается блок время импульсных преобразователей 13, Усилитель 7 служит для усиления элек -трических сигналов, поступающих сприемника 5, и Формирования иэ нихимпульсов с крутыми фронтами, Коммутатор 8 содержит двухразрядныйдвоичный счетчик, четыре логическихэлемента И и служит для распределе -ния в порядке поступления импульсовс усилитеЛЯ по четырем выходам. Эта 40 лонный излучатель 9 в промежуткахмежду циклами измеренчй возбуждаетакустические импульсы в эталонномканале. Эталонный приемник 10 служит для приема акустических импульсовв эталонном канале,Автокорректор 11 с изменениемвнешних условий поддерживает ч астотутактовых импульсов такой, чтобы завремя прохождения звуковой волнойэт алонного расстояния от и элучателя 9 до отражателя 2 и обратно доприемника 10 отсчитывалось постоянноечисло импульсов.Блок 10 анализа разностей расстояний отсчитывает число импульсов эа55 время между приходом первого и второго, второго и третьего, третьегои четвертого импульсов с коммутатора8, сравнивает полученные числа сконстантами, записанными в блоке 15постоянной памяти, и выдает команду на блок 18,Блок 13 время импульсных преобразователей преобразует временные интервалы между моментом излучения акус 65 тической волны измерительным ульт15 20 ЗО 45 25 35 5055 60 развуковым излучателем 4 и моментамиприема отраженных импульсов измерительным приемником 5 в соответствующие числа тактовых импульсов, приходящих с автокорректора 11.В блоке 14 счетчиков расстоянийотсчитываются импульсы, поступающие с блока 13 времяимпульсных преобразователей. В блоке 15 постояннойпамяти записаны со знаком "минус"константы С 1 и С 2, численно равныерасстояниям между отражающими гра -нями отражателей 2 и 3В сумматорах16 и 17 осуществляется, при необ"ходимости, уменьшение чисел, записанных в блоке 14 счетчиков расстояний, на величину С 1 или С 2. Блок 18обмена информацией выдает координаты Х и У измеряемой точки, в зависимости от команды с блока 12 анализа разностей расстояний, либо ввиде чисел, записанных в блоке 14счетчиков расстояний, либо в видеэтих чисел, уменьшенных на величину С 1 или С 2.В 1.емяимпульсные преобразователи19-21 в блоке 12 анализа разностейрасстояний преобразуют временные интервалы между моментами прихода первого и второго, второго и третьего,третьего и четвертого отраженногоимпульса в соответствующие числа тактовых импульсов, которые э апи сываются в счетчиках 22-24 разностей расстояний.Сумматоры 25-27 служат для уменьшения чисел, записанных в счетчиках22-24 разностей расстояний, на величину С 1 или С 2, хранящуюся в блоке15 постоянной памяти. Полученный результат узел 28 сравнения сравниваетс числом "0" и ответ, в виде одногоиз трех сигналов "Больше", "Меньше"или "Равно", подается на блок 18обмена информацией,Измерительный ультразвуковой излучатель 4 через ультразвуковые отражатели 2 и 3 акустически связан сизмерительным ультразвуковым приемником 5. Вход излучателя 4 подключенк выходу генератора 6 импульсов, авыход приемника 5 соединен черезпоследовательно подключенный усилитель 7 ко входу коммутатора 8, Второй вход коммутатора 8 подключен квыходу генератора 6 импульсов,Эталонный излучатель 9 через ультразвуковой отражатель 2 акустическисвязан с эталонным приемником 10, причем вход излучателя 9 соединен с выходом автокорректора 11, а выход приемника 10 со входом автокорректора 11.Тактовый выход автокорректора 11подключен к одним из входов блока12 анализа разностей расстояний иблока 13 времяимпульсных преобразователей. Четыре входа блока 12подключены к выходам коммутатора 8.Три входа блока 13 подключены к трем выходам коммутатора, а четвертый вход блока 13:времяимпульсных: преобразователей соединен с выходом генератора 6 импульсных преобразователей соединен со входами блока 14 счетчиков расстояний. Один выход блока 14 счетчиков расстояний подключен к блоку 18 обмена информацией непосредственно, а два других соответственно через сумматоры 16 и 17, Блок 15 постоянной памяти подключен к сумматорам 16 и 17 и к блску 12 анализа разностей расстояний. Выход блока 12 анализа разностей расстояний подключен к управляющему входу блока 18 обмена информацией.По одному входу времяимпульсные преобразователи 19-21, блока 12 анализа разностей расстояний соединены со входом блока, подключенным к тактовому выходу автокорректора 11., Один вход времяимпульсного преобразователя 19 соединен со входом блока 12 анализа разностей расстояний, другой вход соединен с одним входом времяимпульсного; преобразователя 20 и подключен ко входу блока 12 анали" за разностей расстояний, другой вход время импульсного преобразователя 20 соединен с одним входом времяимпульсного преобразователя 21 и подключен ко входу блока 12 анализа разностей расстояний, другой вход времяимпульсного преобразователя 21 соединен со входом блока 12 анализа разностей расстояний.Выходы времяимпульсных преобразователей 19-21 соединены соответственно со входами счетчиков 22-24 разностей расстояний, выходы которых подключены соответственно ко входам сумматоров 25-27. Другие входы сум- . маторов 25-27 соединены между собой по одному от каждого сумматора) и подключены ко входам блока 12 анализа разностей расстояний, Выходы сумматоров 25-27 соединены со входами узла 2 8 срав нени я, выход которого подключен к выходу блока 12 анализа разностей расстояний. Два входа времяимпульсных преобразователей 29-31 блока 13 время- импульсных преобразователей соединены между собой (по одному от каж. - дого времяимпульсного преобразователя) и подключены ко входам блока. Остальные входы времяимпульсных преобразователей 29-31 соответственно соединены с остальными входами блока 13 времяимпульсных преобразователей, а выходы соединены с выходами блока. Выходы счетчиков расстояний 32-34 соединены со входами блока 14 счетчиков расстояний, а выходы счетчиков соответственно с выходами блока.Устройство работает следующимобразом,В момент включения начинают работать в автоматическом режиме автокорректор 11, эталонный излучатель9 и приемник 10. Эталонный излучатель9 возбуждает акустические импульсы,которые после отражения от ультраэву.кового отражателя 2 принимаются эталонным приемником 10. Автокорректор11 генерирует тактовые импульсы стакой частотой, чтобы за время про Охождения акустическим импульсом эталонного расстояния от эталонногоизлучателя 9 до отражателя 2-и обратно, до эталонного применика 10,отсчитывалось определенное число . 15импульсов, причем с изменением внешних условий частота следования тактовых импульсов изменяется так, чтобыэто число оставалось постоянным, т.е.интервалу времени между двумя так Отовыми импульсами всегда соответствовало одно и то же расстояние, проходимое звуком. Во время измеренийавтокорректор 11 работает в промежут-.ках между циклами измерений. 25Оператор совмещает визир, съемникакоординат с точкой, координаты которой необходимо определить, и нажимает кнопку 35 Генератор 6 импульсов формирует импульс, по которому сбрасывается в "0" счетчиккоммутатора 8, запускается блок 13времяимпульсных; преобразователей,а измерительный излучатель 4 воэбуждает цилиндрическую акустическуюволну с осью, проходящей через из- З 5меряемую точку.Акустическая волна отражается отграней отражателей 2 и 3, в результате чего возникают четыре отраженныхволны, которые регистрируются ульт Ораэвуковым измерительным приемником5, причем если последующая волнаотстает от предыдущей на время,меньше времени восстановления приемника, то прием последующей волныосуществляется случайно. Таким образом, в каждом цикле измерения координат точки объекта на выходе приемника 5 получается, в зависимости .от местоположения съемника на планшете 1, от двух до четырех импульсов,Эти импульсы усиливаются и формируются усилителем 7 и поступают на коммутатор 8, который в порядке поступления распределяет их по одному на кажцый выход, Эти импульсы вызывают поочередную остановку времяимпульсных преобразователей 29-31 в блоке 13 времяимпульсных прес бр азователей,в результате чего в счет - чиках 32-34 расстояний оказываются записаны три числа, равные соответственно расстояниям от съемника до ближайших граней отражателей 2 и 3. В том случае, когда с коммутатора 8 поступает только три или два импульса, в блоке 14 счетчиков расстояний записывается, соответственно, только два или одно число, а счетчики 32 или 33 и 34 переполняются и обнуляются, Эти же импульсы с коммутатора 8 вызывают поочередный запуск и остановку времяимпульсных преобразователей 19-21 блока 12 анализа раз - ностей рассто.-.ний, в результате чего в счетчиках разностей расстояний 22-24, 22 и 23 или только 22 оказываются записаны, в зависимости от общего числа импульсов, зарегистрированных измерительным приемником 5, от трех до одного числа разностей расстояний, записанных в счетчиках 32-34 блока 14 счетчиков расстояний.Числа, записанные в счетчиках 22- 24 блока 12 анализа разностей расстояний, в сумматорах 25-27 умень - шаются на величину С 1 или С 2, хранящуюся в блоке постоянной памяти 15 со знаком "минус". Полученные значения узел 28 сравнения в блоке 12 анализ а раэ ностей расст оя ний сравн ив ает с нулевым числом и полученные результаты в виде кодов "Больше", "Меньше" или "Равно" передает на блок 18.Таблица для выбора варианта выдачи координат представлена ниже.В зависимости от кодов, поступивших на коммутатор 8, блок 18 обмена информацией представляет координаты Х и У иэмеряемой точки, в соответствии с таблицей, либо просто в виде чисел, записанных в счетчиках 32-34, либо в виде чисел, записанных в счетчиках 33 и 34, уменьшенных на величину С 1 или С 2, и числа, записанного в счетчике 32. Таким образом, предложенное устройство позволяет устранить недостатки известного и повысить точность устройства.881788 10 Результат сравнения числа, записанного в счетчике 22 разностей расстояний, с константами С 1 и С 2, записанными в блоке 15 постояннойФФпамяти. Результат сравнения числа, записанного в счетчике разностей расстояний 23 (24) с константой С 1 (С 2) . ф Варианты выдачи декартовых координат Х и у измеряемой точки в зависимости от результатов анализа разностей расстояний. Формула изобретения1. Устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с ортогонально расположенными ультраз вуковыми от ражателями, акустически связанными с измерительным ультразвуковым излучателем и приемником, соединенным соответственно с генератором импульсов и усилителем, эталонный излучатель и приемник, акустически связанные с одним иэ ультразвуковых отражателей и соединенные с автокорректором, блок .времяимпульсных преобразователей, один из входов которого подключен к выходу генератора импульсов, другой ко входам блока счетчиков расстояний, и блок обмена информацией, о т личающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит блок анализа разностей расстояний, блок постоянной памяти и коммутатор, один иэ входов которого подключен к выходу усилителя, другой - к выходу генератора импульсов, а выходы - ко входам блока времяимцульсных: преобразователей и к одним из входов блока анализа разностей расстояний, другие входы которого соединены с выходами блока постоянной памяти и одними из входов сумматоров, другие входы которых подключены к выходам блока счетчиков рас "тояний, а выходы - к одним извыходов блока обмена информацией,другой вход которого соединен с выходом блока анализа разностей расстоянии, причем каждый иэ отражателей выполнен с двумя отражающими40 гранями2, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в нем блоканали эа раз ностей расстояний содержит последовательно соединенные45 времяимпульсные преобразователи,счетчики, сумматоры и узел сравнения, причем входы времяимпульснйхпреобразователей подключены к однимиз входов упомянутого блока, другие5 О входы которого соединены со входамисумматоров, а выходы блока - с выходом узла сравнения.3. Устройство по пп.1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что в нем55 расстояние между отражающими гранями одного из ультразвуковых отражателей не менее, чем в три раза превышает соответствукщее расстояниедругого ультразвукового отражателя.Источники информации,о принятые вб внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 527976, кл. 6 06 К 11/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССР9 634315, кл. С 06 К 11/00, 197665 (прототип) .881788Составитель Т. Ничипорович Редактор Н. Ромжа Техред Ь,Бабинец Корректор Г. Решетник Заказ 9977/76 Тираж 748 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4