DE1950765C - Anordnung zur Erzeugung eines vorge gebenen Maßstabfaktors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur einrichtung für den Fmpfong und die Speicherung der

Erzeugung eines vorgegebenen Mußstabfaktors und Taktgebersignale iimfaiU und ferner eine zweite Akku-

insbesondere mif die digitale Verarbeitung von foto- muliereinrichtung für den Empfang und die Speiche-

grammetrischem und entsprechendem graphischem rung ausgewählter Teile des Taktgebersignals aufweist,

Material. Insbesondere Defaßt sieh die Erfindung mit 5 welche zweite Akkumuliereinrichtung teilweise gesteu-

der Maßstabsänderung in fotogram metrischen Ver- ert ist von der ersten Akkumuliereinrichtung und

arbeiiiingssystemen wie digitalen Planimetern, bidirektional arbeitet und ein Maßstabsausgangssignal

Bei der Ausmessung von gerichteten Liniensegmen- erzeugt,

ten und Flächen auf Luftfotos ist es häufig erforder- Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme

lieh, die Abmessungsmaßstabswerte so zu wählen, daß io auf die Zeichnungen näher erläutert werden,

sie zusammenpassen mit angrenzenden Fotografien F i g, 1 ist die graphische Darstellung eines typi-

oder mit überlagertem graphischem Material. Bei- sehen fotogrammetrisch gewonnenen Gebildes, das

spielsweise ist beim Überlagern verschiedener Foto- einem Satz von rechtwinkligen Koordinaten über-

grafien oder einer Fotografie und einer Landkarte lagert ist;

eine sorgfältige Einstellung der Maßstabswerte e·- 15 F i g. 2 zeigt schematisch ein digitales Planimeter

forderlich. Selbst bei der Verarbeitung eines einfachen für die Auswertung der fotogrammetrischen Informa-

Fotos oder einer Landkarte ist es erwünscht, in der tion, wie sie etwa in F i g. 1 gezeigt ist;

Lage zu sein, einen Skalenkoeffizienten einführen zu Fig. 3 ist ein Algorithmus mit einem logischen

können, ώ*<· Aiisgangsdaten in den richtigen Dirnen- Flußdiagramm zur Erläuterung der erforderlichen De-

siuiiseinheiien liefert. Dieses Problem ist vielfältig 20 rechnungsoperationen;

versucht worden zu lösen, doch hat man sich im allge- F i g. 4 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm für meinen darauf beschränkt, eine visuelle und manuelle die grundsätzliche Ausführung der digitalen Skalen-Einstellung durch eine gut ausgebildete Bedienungs- änderungsanordnung gemäß der Erfindung, wie sie person vornehmen zu lassen. angewandt werden kann in der Verarbeitung elektri-

Die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung »5 scher Daten, welche als Ausgang von der Anordnung

soll eine mit besserer Annäherung automatische Maß- nach F i g. Γ erhalten werden können;

Stabsänderung beim Abtasten und Zusammenpassen F i g. 5 ist ein logisches Diagramm zur Klarstellung

von gerichteten Linien oder planimetrischen Seginen- einer möglichen Anordnung von Schaltkreisen in der

ten ermöglichen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine digitalen Skalenänderungsanordnung gemäß der Er-

Anordnung 1 iir die Erzeugung von Maßstabsfaktoren 30 findung;

zu schaffen, die vorher "instellbar sind, und die F i g. 5A ist ein Inipulszeitdiagramm zur Erläuteinsbesondere anwendbar ist für die digitale Ver- rung der Funktionen der Schaltkreise nach Fig. 5; arbeitung von fotogramm irischem und graphi- F i g. 6 ist ein logisches Diagramm zur Darstellung schem Material. Dabei soll eine Mehrzahl von vorein- von Einzelheiten des voreingestellten Zählers, wie er in gestellten Zählern gleichzeitig betrieben werden, um 35 der Anordnung nach F i g. 5 Verwendung findet;
eine Maximalgeschwindigkeit bei der Übertragung F i g. 6A ist ein kombiniertes logisches Diagramm eines aus vielen Digits bestehenden Konversionsfak- und Schema zur Darstellung von Elementen der tors zu ermöglichen. Dabei wird gemäß der Erfindung F i g. 6 in Einzelheiten unier Betonung der Schalteine digitale Maßstabsfaktoranordnung geschaffen, in matrix des »Minterm-Selektors«;
der parallele Wirkungsweise von Prcsetzähl^rn ein- 40 Fig. 6 B ist ein symbolischer Logikblock zur vergeführt wird einschließlich paralleler Speicherung des einfachten Darstellung des voreingcstellten Zähler-Übertragssignals, so daß sich eine Verarbeitung mit Schaltkreises nach Fig. 6A;

hoher Geschwindigkeit ergibt. Dabei wird schließlich F i g. 7 ist ein logisches Diagramm in Fortsetzung

eine hinsichtlich des Maßstabs korrigierte Information der Erläuterung für die Einzelheiten des Systemtakt-

an einen Qiiantisier-Akkiimulator geliefert, indem pa- 45 gebers;

rallelarbeitcnde Preset- oder voreingestellte Zähler in Fig. 7A ist ein Impiilszcitdiagranim zur Darstel-

VcrbindungmitSkalen-Aufwärts-Abwärts-Zählernver- lung der funktionen des Systemtaktgebers, der in

wendet werden. F i ß. 7 gezeigt ist;

In der USA.-Patentanmeldung Serial Nr. 661 975 F i g. 7B ist ein symbolischer I.ogikblock zur Darist ein digitales Planimeter beschrieben für die Mes- 50 stellung des Taktgeberschaltkrcises nach F i g. 7;
sung von Bereichen auf Fotos oder entsprechendem F i g. K ist ein l.ogikdiagramm, das im ein/einen die verwandtem graphischem Material. Um die vorliegen- Rückstcll- und AusgarigsgaHcrmerkmale der Skalende Offenbarung zu vereinfachen und als Heispiel soll änderungsanordmmg nach I i g. 5 darstellt, und
die Aiiordnung/urcligitalcnSkalcnänderungguniäßdcr F" i g. 9 ist ein erweitertes logisches Diagramm /111 Erfindung beschrieben werden, insbesondere unter 55 llluslrieriing des Zusatzes eines «Vorausschuu-Moni· Bezugnahme auf das obengenannte digitiile Plani- tors«, mit dem die Arbeitsgeschwindigkeit der Skalenmeler, wobei es sich jedoch versteht, daß verschiedene finderungssdialtkreise vcrgrttlkit werden kann.
andere Anwendungsmiiglichkeiten gegeben sind beim In F i g. 1 der Zeichnung ist ein begrenzter Bc digitalen Auswerten graphischer Informationen. reich I mit einer Umfangslinie-I dargestellt, der gra

Die Anordnung gemäß der Erfindung ist gekenn- fio phischcn v- und ^-Koordinaten überlagert ist, welche

zeichnet durch eine Einrichtung für die Erzeugung von bezüglich Koordinatcniirsprungslinien 2 und ^ aus

Signalen /ur Kcpräsciitierung von Charakteristiken gebildet sind. Jeder Punkt auf der Umfangslinie <

einer physikalischen Grüße, eine Pulscr/cugereinrich- kann lokalisiert werden und definiert werden durcl

tuiig, die auf die Signale anspricht /ur Erzeugung .v- und y-Werte. Für digitale planiinetrische Mcsstin

eines Taktgebcrsignals mit einer höheren Frequenz als «5 gen ist es bevorzugt, den Mcßpimkt um gleichfurmigi

die Signale einer Skalcneinrichtung zur Vorgabe eines inkrcmentale Werte von y, etwa von Ay zu bewegei

gewünschten Miißstabsfaktors für das Taktgeber- und die zugeordnete Änderung der v-Werte zu he

simial. welche Skalcneinrichtung einecrsie Akkumulier- stimmen. Durch Aufsummicrcn aller inkrementalei

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Bewegungen Kings der Umfangslinie 4 kitnn der Gesamtbereich des umgrenzten Bereiches J bestimmt werden in Ausdrücken der Skalenwerte, welche den .v- und j»-Inkrementen zugeordnet sind. Wenn das begrenzte Gebiet I fotografiert ist oder in einem Maßstab gezeichnet ist, der abweicht von dem des .y- und y-MeQsystems, muß eine entsprechende Änderung oder Konversion des Maßstabes vorgenommen werden.

Wie in der obenerwähnten USA.-Palentanmeldung Serial Nr. 661 975 dargestellt, kann die Fotografie, die Landkarte oder das andere graphische Material mit dem umgrenzten Bereich 1 auf einem abtastbaren Rahmen 5 befestigt werden, wie in F i g. I dargestellt, der versehen ist mit einem beweglichen Abtaster 6, welcher in irgendeine Position bewegt werden kann, die dargestellt ist durch λ- und ^-Koordinaten, bezogen auf die Nullinien 2 und 3. Ein Fadenkreuz? befindet sich auf dem Abtaster 6 für die genaue Kontrolle beim Ausmessen der Umfangslinie 4. Die gesamte Baugruppe des Abtasters 4 ist sanft gleitend längs eines horizontalen Armes 8 angeordnet und überträgt damit seine Bewegung auf den .v-Encoder 12 mittels eines Kabels 9, das über Umlenkrollen 10 und 11 läuft. Der horizontale Arm ist seinerseits so angeordnet, daß er genau in der Vertikalen oder ^-Richtung längs Führungen 15 und 16 beweglich ist und dabei gleichzeitig den ^-Encoder 22 betätigt, und iwar mittels eines Kabels 20, das über zugeordnete Umlenkrollen 21 und 21« läuft. Ein ähnliches Kabel 17 und zugeordnete Umlenkrollen 18 und 19 sind an tier Führung 15 angeordnet, so daß sich eine ausgeglichene und sanfte Bewegung des horizontalen Armes 8 ergibt.

Beim Ausinessen des umgrenzten Bereiches 1 bewegt die Bedienungsperson den Abtaster 6 sorgfältig längs der Umfangslinie 4, wie sie durch das Fadenkreuz 7 gesehen wird. Die Bewegungen des Abtasters 6 werden auf die Wellen des .v-Encoders 12 und des ^-Encoders 22 übertragen, die dann Positionssignale erzeugen, die geeignet sind für die digitale Weiterverarbeitung und die automatische Berechnung den umgrenzten Bereiches I,

Wie man ferner der F i g, 2 entnehmen kann, iM die Umfangslinie 4 als definiert zu betrachten durch die .ν- und ^'-Koordinaten, bezogen iiuf den Koordinatenursprung (0,0) an der Kreuzung der Nullinien 2 und 3. Wenn demgemäß der Abtaster 6 auf eine j'-Kourdinate plaziert wird, kann die zugeordnete v-Koordiriate oder der .v-Skalenwert abgelesen werden. Da der Abtust?r 6

ίο der Umfangslinie 4 folgt, kann angenommen werden, daß eine Unterbrechung nach gleichförmigen Inkrementell von y erfolgt, etwa bei .»·„ y_t ... y_n< und damit Kommandoschritte repräsentiert werden. Der zugeordnete .v-Skalenwert wird dann bei jeder solchen

Unterbrechung abgelese,n. Im Endeffekt ergeben die .v-Skalenwerte, welche man an zwei Unterbrechungspunkten etwa .V₁ und x₃ erhält, die inkremental Distanz (.ν, - .Vj), die ihrerseits, wenn sie multipliziert wird, mit dem Kommandoinkrement Iy einen kleinen

inkrementalen Bereich. 1,-1 =.lj'(.v,- .Y₂) erhalten läßt. Da alle j'-Inkremente oder Kommandoschritte gleich sind, ist die Reihenfolge, in der die v-Skalenwerte bestimmt werden, gleichgültig bei der endgültigen Aufrechnung. Die Absolutwerte von X₁,

»5 .V₂.. ..V_n können deshalb in einem definierenden Algorithmus verwendet werden, falls irgendeine Einrichtung vorgesehen ist zur Bestimmung, wann sich der Abtaster 6 von der .xr-Achse wegbewegt und wann er sich in Richtung auf dieselbe zubewegt. Wenn dem-

gemäße gewählt wird als die Kommandokoordinate und damit zur Bestimmung des Meßinkrementes, kann der .v-Skalenwert definiert werden als positiv, wenn y sich von der .v-Achse wegbewegt, und als negativ, wenny sich in Richtung zur v-Achse bewegt.

Einfacher ausgedrückt, kann χ definiert werden als

positiv, wenn der y-Kommandowert zunimmt, und als negativ, wenn die Werte des j-Kommandowertes abnehmen.

Unter Benutzung dieser Definition kann ein AIg^- rithmus geschrieben werden zur Darstellung der notwendigen Verarbeitungsschritte:

A =

~ C^V

worin

A — Gesamtbereich, der auszumessen ist,

/1 = Ij' Inherent von y, der Kommandokoonli-

Wenn demgemäß alle Werte der _y-Kommandokoordinate durchlaufen worden sind und die .y-Sk.·- lenwcrte aufgezeichnet wurden, kann der Gesaintbcreich bestimmt werden durch Substitutionen im Algorithmus. Das richtige Vorzeichen für jeden Skalenwert katin bestimmt werden durch Festhalten der Hichtung, in der sich das j'-Kommaiulo geändert hat seit dem let/ten Halt. Der Gesatntbereidi wird dann erhalten durch algebraisches Summieren aller Werte der jr-Skiiln und Multiplikation dieser Summe mit dem jeweiligen inkrementalen Wert von y. Diese Berechnungsoperation ist angedeutet in dem grundsätzlichen FhiUdiagramm nach Fig. 3.

Wie in der obengenannten USA.-Piitentanmeldung Serial Nr. 661 975 beschrieben, bringt das digitale Planimeter gemäß der Erfindung eine automatische digitale Lösung Jes Flächcnalgorithmus. Insofern als die Schaltkreise des Planii.ieters bekannt sind, wird angenommen, daß eine Wiederholung der Beschreibung seiner Wirkungsweise hier nicht erforderlich ist mit Ausnahme derjenigen Teile, die sich auf den Skalenändmmgsaspekt der vorliegenden Erfindung beziehen.

Die grundsätzliche Anordnung des digitalen Skalenwechslers gemäß der Erfindung ist dargestellt im vereinfachten Blockdiagramm nach Fig. 4. Die Bewegung des .v-Wcllenencodcrs 30 cigibt phasenvcrschobcne Rechleckwcllensignale, die in Fncoderiinpulse .v, umgewandelt werden, sowie Aufwürts-Abwürts-Steuersignale d.irch den Quadraturkonverlcr 31. Die Fncoiicrimpiilse x_t werden ausgenützt, um einen /(-Taktgeber 32 zu steuern, der dann //-Ausgangsimpulsc liefert, beispielsweise ist es bei;uem, wenn μ 10 ist Der Ausgang des Taktgebers 32 ist dann (μ) (v₍) worin v< einfach die jeweiligen .v-F.ncoderimpulsi identifiziert. Diese Folge von Ausgangsimpulsen vor dem /i-Taktgeber 32 wird dann dem Quantisicr Akkumulator 34 zugeführt über den Skalenänderungs schaltkreis 33, welcher den Hauptteil der vorliegender Erfindung bildet.
In der früheren obengenannten Patcntnnmelduni

wurden die /(-Taktgcbcrimpiilse direkt dem Quanti- führen, bei dem die Schallkreisarbeilsgcschwindigkeitssicr-AkkumuIator 34 zugeführt, wo unter Steuerung erfordernisse minimal sind. In Fig. 5 ist ein 1Oxdiirch die Aufwärts-Abwärts-Signale vom Quadratur- Taktgeber 37 dargestellt mit einer Frequenz äquikonvertcr 31 die Summation bewirkt wurde in Über- valeiil dem Zehnfachen des Ansprechens vom .x-Eneinstimmung mit dem nach Fig. 3 ausgebildeten 5 coder 35. Die Taktsignale vom lO.v-Taktgeber 37 Algorithmus. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden gleichzeitig drei Presetzählern 39. 40 und 41 jedoch werden die Ausgangsimpulse vom //-Takt- zugeführt. Der Presetzähler 39 ist beispielsweise ein geber 32 zunächst dem Skalenänderungsschaltkreis 33 Ein-Richtungs-Zähler, dessen Eingänge über das zugeführt, wo unter Steuerung durch voreingestellte Steuergattcr 42 zugeführt werden, das seinerseits Zähler und nr/mi -Signale vom Quadraturkonverter31 10 gesteuert wird durch den gezählten Ausgang vom sie multipliziert werden mit einem vorgegebenen Ska- Presetzähler 39 selbst über ein inneres Abtastgalter, lcnkoeffizienten derart, daß sie mit der Messung eines das kurz beschrieben werden soll. Mit jeder Stufe zugeordneten Fotos oder anderen graphischen Ma- des Presetzählers. etwa des Zählers 39. ist ein Skalenterials zusammenpassen. Aufwärts-Abwärts-Zähler 45 verbunden, der unter

Beispielsweise würde die Überlagerung einer Ge- 15 Vorzeichensteuerung von den nr/rm -Signalen vom neralstabskartc mit einem Maßstab von 1 cm ^ 320 m Quadraturkonverter 36 die Taktimpulse aufsummiert, und eines Luftbildes mit einem Maßstab von 1 cm die üb;r das Stcuergatter 42 empfangen werden. Der ν 240 m eine Maßstabsänderung erfordern, die mit Ausgang des typischen Aufwärts-Abwärts-Skalender Anordnung gemäß der Erfindung ausführbar Zählers 45 ist ein Übertragssignal, das über den ist. In ähnlicher Weise kann es wünschenswert sein. 20 Übcrtrag-Flip-Flop 48 übertragen wird und logisch aneinanderstoßende Segmente einer Luftbildserie ge- kombiniert wird mit dem Eingang des nächsten nau zusammenzupassen trotz sich ändernder Maßstäbe. Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zählers 46. Der Signalaus-(Irundsät/Iich kann die Erfindung ausgenutzt werden gang vom letzten oder »bedeutungsvollsten Digit«- in fotogrammetrischen oder ähnlichen Datenverar- Presetzähler 41 wird gegebenenfalls unter Berückbeilungsprozessen. wo immer es erforderlich ist, für 35 sichtigung der Oderfunktion mit dem möglichen Überdie Korrektur von Unterschieden in den Maßstäben trag vom Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zähler 46 im Sorge zu tragen. Odergattei 33 der »geringstbedeutungsvollen Digit«-

In der \creinfachten Anordnung nach F i g. 4 Stufe im Quantisier-Akkumulator 47 zugeführt, wird der (//) (v₍)-Ausgang von dem /i-Taktgeber 32. Man erkennt, daß der 1:9 üntersetzungsschalt-

\\ic er gesteuert ist durch die Bewegung des.x-Encoders 30 kreis 38 mit dem Ausgang der 10a-Taktgebers 37 30. multipliziert mil dein voreingestellten Koeffizien- angesteuert wird und einen Kontrollsignalimpuls für (cn A des Maßstabänderers 33. so daß sich (/1) (v₍) (A)- jeden zehnten Taktgeberpuls abgibt, um so die Folge Digits ergeben, die in den Quantisier-Akkumulator 34 von Taktgeberpulsen zu stoppen, die für jeden Einiür jeden Encoderimpuls von der \-Welle des En- gangsimpuls vom .v-Encoder 35 abgegeben wird, und coders 31 eingespeist werden. In jedem Augenblick 35 zugleich die notwendigen logischen Bedingungen zu ist dann die Ausgangsablesung am Quantisier-Akku- schaffen für die Übertragausgänge von den Skalenmulator 34 die Summe der Serien von v_f-Pulsen multi- Aufwärts-Abwärts-Zählern 45 und 46 über die Überplizierl mit dem «Faktor des //-Taktgebers 32 und tragsgatter 49 und 52. Die »StarW-F.ingänge der Predcm Maßstabskoeffizienten A. der voreingestellt ist sctzähier 39. 40 und 41 sind parallel geschaltet, so in dem Maßstabäm'crer 33. Die augenblickliche 40 daß sie gleichzeitig arbeiten bei Anlegen des Encoder-Summation kann ausgedrückt werden als: pulses am Quadraturkonverter 36.

Die Beschreibung der verschiedenen logischen

■i Komponenten in Einzelheiten soll weiter unten er-

Zj₀ (/'HA) (Vf). folgen: zunächst wird die grundsätzliche Wirkungs-

45 weise beschrieben:

worin Jeder Presetzähler 39, 40 und 41 kann manuell

.ν, einfach die Folge der v-Skalenwerte ausdrückt mittels eines Selektorschalters eingestellt werden, so

mit dem f-Vorzeichen, das bestimmt ist durch das daß er nur eine ausgewählte Anzahl von Eingangs-

zugeordnetc Aufwärts-Abwärts-Signal, impulsen (0 bis 9) aufnimmt, wonach das Ausgangs-

11 die Anzahl der Taktgeberimpulse pro Encoder- 50 prüfgatter des jeweiligen Zählers das Eingangssteucr-

impuls und gatter 42, 43 bzw. 44 sperrt. Die Verwendung von

A den voreingcstclltcn Multiplizierkoeffizienten oder drei Presetzählern gestattet das Voreinstellen eines Maßstabsfiiktor. drei Dekaden umfassenden Maßstabsfaklors oder

Zwar ist die beschriebene Anordnung durchaus Ar-Koeffizienten, wie er repräsentiert wird durch das wirksam und brauchbar, doch erfordert diese Aus- 55 wenigstbedeutungsvolle Digit [LSD). das nächslführungsform. daß der Schaltkreis des Skalenänderers bedeutungsvolle Digit (2 LSD) und das bedeutungs-33 und des Quantisicr-Akkumulators 34 mindestens vollste Digit (MSD).

zehnmal schneller arbeitet, als der schnellsten Rate Als konkretes Beispiel soll die Anwendung des

des Encoders 30 entspricht, damit sich ein Bereich Koeffizienten 736 beschrieben werden. Der LSD-von 0 bis 9 für den A-Koeffizienten ergibt. In ähnlicher 60 Presetcountcr 39 wird so eingestellt, daß er nur sechs Weise muß der /«-Taktgeber 32 mit dieser höheren Impulse von dem lO.v-Taktgeber 37 zählt; der 2 LSD-Rate arbeiten. Falls ein Koeffizientenbereich mit einer Presetcounter 40 wird so eingestellt, daß er drei Anzahl von Dekaden erforderlich ist, beispielsweise Impulse zählt, und der Λ/SD-Presetzähler 41 ist auf von 0 bis 999. ist es offensichtlich, daß diese serielle sieben eingestellt. Die Systemzähhing beginnt, wenn Methode der Operation Beschränkungen unterworfen 65 der Encoder 35 einen Übergang ausführt, der konverist. ticrt wird mittels des Quadraturkonverters 36, derart.

Deshalb ist gemäß der Erfindung vorgesehen, einen daß er einen Encoderimpuls abgibt, welcher die Parallcllyp der Maßstabsänderungsoperation einzu- Presetzähler 39. 40 und 41 auf Null zurückstellt. Bei

A O C

7 8

Niillausgangsbedingungen wird das Ausgangsbeob- 736 wird den Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zählern ad

achtungsgatler in jedem Presetzähler (was noch zu diert. Anders ausgedrückt, wird jedesmal, wenn eir

beschreiben ist) nicht angesteuert, so daß die Eingangs- Encoderimpuls auftritt, der vorgewählte Multiplizier

steuergatler 42, 43 und 44 geöffnet sind und Takt- koeffizient den Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zählern 4!

impulse durchlassen. Der LSO-Prcselzähler 39 läßt 5 und 46 addiert mit einem eventuellen Übertragaus

sechs Taktpulsc durch sowohl zu dem Zählereingang gang zum Qiiantisier-Akkumulator 47. Die Funk·

wie auch zum zugeordneten Skalen-Aufwärts-Abwärts- tion des logischen Schaltkreises nach Fig. 5 kam

Zähler 45. In ähnlicher Weise hat am Ende des ersten besser verstanden werden bei Zuhilfenahme de;

Zaiilintcrvalls, bei dem nur ein Encoder-Impuls Pulszeitdiagramms nach Fig. 5A, in dem die Io

erzeugt worden ist, der 2 LSD-Preselzähler 40 drei io gische Abfolge für verschiedene vollständige Zyklcr

Taktpulse durchgelassen zum zugeordneten Skalen- dargestellt ist.

Aiifwärts-Abwärts-Zähler 46, und der Λ/SD-Preset- Der Schaltkreis des voreingestellten Zählers, ty

zähler 46 hat sieben Taktimpulse zu dem zugeordneten pischerweisc 39, ist in Einzelheiten in den F i g. 6

»Zähler« durchgelassen, welch letzterer die geringst- 6A und 6B dargestellt. Das Grundelement des Preset

bedeutungsvolle Digitstufe des Qunntisier-Akkumu- 15 Zählerschaltkreises ist der Ein-Richtungs-4-Bit-Zählei

lalors 47 ist. Der Koeffizient k = 736 wird nun in den 54. Impulse von dem Taktgeber 55 werden empfanger

Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zählern 45 und 46 gespei- durch den Ein-Richtungs-Zähler 54 über das Steuer

chert sowie in der LSD-Stufe des Quantisier-Akku- Nicht-Oatter 57, das geöffnet wird durch den Io·

mulalors 47. Das System ruht nun bis zum nächsten gischen Ausgang vom Minterm-Selektor 56, der ar

Übergang im Encoder 35. ao beitet in einer dezimal/BCD-Anordnung (BCD =

Wenn der nächste Encoderimpuls vom Quadratur- Binär-codiert-dezimal). Anders ausgedrückt arbeitet

konverter 36 empfangen wird, wird die gesamte der Minterm-Selektor 56 als Prüfschaltkreis in Über

Operation der Presetzähler wiederholt mit Zusatz der einstimmung mit den voreingestellten Schaltbedin

Übertragausgänge, die erzeugt werden von den Skalen- gungen, um das Eingangssteuer-Nicht-Und-Gattcr 5"

Aufwärts-Abwärts-Zählern 45 und 46, welche damit 95 zu sperren, nachdem die voreingestellte Anzahl vor

die jeweiligen Übertrag-Flip-Flops 48 und 51 umschal- Impulsen gezählt worden ist.

ten. Beim neunten Taktimpuls existieren die folgenden Die Arbeitsweise des Presetzählers läßt sich bessei

Zählerverhältnisse: verstehen unter Zuhilfenahme des Schemas nacr

LSD Presetzähler 39 =6 F i g. 6 A, in der insbesondere die Dezimal/BCD

2 /.SD-Presetzähier 40 = 3 ³° ff ί*™"™«^*'*'⁸¹ ™^l**ⁿ Schaltsektionen 61

MSD Presetzähler 41 =7 ⁶^' *"' "** "^5l ^^{1 67 und} ^^{8 i:ur Auswan}' der 4-Bit

LSD-Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zähler 45 = 2 ^A"^Sfl"^{ge Vom} P^S?."?"^ 5 «^λ™* ^dU

2 LSD-Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zähler 46 = 6 ?<*^lIdej !^s!_o ^af ^dC" ⁰AA⁷⁰V₁ ⁷J' ^{?2> 146}' ^UT

MSD-Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zähler ¹⁴* ^{und 14}»' ^™™™ ⁷³'⁷⁴'5 "i? ⁷V⁰"^{16 Schalt}

(LSD des Quantisier- ^{35 sektlonen} 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67 und 68 gestattet

Akkumulators) 47 =4 ^d'^e Auswahl der Ausgangs/Jihlkombinationen. dit

ASD-Übertrag-Flip-FIop 48 = 1 ^die, richtige Anzahl von Taktgeberimpulsen in der

2 /SD-Übertrag-Flip-Hop 51 =0 Dekadenzahlcr 58 gelangen laßt, über das Eingangsgatter. Die gesamte Dezimal/BCD-SchaWmatrix isi

Wenn der zehnte Taktgeberpuls vom lOjr-Taktge- 40 als Bauelement handelsüblich und wird hergestellt ber 37 erzeugt wird, werden die Ausgänge der Über- beispielsweise von der Firma Digi-Tran Company trag-FIip-Flops 48 und 51 mit den Eingängen der 855 South Arroyo Parkway, Pasadena, California.
Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zähler der nächsten Stufe Ein symbolisches Blockdiagramm für den gesamter über Odergatter kombiniert. Zum Beispiel wird der Presetzählerschaltkreis ist in Fig. 6B gezeigt.
Übertragausgang vom Übertrag-Flip-Flop 48 dem 45 Der Taktgeberschaltkreis, der oben in vereinfachte! Gatter 49 zugeführt, das gleichzeitig einen Impuls Form dargestellt wurde, ist in Einzelheiten im Logikvom lOx-Taktgeber 37 und seinem 1:9-Untcrsetzungs- diagramm nach F i g. 7 dargestellt. Der Taktgeberschaltkreis 38 empfängt. Im Ergebnis gelangt der oszillator 78 liefert Rechteckausgangsimpulse mit einei zehnte Taktgeberimpuls durch das Odergatter f0 Frequenz, die gewählt ist entsprechend den Arbeitsan den nächsten oder 2 LSD-Skalcn-Aufwärts-Ab- 50 gcschwindigkeiten der zugeordneten Encoderzählei wärls-Zähler 46. Am Ende des zehnten Taktimpulses usw. In einem ausgeführten Prototyp wurde eine Taktexistieren die folgenden Zählverhältnisse: geberfrequenz von 2 MHz gewählt, wobei der Encodci /„SD-Presetzähler 39 =6 ^{eine maximaIc} Übergangsrate entsprechend 180 kH; ' ISD Presetzähler 40 =3 hatte. Verbunden mit dem Taktgeberoszillator 7ί ~MSD-Presetzähler 41 =7 ^{55 s}J"^d m-Flip-Flop 79 und FF2-Flip-Flop 80, eir LSD-Skalen-Aufwärts-Abwärls-Zähler 45 = 2 Dckaderaahlcr 81 mil dem Ausgang G3-Nicht-Und-2 LSD-Skalen-Aufwärts-Abwärts-Ziihler 46 = 7 9^atler g ^lI"^d _K^^¹ _T ^ip:^F'^{op M} _o GI-Nicht-Und-

(Übertrag addiert) ^{Uatter 82}' Gl-Nicht-Und-Gatter 83, Nicht-Und-

MSD-Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zähler ^^a"^er Γ ^ut|^d Inerter 86 und 88 vervollständigen der

(LSD des Quantisier- ^6o Taktgeberschaltkre.s.

Akkumulators) 47 =4 Obwohl der Taktgeberoszillator 78 dauernd läuft,

LSD-Übertrag-Flip-FIop 48 =1 wird die Ausgangsimpulsfolge an die Presetzählei

2L5Z)-Übertrag-Flip-Flop 51 =0. und die zugeordneten Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zäh-

ler blockiert während der Ruhsystemzustände, wenn

Zusammengefaßt ergibt sich also folgende Wirkungs- 65 keine auslösenden Impulse erzeugt werden von dem

weise: (1) der Encoderimpuls tritt auf; (3) der Maß- Wellencncodcr. Anders ausgedrückt, die Cl- und

slabfaktor 736 wird in den Skalcn-Aufwärts-Abwärts- GS-Nicht-Uiul-Gatter 82 und 85 sind gesperrt. Untet

Zählern gespeichert; und (3) der Maßstabkoeffizient Bezugnahme sowohl auf F i g. 7 wie auch das PuIs-

zeitdiagramm der Fig. 7A erkennt man, daß das Auftreten eines Encoderimpulses 89 den FF2-Flip-Flop 79 umschaltet, der seinerseits den FF2-FIip-Flop 80 umschaltet, der dann (Wellenform 92) das Gl-Nicht-Und-Gatter 82 entsperrt bei dem nächsten Taktgeberimpuls, so daß die Taktgeberimpulse (Wellenform 93) Durchgelassen werden, die dann über das entsperrte G2-Nicht-Und-Gatter 83 an die verschiedenen parallelgeschalteten Presetzähler gelangen. Dekadenzähler 81 mit seinem Ausgangs-GS-NichtUnd-Gatter dient als Pulszähler oder Untersetzer, der einen entregenden Impuls bei Ablauf von neun Taktgeberimpulsen (Wellenform 94) abgibt. Der resultierende Ausgangsimpuls (Wellenform 95) vom FF3-Flip-Flop 84 entsperrt Nicht-Und-Gatter 87, so daß der nächste Taktgeberimpuls als übertragentspurrendes Signal an die Skalen-Aufwärts-Abwärts-2ähler gelangen kann (F i g. 5). Der FF2-Flip-Flop KO ist umgeschaltet, so daß das Gl-Nicht-Und-Gatter 82 gesperrt ist (Wellenformen 92 und 93), womit der ao Durchlaß von Impulsen vom Taktgeberoszillator 78 gestoppt wird. Demgemäß wird für jeden Encoderimpulseingang an den gesamten Taktgeberschaltkreis nach F 1 g. 7 zehn Taktgeberimpulse an die Presetzähler geleitet, die übertragentsperrendcn Impulse »5 werden erzeugt, und das System versetzt sich selbst in den Ruhezustand unter Erwartung der Ankunft des nächsten Encoderimpulses.

In F i g. 8 ist die Rückstellanordnung für das System mit der Übertragentsperrgatterung, welche oben vereinfacht erläutert wurde, nun in größeren Einzelheiten dargestellt. Die »Rückstell«-Funiklion wird eingeführt mittels des Oder-Gatters 99 an die entsprechenden Anschlüsse der Übertrag-Flip-Flops 105 und 106 sowie an die Presetzähler 100, 101 und 11)2 und den Taktgeber 98. Die Rückstelleitung wird mit den Encoderimpulsen im Oder-Gatter 99 überlagert; diese logische Aktion bringt alle Zähler in die Nullzählungsstellu.;g, wo sie verbleiben, bis der /Tl-Flip-Flop 79 des Taktgebers (F ig. 7) »umgesc'haltet wird« durch einen Encoderimpuls.

Obwohl die Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zähler wirksam parallel geschaltet sind — d. h. sie gleichzeitig von ihren zugeordneten Presetzählern angesteuert werden —, müssen die Übertragsausgänge in Serie erfolgen und durch alle Stufen der Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zähler »durchschlagen«. Dieser Durchlauf oder diese serielle Operation ist zeitaufwendig und gewöhnlich unerwünscht; eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit wird bewirkt durch eine sogenannte »Vorausschaiifl-Übertragfunktion, wie in Fig. 9 dargestellt. Ein Monitor bezüglich der Ausgangsbedingungen der vorangehenden Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zähler ist vorgesehen durch ein Gatter, das beiden Zählern zugeordnet ist. Beispielsweise hängt der Übertragausgang am Nicht-Oder-Gatter 140 ab von den Ausgangsbedingungen beider Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zähler 123 und 124, wie er reflektiert ist in dem Ausgang des Nicht-Und-Gatters 139. Wenn der Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zähler 123 einen Übertragausgang So erzeugt, sobald ein die Übertragung aktivierender Puls hinzugeführt wird, wird der Übertrag direkt dem Nicht-Oder-Gatter 140 zugeführt und von dort dem Nicht-Oder-Gatter 141, vorausgesetzt, daß das entsperrende Nicht-Und-Gatter ΐ39 durch die Zählung »9« im Skalen-Aufwärts-Abwärts-Zähler 124 vorbereitet worden ist.

Die Erfindung ist vorstehend beschrieben worden unter Benii'zimg von Nicht-Und-Funktionen in einem positiven Logikblock; andere Funktionen wie Und-Oder usw. sowie auch eine negative oder sogar eine gemischte Logik könnte angewandt werden, ohne von dem Sinn und der Aufgabe der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Die digitale Maßstabsänderungsmethodeunddie entsprechende Anordnung, wie sie oben unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben wurde, hat insbesondere, wenn sie angewandt wird in dem allgemeinen System des Digital-Planimeters, das in der USA„-Patentanmeldung Serial Nr. 661 975 beschrieben ist und vorzugsweise unter Benutzung der Aufwärts-Abwärts-Zähler, die in der USA.-Patentanmeldung Serial Nr. 657 936 beschrieben sind, die folgenden Vorteile:

1. Hohe Zählgeschwindigkeit,

2. Wirkungsweise in beiden Richtungen einschließlich 0-Diirchgang und Vorzeichenänderung und

3. theoretisch unbegrenzter MaDstabskoeffizientenbereich, ohne daß sich eine Verringerung der Arbeitsgeschwindigkeit ergibt.

In der praktischen Ausführung hat sich bei der Prüfung von Prototypen und Null-Serien-Modellen ergeben, daß die Anordnung gemäß der Erfindung eine sehr schnelle Verarbeitung durch die Anwendung von Presetzählern ermöglicht, die parallel aktiviert werden und Ausgänge an zugeordnete Skalen-Aufwärts-AbwärtsZähler lieferten. In einer Ausfiihrungsform, die oben beschrieben wurde, wird zugleich eine parallele Übertrag-»Speicherung« vorgenommen, um die Übertragoperationszeit auf ein Minimum zu reduzieren.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Anordnung für die Erzeugung eines vorgegebenen Maßstabfaktors, gekennzeichnet durch eine Einrichtung für die Erzeugung von Signalen zur Repräsentierung von Charakteristiken einer physikalischen Größe, eine Pulserzeugereinrichtung, die auf die Signale anspricht zur Erzeugung eines Taktgebersignals mit einer höheren Frequenz als die Signale, eine Skaleneinrichtung zur Vorgabe eines gewünschten Maßstabfaktors für das Taktgebersignal, welche iikaleneinrichtung eine erste A,kkumuliereinrichtung für den Empfang und die Speicherung der Taktgebersignale umfaßt und ferner eine zweite Akkumuliereinrichtung für den Empfang und die Speicherung ausgewählter Teile des Taktgebersignals aufweist, weiche zweite Akkumuliereinrichtung teilweise gesteuert ist von der ersten Akkumuliereinrichtung und bidirektional arbeitet und ein Maßstabsausgangssignal erzeugt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da ßdie zweite Akkumuliereinrichtung bidirektional arbeitende Zähler umfaßt sowie die Speicher für den Signalübertrag von den Zählern, welcher Übertrag das Maßstabausgangssignal bildet.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Akkumulieremrichtung eine Vorausschau-Einrichtung für das Übertragssignal aufweist zur Aktivierung der Speicher für den Signalübertrag.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Akkumuliereinrich-

tung eine Mehrzahl von Zählern umfaßt, die gleichzeitig von dem Taktgebersignal atisteuerbar sind, daß einzelne der Zähler auf einen ausgewählten Anteil des Taktgebersignals ansprechen zur Repräsentation unterschiedlicher Faktoren des Signals und zur Erzeugung von Zählsignalen für die zweite Akkumuliereinrichtung.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der individuellen Zähler einstellbare ÜberprUfeinrichtungen umfaßt zur Erzeugung eines Rückkopplungssignals zu dem jeweiligen individuellen Zähler und zur Erzeugung des Zählsignals in Übereinstimmung mit einem Vorgegebenen Skalenfaktor, der bestinimt ist durch die Einstellung der jeweiligen Überprüflinrichtung.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählsignale repräsentativ lind für die Höhe der physikalischen Größe und Steuereinrichtungen für die Arbeitsrichtung der zweiten Akkumiilicreinrichtung umfassen, daß die tweite Akkumuliereinrichtung ferner eine Mehrzahl von bidirektionalen Zähleinrichtungen umfaßt, von denen einzelne ansprechend auf Zählsignale ausgebildet sind, die erzeugt werden von ent- «5 iprechenden zugeordneten der Zähler, daß die zweite Akkumuliereinrichtung ferner eine Speichereinrichtung für den Signalübertrag von individuellen der bidirektional arbeitenden Zähler aufweist, sowie Clatter für den Signalübertrag von den Speichern auf vorgegebenen der bidirektional arbeitenden Zähler zur Erzeugung des Maßstabsausgangssignals.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gatter eine Mehrzahl von Gatterschaltkreisen umfassen, von denen individuelle Gatterschaltkreise ansprechend ausgebildet lind auf individuelle Speicher der Signalübertragsipeicher zur Erzeugung von Steuersignalen und Abgabe derselben an einzelne der bidirektionalen

Zähler, und daß logische Schaltkreise in Wirkverbindung mit den bidirektionalen Zählern vorgesehen sind und ansprechen auf ausgewählte Steuersignale zur Ansteuerung der bidirektionalen Zähler.

8. Anordnung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Pulserzeuger eine Einrichtung für die Erzeugung von Zesif-ignalen umfaßt zur Steuerung der Erzeugung des Maßstabsausgangssignals und zur Steuerung der Wirkungsweise der Gattcreinrichtung.

9. Anordnung :iach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gattereinrichtung eine Mehrzahl von Gatterschaltkreisen umfaßt, von denen einzelne ansprechend ausgebildet sind auf individuelle der Signalübertragsspeicher zur Schaffung von Kontrollsignalen an vorausgewählte der bidirektionalen Zähler in Abhängigkeit von den Zeitsignalen, und daß logische Schaltkreise in Wirkverbindung mit den bidirektionalen Zähleinrichtungen vorgesehen sind, die ansprechen auf ausgewählte einzelne der Steuersignale, um die bidirektionalen Zähler anzusteuern.

10. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung für die Wirkungsrichtung der zweiten Akkumuliereinrichtung vorgesehen ist und daß die zweite Akkumuliereinrichtung eine Mehrzahl von bidirektionalen Zähleinrichtungen umfaßt, von denen individuelle einzelne auf die Zählsignale ansprechend ausgebildet sind, welche erzeugt werden von entsprechenden einzelneu der Zähler, daß die zweite Akkumuliereinrichtung eine Einrichtung für die Speicherung eines Signalübertrags von individuellen einzelnen der bidirektionalen Zähleinrichtungen aufweist und daß eine Signalübertragsgattereinrichtung vorgesehen ist für die Gatterung des Signalübertrags von den Speichern auf vorgegebene einzelne der bidirektionalen Zähler zur Erzeugung des Maßstabsausgangssignals.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunger

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