DE2026799A1 - Gerät zur Verarbeitung einer Diskontinuität für automatische Kurven-Nachfahrsysteme - Google Patents

Description

Patentanwälte
Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. ing. H. Hauck
Dipl. Phys. W. Schmitz

8 München15, Mocarisff.23

Tel. 538Q586

Iwatsu Electric Company, Ltd.

¹VL, 7, 1-chome Kugayama Suginamiku 1. Juni I970

Tokyo, Japan Anwaltsakte M-1199

i Gerät zur Verarbeitung einer Diskontinuität für

; automatische Kurven-Nachfahrsysteme

Die Erfindung betrifft ein automatisches Kurven-Machfahrsystem, '' insbesondere ein Gerät zur Erkennung einer Diskontinuität in einer., nachzufahrenden Kurve oder einem nachzufahrenden Bild. \

Auf vielen Gebieten der Technik ist es vorteilhaft, Bilder in der ' Form verschiedener Kurve^ Segmente und dergleichen auf einem ZeI- i chenblatt automatisch zu verfolgen, um sie in elektrische Digitalsignale umzusetzen. Diese Forderungen entstehen, wenn verschiedene Wellenformen wie z.B. Kardiogramme, Gehirnwellen, seismische
Schwingungen und dergleichen zur Erkennung ihrer Zeichnung automatisch analysiert werden sollen. Wenn verschiedene Kurvendaten i einem herkömmlichen elektronischen Computer eingegeben werden,
;.so müssen beim gegenwärtigen Stand der Technik diese Kurvendaten ; ^;mit großem Arbeits- und Zeitaufwand in die Maschinensprache über- ',

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!setzt werden, worauf die übersetzten Informationssignale der

!Eingabevorrichtung des Computers eingespeist v/erden.''Obwohl es

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wünschenswert ist, daß die nachzufahrende Kurve kontinuierlich war**

läuft, treten häufig eine oder mehrere Diskontinuitäten o^ter· \

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undeutliche Teile auf. Außerdem schließt eine Kurve an ihren Enden ab. Dementsprechend muß ein Gerät zur Verarbeitung dieser Diskontinuitäten geschaffen werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein neuartiges Gerät zur automatischen Verfolgung verschiedener Kurven auf einem Zeichenblatt zu schaffen, das die Diskontinuitäten verarbeitet, die ' während.des Nachfahrvorgangs auftreten.

Weiter soll das erfindungsgemäße Wachfahrgerät bei Erreichen einer Diskontinuität nur eine begrenzte Fläche abtasten, wodurch unnütze Verarbeitungsvorgänge vermieden werden. Schließlich soll mit der Erfindung ein neuartiges Kurven-Nachfahrgerät geschaffen werden, das die Kurvenverfolgung fortsetzt, selbst wenn in einer nachgefahrenen Kurve eine Diskontinuität auftritt.

Erf'iridungsgemäß ist ein Gerät zur automatischen Verfolgung von Kurven vorgesehen, bei welchem aufeinanderfolgende Punkte der Zeichnung, d.h. kleine Abschnitte einer Kurve und der sie umgebenden Flächen durch einen Detektor erfaßt werden, um das Vorhandensein oder NichtVorhandensein einer Kurve festzustellen, wobei dann das Ergebnis in elektrische Signale umgesetzt wird, die zur .Bestimmung der Richtung dienen, in welche der Detektor geführt werden soll. Um die Lageinfortnationen über Anwesenheit oder Abwesenheit der Kurve au erhalten, wird der Detektor zur Durchführung eines RundabtastVorgangs relativ zur Zeichnung bewegt. Lane I.'iisiiint'ormntionari dienen zur Bewegung des Debekbors in :

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einer bestimmten Richtung über einen bestimmten Weg, wodurch die Kurve oder das Bild nachgefahren wird. Dieser Teilnachfahrvorgang wird auf der Länge der Kurve wiederholt, wodurch diese kontinuierlich verfolgt wird. Erfindungsgemäß sind außerdem Mittel zur Vergrößerung der Abtastfläche des Detektors vorgesehen, sowie Mittel zur Bestimmung der Anzahl der Informationen, die während eines Rundabtastvorgangs durch den Detektor der Anwesenheit oder Abwesenheit der Kurve entsprechen, wobei die Kurvenabtastfläche des Detektors beim Erreichen einer Diskontinuität vergrößert wird, um dienachzufahrende Kurve zu suchen. Diese Vergrößerung der Abtastfläche läßt leicht erkennen, ob die Kurve an der Diskontinuität endet oder ob sie sich weiterhin fortsetzt. Beim Abtasten des nachfolgenden Kurventeils wird der Detektor dort- . hin geführt. Auf diese Weise kann ein Bild oder eine Kurve kontinuierlich nachgefahren werden, selbst wenn sie eine oder mehrere Diskontinuitäten aufweist.

Auch wird erfindungsgemäß bei der Erkennung einer nachzufahrenden Kurve der Mittelpunkt des Rundabtastvorgängs des Detektors verlagert, so daß die Kurve immer innerhalb der Abtastfläche des Detektors bleibt, worauf bei der Verschiebung des DdBktors dessen Abtastfläche schrittweise auf die ursprüngliche Fläche verkleinert wird, und der Nachfahrvorgang in Richtung der Kurve fortj gesetzt xfird. Auf diese Weise läßt sich eine Kurve mit einer ^;

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!Diskontinuität mit sehr hoher Genauigkeit verfolgen.

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Außerdem ist erfindungsgemäß ein Speicher zur Speicherung von !

Informationen vorgesehen; die der Richtung des letzten Nachfahr- \

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Vorgangs der- Kurve bei Erreichen einer Diskontinuität während ! des Verfolgungsvorgangs entsprechen, wodurch die Abtastfläche ! des Detektors stetig vergrößert wird. Die Abtastfläche des
Detektors wird stetig in einer Richtung vergrößert, in der die
Differenz zwischen den Informationen innerhalb vorgeschriebener
Grenzen·liegt, bis eine weitere Kurve .abgetastet wird.

Der Nachfahrvorgang wird somit auf Grund der Annahme fortgesetzt, daß sich die nachzufahrende Kurve in einer bestimmten begrenzten Fläche befindet, so daß eine zwecklose Verarbeitung der Diskontinuität vermieden werden kann.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. In den Zeichnungen ist:

Pig. 1 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des automatischen Kurven-Nachfahrsystems mit dem erfindungsgemäßen | Gerät zur Verarbeitung einer Diskontinuität. j

i Pig. 2 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, des

im System der Fig, 1 benutzten Detektors. ■ ,

Fig. J5 eine perspektivische Ansicht des Antriebs der Fig. 1,

wobei die Beziehung zwischen einem Papierstreifen mit dem Bild und einem Detektor gezeigt ist.

- 5

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i?ig. 4 ein Diagramm zur Erklärung der Beziehung zwischen einem _; I Rundabtastvorgang des Detektors, dem Ausgang des Detektors ■ , und den Ausgangssignalen einer Verarbeitungsschaltung beim Nachfahren einer Kurve auf dem Papierstreifen«

pig. 5 das Beispiel bestimmter Bezugsrichtungen, die zur Pestlegung der Kurven-Nachfahrrichtung des Detektors dienen.

Pig. 6 ein Diagramm zur Erklärung der Beziehung zwischen dem Rund- ■ abtastvorgang des Detektors, dem Ausgang des Detektors und den Ausgangssignalen einer Verarbeitungsschaltung, wenn eine Kurve auf dem Papierstreifen eine Abzweigung besitzt«

pig. 7 ein Blockschaltbild, in welchem -*£* entsprechende^ Programmschritte des Systems der Pig. 1 durch Geräte und Maschinen ersetzt sind.

Pig. 8 ein Diagramm zur Erklärung der Beziehung zwischen einer Kurve und einer Diskontinuität und der Abtastfläche.

In Fig. 1 ist das gesamte erfindungsgemäße System mit der Rechenanlage 10, dem Abtaster 20 und dem Antrieb j50 gezeigt, wobei der Abtaster die Lageinformation eines nachzufahrenden Bildes auf 3inem Zeichenpapier abliest und die Information an die Recheneinrichtung überträgt. Die Rechenanlage 10 verarbeitet diese Informa- ; blonfjslgnale entsprechend, so daß der Antrieb 30 in Abhängigkeit ^l von dem sich ergebenden DigitaleLgnal betätigt wird, wobei Φπ· _; khtmytQV 20 um einen bestimmten Weg In oLn-t' boüf;lmiiiC';n RL.ihUuii';

- 6 ·■ ' ι 009851/1331 bad öFHG_fNAL

bewegt wird. Dann wird die Lageinformation des Bildes an der neuen Lage wieder durch den Abtaster gelesen. Der vorstellende beschriebene Arbeitszyklus wird zur automatischen Verfolgung des gesamten Bildes wiederholt. Das jedes Mal erzeugte Digitalsignal wird an einen elektronischen Oomputer und dergleichen übertragen, • der nicht gezeigt ist«,

: Nachstehend wird jedes Bauteil im einzelnen beschrieben«, '. Der Abtaster 20 besitzt den Detektor 21 zur Umsetzung der Strahlenbündelung, d.h. der weißen und schwarzen Farbtöne des Bildes in elektrische Signale, und die Verarbeitungsschaltung 22 zur: elektrischen Verarbeitung der Ausgangssignale des Detektors 21. In diesem Ausführungsbeispiel arbeitet der Detektor 21 als photoelektrischer Detektor und besitzt den in Pig» 2 gezeigten Aufbau. In Pig. 2 besitzt der Detektor 21 das zylindrische Gehäuse 24 aus lichtundurchlässigern VJerkstoff mit einem oberen geschlossenen Ende 25 und einem stumpf kegligen Bodenteil mit der öffnung--26. Innerhalb sum Gehäuse 24 ist der Zylinder 27 konzentrisch zum.· Gehäuse angeordnet. Das eine Ende des Zylinders 27 ist am ebenen Ende 25 des Gehäuses 24 befestigt, während das entgegengesetzte-'-Encla etwas über der Bodenöffnung 26 ILegferirm Zylinder 27 "befindet sich das lichtaufnshmende Element oder der photoelektrische Umsetzer 28, und die Lichtquelle 29 ist im Raum zwischen dem Zylinder 27 und dem Gehäuse 24 angeordnet» Befindet sich der Abtaster 20 im EJetrLelisustanrt, so wird Lieht durch die Öffnung 26 von dar ι Quölle 29 nach außen geworfen, Der photoelektrische Umsetzer 28 ; M:ip fängt das nach außen geworfene und vom Abtatpunkt dt:^ Bildes !'ii EM.uk.t·. torte LLoht, und aotr.fc es Ln ein elektrische« fUgnal um»

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Die Wellenform des Ausgangssignals des pliotoelektrischen Umsetzern wird in der Verarbeitungsschaltung 22 zur Unterscheidung der ^! Weiß- und Schwarztöne gebildet, um ein binäres Ausgangssignal "1" oder "0" abzugeben, wobei das erste den Weißtönen und das zweite den Schwarztönen entspricht. Diese Signale werden vom Abtaster 20 laufend der Rechenanlage 10 eingegeben.

Der Antrieb 30 besteht aus den beiden Schritt-Motoren Jl und 32, sowie aus der Steuerschaltung 33 zur Steuerung der Schritt-Motore in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Rechenanlage 10, wobei die Einzelheiten des Antriebs in Fig. 3 gezeigt sind.

Der Antrieb der Fig. 3 besitzt die Trommel 34 ^fflit der Welle 35* und ein Papierstreifen 36 mit dem durch den Detektor 21 nachzufahrendem Bild wird am Umfang der Trommel 34 vorbeigeleitet. Die Trommel 34 wird über den Riemen 38 durch den Schritt-Motor J>1 angetrieben, um den Papierstreifen 36 in Pfeilrichtung (X-Achse) zu bewegen. Der Papierstreifen 36 bewegt sich zwischen der Abwickelspule 40 und der Aufwiekelspule "4l über die Führungsrollen 42 und 43, die ihn in direkte Berührung mit der· Umfangs- ·

Riemen ■ um 1. fläche der Trommel 34 bringen. Der endlose 'fr 46 läuft *» die beiden im Abstand voneinander angeordneten Riemenscheiben 44 und 45 herum, und der Detektor ist an einem bestimmten Punkt der Längsausdehnung des Riemens 46 befestigt. Dabei ist der Detektor ^:

21 so angeordnet, daß seine Bodenöffnung 26 auf die Achse der Trommel 34 hingerichtet ist und er längs der Oberfläche der Trommel 34 in Pfeilrichtung (Y-Achse) bewegt wird. Die Riemen-

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scheibe 45 wird durch den Schritt-Motor 32 für die Y-Achse i

i angetrieben. In Abhängigkeit von einem Impuls der Steuerschaltung!

33 bewegt sich jeder der Schritt-Motoren 31 und 32 um einen
bestimmten. Winkel schritt welter, um seinerseits den Papierstreifen 36 und d©n Detektor 21 um einen bestimmten Weg fortzubewegen. Somit bewirken die Schritt-Motoren 31 und. 32 bei jedem
Schritt eine relative Bewegung von etwa 0,1 mm zwischen dem-Papierstreifen 36 und dem Detektor 21. Daraus geht hervor,
daß Aufbau und Arbeitsweise des Antriebs dem bekannten, schrittweise arbeitenden Koordinatenschreibern gleich sind. j

Die Reohenanlage 10 der Fig. 1 besitzt den das für die Abtast-
und Nachfahrvorgänge des Bildes erforderlichen programm speichernden Programmspeicher 11, die Dekodiereinrichtung 12 zur Auslesung des Programms aus dem Programmspeicher 11, die Folgesteuerung 13 zur Steuerung der Arbeitsfolge der verschiedenen
nachstehend beschriebenen Bauteile sowie eine Gruppe von Registern l4, die aus einer Anzahl von in Reihe geschalteten Schiebe^ registern besteht. Die meisten Schieberegister dienen zur zeitweiligen Speicherung eines Ausgangssignals der Eingabe-Ausgabe- ; schaltung 15, während die übrigen Schieberegister zur Speicherung von Konstanten, Betriebsarten, Speicheradressen, Rüoksprung-

adressen und dergleichen dienen. Diese Schieberegister arbeiten :

in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der vorstehend be- j

schrlebenen Folgesteuerung 13. Zur Durchführung von Operationen \ und Verarbeitungsvorgängen wie Additionen, Subtraktionen, logische Multiplikationen und logische Verknüpfungen etc. in
Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Schieberegistergruppe

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14 ist die Rechenschaltung 16 vorgesehen. Die Betriebsart bzw. die Art der Operationen wird durch ein Ausgangssignal der Polgesteuerung IjJ gewählt. Der Steuerzähler 1? ordnet die Adresse im programmspeiohernden Speicher 11 zu. So enthält der Steuerzähler 17 den Inhalt des Feldes, das die Sprungadresse zur Zeit des Sprungbefehls darstellt, jedoch den Inhalt des Schieberegisters für die Rücksprungadresse aus der Registergruppe 14, wenn ein Rücksprungbefehl von einem Unterprogramm vorliegt. Das Steuerpult 18 enthält die verschiedenen Schalter und Anzeige geräte zur Bedienung des Systems.

Wenn die Starttaste (nicht gezeigt) des Steuerpults 18 niedergedrückt wird, beginnen die verschiedenen Bauteile der Pig, I zu arbeiten, d.h. der Detektor 21 des Abtasters 20 beginnt-, das Bild nach' dem im Speicher 11 gespeicherten Programm nachzufahren Der Detektor 21 wird durch den Antrieb 30 zur Durchführung eines Rundabtastvorgangs auf einer im wesentlichen quadratischen Fläche mit dem nachzufahrenden Bild auf dem Papierstreifen j}6 bewegt. Dieser Rundabtastvorgang wird durch die entsprechende Steuerung der Schritt-Motoren 31 und 32 des Antriebs 30 durch die Steuerschaltung 33 durchgeführt. Durch einen'Befehl vom Schaltpult l8 aus kann die Anzahl der in einem Rundabtastvorgang abzutastenden Punkte beliebig gewählt werden. Im Beispiel der Pig. 4 werden zehn Punkte in Richtung der X-Achse und zehn Punkte-in Richtung der Y-Achse abgetastet. Dementsprechend werder bei jedem Rundabtastvorgang insgesamt vierzig Punkte abgetastet.

Nachstehend wird' ein Nachfahrvorgang eines charakteristischen

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Bildes auf dem Papierstreifen 36 beschriebens

Fig. 4 ist ein Diagramm zur Erklärung de-r Arbeitsweise des

Detektors 21 beim Nachfahren eines Bildes, z.B. der Kurve 47

auf dem Papierstreifen 36. P₁, P₂**'^P40 sind die Abtastpunkte j

des Detektors 21 bei einem RundabtastVorgang des Bildes auf dem ; Papierstreifen, wenn der Detektor längs des Umfangs eines Quadrats¹ bewegt wird. Die diesen Abtastpunkten entsprechenden weißen und ; schwarzen Punkte an diesen Stellungen zeigen^ das Ergebnis der

Bewertung der durch die Abtastung dieser Punkte erzeugten Aus- ι gangssignale des Detektors 21 durch die Verarbeitungssohaltung 22.> Ein weißer Punkt an der Stelle P, zeigt, daß das Ergebnis

der Bewertung des Ausgangssignals vom Detektor 21 durch die Ver- ; arbeitungsschaltung 22 "weiß" ist. In der gleichen Weise zeigt ; ein schwarzer Punkt an dfer Stelle Pig* daß das Ergebnis der Be- '<

Wertung des Ausgangssignals vom Detektor 21 durch die Verarbeitung^

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schaltung "schwarz" ist. Ein "schwarzer" Punkt, zeigt, daß an j diesem Punkt eine Zeichnung oder ein Bild vorliegt. Entsprechend

dem Beispiel der Zeichnung zeigen die schwarzen Punkte, daß das '■ I

Bild die Punkte P.g, Ρ.γ, P,g und Ρ,,-, p,g und P^₁, enthält. !

Es ist offensichtlich, daß in diesem Falle die Kurve 47 durch !

diese beiden Gruppen von Informationssignalen sowie durch In- : formationssignale erkannt wird, die bei der vorhergehenden Abtastung gewonnen wurden. Diese beiden Gruppen von Informationssignalen werden über die Eingabe-Ausgabeschaltung I5 der Rechenanlage 10 von der Verarbeitungsschaltung 22 der Registergruppe 14
eingespeist und dort gespeichert. Die in den Registern 14 gespeioherten Informationen werden programmgemäß duroh die Rechenschaltung 16 verarbeitet und aufbereitet. Zunächst werden aus

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den beiden Punktegruppen die Punkte P,₇ und P-*g nahe dem Mittel-' punkt der Kurve 47 bestimmt. Diese nahe dem Mittelpunkt gelegenen Punkte können durch Mittelwertbildung aus dem Maximalwert und dem Minimalwert der Anzahl der Punkte der entsprechenden Gruppe

bestimmt xverden und dieser Wert wird in den Registern l4 gei speichert. Die Punkte P₁₇ und P,/- stellen den Richtungsverlauf der Kurve 47 dar, und einer von ihnen stellt die Nachfahrrichtung i dar. Um zu bestimmen, welche der Informationssignale am Mittelpunkt der entsprechenden Gruppen die Nachfahrrichtung darstellt, wird die Nachfahrrichtung des vorhergehenden Abtastvorgangs in den Registern 14 gespeichert. Folglich wird die Richtung, die der Richtung des vorhergehenden Abtastvorgangs am nächsten kommt, I als Nachfahrrichtung bewertet. Daher wird beim nachfolgenden Abtastvorgang diese Richtung als Richtung des vorhergehenden Abtastvorgangs behandelt. Die Nachfahr-Sperriehtung wird in der gleichen V/eise behandelt. Im allgemeinen gilt, daß der Mittelpuökt der vors-tehend beschriebenen Rundabtastung auf der Kurve 47 liegt.

In Fig. 5 ist ein Verfahren zur Festlegung der Richtung angegeben,! \ in welche der Detektor 21 zur Kurvenverfolgung bewegt werden soll. In Fig. 5 sind acht Bezugsrichtungen 1 bis 8 festgelegt. Diese Richtungen sind im Uhrzeigersinn durch die Kodes "1", "2", .,."8" gekennzeichnet. Angenommen, der Punkt P₁₇ stelle die Nachfahrrichtung dar, so läßt man diesen Punkt der Bezugsrichtung "1" entsprechen, und ein dieser "1"-Richtung entsprechendes Ausgangssignal wird,über die Eingabe-Ausgabeschaltung I5 von den Registern 14 an die Steuerschaltung 33 des Antriebs 30 übertragen;

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Die*Lageinformation des Punktes 17 wird in der Registergruppe lA gespeichert. Da im Beispiel der Pig, 4 vierzig Punkte abgetastet werden müssen, müssen die Zahlen für diese Punkte gespeichert werden, und die gespeicherte Zahl stellt beim nachfolgenden Abtastvorgang die Richtung des vorhergehenden Nachfahrvor-; gangs dar.

In Pig. 6 wird der Nachfahrvorgang erklärt, wenn die Kurve 47 die Zweiglinie 48 enthält. Die in diesem Fälle gewonnen Informationen besagen, daß das Bild aus den Punkten P,^ P^g* P37J ! P₁^, Ρ^γ, P|g; und Py, Pg, Pq liegt. Wie in der vorstehenden Beschreibung anhand der Pig» 5 liefert die Rechenanlage 10 als Ergebnis Informationen über die Punkte P-*g« Pi 7 und Po, die an den Mittelpunkten der vorstehend beschriebenen drei Gruppen von Informationssignalen liegen, und diese Informationssignale werden mit denen des vorhergehenden Abtastvorgangs verglichen, , um zu bestimmen, welcher Punkt der Nachfahrrichtung entspricht,

' worauf ein Signal zur Durchführung des Nachfahrvorgangs in .der 1
so bestimmten Nachfahrrichtung an den Antrieb 30 gelangt. In

diesem Fall erhält man auch ein Informationssignal über den Punkt Pg außer den Informationen über die Nachfahrrichtung und die vorher nachgefahrene Richtung, und diese Zusatzinformation zeigt, daß ein Kurvenzweig oder eine Kurvenkreuzung 48 vorliegt, j wodurch die Rechenanlage 10 veranlaßt wird, eine andere Operation, durchzuführen. Wenn die Nachfahrrichtungen bei den entsprechenden; Abtastvorgängen durch Kode wie z.B. "2, 2, 1, J5, 1..." darge- ! stellt werden, so geben diese Informationssignale die Form der Kurve an.

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Der vorstehend beschriebene Arbeitsvorgang läßt sich noch besser aus der nachfolgenden Beschreibung anhand des Blockschaltbildes der Fig. 4 erklären, in welchem die verschiedenen Programmvorgäng der Fig. 1 durch Geräte und Maschinen ersetzt sind, und in welchem die Rechenanlage 10 und ein Teil des Abtasters 20 im einzelnen gezeigt sind.

In Fig. 7 ist die Lichtquelle 29 (siehe Fig. 2) des Detektors mit der Stromquelle 221 "der Verarbeitungsschaltung 22 verbunden, die außerdem noch den Gleichspannungsverstärker 222 und den Diskriminator 223 enthält, der zur Unterscheidung von weiß und schwarz in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Verstärkers 222 arbeitet. Der Diskriminator 225 gibt ein Ausgangssignal "1" für einen weißen Punkt und das Ausgangssignal "0" für einen schwarzen Punkt ab. Das Ausgangssignal des Diskriminators 223 gelangt an den Speicher 101 für den vorhergehenden Wert. Weiter gelangt das Ausgangssignal auch an die Vergleichsschaltung 102, in welcher dieses Signal mit dem Ausgangssignal des Speichers 101 für den vorhergehenden Wert verglichen wird. Wenn als Ergebnis dieses Vergleichs der beiden Ausgangssignale die Nachfahrinformation von weiß auf schwarz wechselt, so gelangt ein Ausgarigssignal "1" an die Leitung 103, während ein Ausgangssignal "1" an die Leitung 104 gelangt, wenn die Information von schwarz auf weiß wechselt. Das Ausgangssignal "!"auf der Leitung 103 wird dem Speicher 105 eingespeist, worauf dieser die vom Lagezähler ΙΟβ eingegebene Lageinformation des Detektors 21 speichert. Dieser Zustaiiü an w, .rieht der Bewegung des Detektors 21 vom Punkt·. P-zum Punkt P„ in Fig. 6. Bei einer Weiterbewegung des Detektors

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erkennt die Vergleichsschaltung } ,. .ederum einen Wechsel von schwarz auf weiß, und gibt das Aus&angssignal "1" an die Leitung 104 ab, über die es an den Mittelwertdetektor 107 gelangt. Dieser Zustand entspricht der Bewegung des Detektas vom Punkt P_Q zum Punkt Pj₀ in Pig, 6. Der Mittelwertdetektor 107 errechnet den Mittekwert des in diesem Stadium im Speicher 105 gespeicherten . Informationssignals des Detektors 21 für die vorhergehende Lage sowie das Informationssignal des Detektors 21 für die gegenwärtige Lage, Auf diese Weise wird das Lagensignal eines Punktes nahe dem Mittelpunkt gebildet, während der Detektor 21 schwarz abtastet. Der Mittelpunkt entspricht z.B. dem Punkt Pg in Pig. 6, Dieser Mittelwert wird in einem der Speicher 108 bis 111, z.B. in 108 gespeichert. Treten während eines Rundabtastvorgangs weitere Mittelwertsignale auf, s -rden diese nacheinander in den Speichern 109, HO und IH gespeichert.

Ein Teil der Mittelwertsignale gelangt auch an die Vergleichsschaltung 112, wo sie mit Signalen des Registers 113 für den vorhergehenden Wert der Nachfahrrichtung und Signalen des Registers 11Λ für den vorhergehenden Wert der Nachfahr-Sperrichtung ι verglichen werden, und die Vergleichsergebnisse werden nacheinander an die Speicher 115 bis Il8 für den Vergleichswert der Nachfahrtrichtung und die Speicher 119 bis 122 für den Vergleichswert der Nachfahr-Sperrichtung übertragen und dort gespeichert. Zur» Peststellung des Minimalwerts gelangen die in den Speichern". I.e. bis 118 für den Vergleiohswert der Maohfahrriohtung gespeicherten Signale an den Minimalwertdetekt^- -^I₉ Der Wert

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dieser in den Speichern 111 bis lo8 gespeicherten und dem Minimalwert entsprechenden Signale kommt der vorhergehenden Nachfahrrichtung am nächsten, in der gleichen Weise arbeitet der Minimalwertdetektor 123 zur Erkennung des Minimalwerts der in den Speichern II9 bis 122 für den Vergleichswert der Nachfahrj Sperrichtung gespeicherten Signale. Die den Minimalwerten ent-

: sprechenden in den Speichern I08 gespeicherten Signale gelangen I
an den Speicher 124 für die Nachfahrrichtung und an den Speicher

125 für die Nachfahr-Sperrichtung und werden dort gespeichert.

j Die Ausgangssignale der Speicher 124 und 125 gelangen z.B. über

: die Leitungen 126 und 127 an die Eingabe-Ausgabesfealtung 15 der Fig. 1. Wie die Fig. 1 zeigt, gelangt das Ausgangssignal der

, Eingabe-Äusgabeschaltung I5 über die Leitung I9 an eine externe, nicht gezeigte Schaltung 19 sowie auch an die Steuerschaltung J5J5

: des Antriebs 30, wodurch einer der beiden Schritt-Motore Jl und 32 oder beide sich um einen Schritt weiterdrehen, um. entweder den Detektor 21 oder den Addierstreifen 3>β bzw. beide um einen Schritt weiter zu bewegen* Der Inhalt der Register 113 und 114

. für den vorhergehenden Wert ändert sich bei jedem Rundabtastvorgang. Zur kontinuierlichen Verfolgung einer Kurve oder eines Bildes wird der vorstehend beschriebene Arbeitszyklus wiederholt.

Nun sei angenommen, daß während des Nachfahrvorgangs des Systems

eine Diskontinuität oder unklare Stelle 49 in der Kurve auftrete. ! Das heißt, wenn die Enden 50 und 50* der Kurvenabschnitte 47 und 51 durch den Spalt 49 getrennt werden, dann arbeitet das

System wi·;- folf~t:
: Wenn die Diskontinuität 49 bei einem wiederholten Abtastvorgang

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des 'Nachfahrsysterns erreicht wird, so werden während des Rundabtastvorgangs I die beiden Punkte ^₁ und a₂ erkannt, jedoch beim Rundabtastvorgang II wird nur der Punkt a, erkannt. Das heißt, während des Rundabtastvorgangs II wird keine Kurve in der Nach- j

fahrrichtung am Umfang des Quadrats erkannt, mit Ausnahme der j ι bereits verfolgten Kurve 47. Unter diesen Umständen speichert ^;

ι ■ ^:

! das Register der Rechenanlage 10 die Richtung der zuletzt nach- ! gefahrenen Kurve, und die wiederholten Nachfahrvorgänge werden ι fortgesetzt, bis sie unterbrochen werden. Die Zählung: der ; Anzahl der bei einem Rundabtastvorgang abgetasteten Punkte erfolgt durch den Blockzähler 128 der Pig.7, der die Anzahl der Punkte durch Zählung der Ausgangssignale der Vergleichsschaltung · ι 102 zählt. Das Ausgangssignal des Blockzählers 128 gelangt an ! die Schaltung 129 zur Bestimmung der Abtastfläche, von wo aus ^! ein Signal an den Antrieb 30 übertragen wird, damit dieser die : Abtastfläche vergrößere, wenn/lie bei einem Rundabtastvorgang abgetastete Punktezahl auf eins abfällt. Polglich gibt die Steuerschaltung 33 ein Signal an die Schritt-Motore 31 und 32 ab, wodurch der Detektor 21 und der Papierstreifen 36 verschoben werden, um die Rundabtastfläche zu vergrößern. Die mit III in • Fig. 8 gekennzeichnete Fläche zeigt ein Beispiel einer derartig vergrößerten Rundabtastfläche, Durch die Vergrößerung der Abtast-

fläche wird die Länge aller vier Seiten des Quadrats gleich·* mäßig vergrößert. Jedoch kann auch die Länge von zwei gegenüberliegenden Seiten mehr vergrößert werden als die der anderen beiden gegenüberliegenden Seiten. Wenn die Kurve 51 als Ergebnis dieser Vergrößerung der Abtastfläche III erkannt wird, so gibt die Vergleichsschaltung 102 ein- Ausgangssignal an den Speicher

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105 über die Leitung 103 ab, damit der Speicher 105 das Ausgangs-

j signal des Lagezählers ΙΟβ speichere. Dann bestimmt der Mittel-

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wertdetektor 107 den Mittelwert der Ausgangssignale des Speichers ι 105 und der Lagesignale des Lagezählers ΙΟβ, wenn über die Leitung

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104 am Detektor 107 ein Ausgangssignal der Vergleichsschaltung ι 102 anliegt, und der durch den Mittelwertdetektor 107 bestimmte \ Mittelwert wird in einen der Speicher 108 bis 111 in der nachfolgenden Stufe gespeichert. Anschließend arbeitet das System ! in der gleichen vorstehend beschriebenen Weise.

Wenn selbst nach Vergrößerung der Abtastfläche auf eine bestimmte Grenze die nächste Kurve 5.1 nicht abgetastet wird, d.h. j wenn es nicht möglich ist, zwei Punkte bei einem Rundabtastvorgang zu erkennen, so wird keine Diskontinuität mehr berücksichtigt und die Kurve 47 gilt als beendet. Im allgemeinen verläuft die Kurve 51 in der gleichen Richtung wie die Kurve 47, doch

kann sie auch häufig einen anderen Verlauf nehmen. Dies rührt daher, weil die Mikroabschnitte einer verfolgen Kurve nicht immer die gleiche Richtung einnehmen und daher eine Diskontinuität an einer Biegung auftreten kann«

Wo es zulässig ist, die Lage und Richtung der Kurve durch Vergrößerung der Abtastfläche wie vorstehend beschrieben, einzugrenzen, dann werden die gespeicherten Werte mit denen für die letzt verfolgte Richtung verglichen, wenn der Detektor an der Diskontinuität anlangt, und die Richtung einer Gruppe wird beim Rundabtasten einer vergrößerten Fläche neu erzeugt, wenn zwei Punkte

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abgetastet werden, und nur, wenn v'ergleichsergebnis innerhalb¹ der bestimmten Grenzen liegt, wir,., die neue Kurve als kontinuierlich zur folgenden Kurve bewertet. Diese Grenzwerte werden in i der Begrenzerschaltung 1^0 der Fig. 4 gespeichert und gelangen von dort an den Minimalwertdetektor 123, wo sie mit dem geringsten Wert der Ausgangssignale der Speicher 115 bis 118 und dem geringsten Wert der Ausgangssignale der Speicher 119 bis 122 verglichen werden. Als Folge gibt der Minimalwertdetektor 123 ; ein Ausgangssignal an die nachfolgende Stufe ab, wenn die Grenzwerte niedriger sind als jeder der geringsten Werte. So wird der Detektor auf die andere Kurve 51 zubewegt, wenn einmal diese ! andere Kurve 51 erfaßt ist. ■ '

: Wie im Falle der Kurvenverfolgurp durch dnen schrittweise arbeitenden Koordinatenschreiber ist es im allgemeinen unmöglich, jede bewegliche Richtung nachzufahren. Wenn in solchen Fällen

, der Nachfahrvorgang makroskopisch untersucht wird, so ergibt

ψ j sich, daß die Kurvenverfolgung durch stetige Annäherung an die

j Richtung durchgeführt wird. Würde man versuchen, die durch eine j Diskontinuität weit voneinander getrennten Kurventeile mit einem System zu verbinden, das die Kurvenverfolgung durch Annäherung an die Richtung vollzieht* so würde sich ein großer Fehler ergeben.

Wenn einmal in einem solchen Falle die nachzufahrende Kurve ■ erfaßt ist, so ist es voxfeilhaft, den Nachfahrvorgang für einen bestimmten Weg fortzusetzen, eine Fläche mit einem Mittelpunkt am anderen Kurventeil abzutasten, und die Abtastfläche um einen

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Betrag zu verkleinern, der dem bestimmten Weg entspricht. Dann wird der andere Kurventeil immer in der Abtastfläche enthalten j sein und nicht verloren gehen.

■Auf diese Weise wird bei wiederholten Abtastvorgängen über den _; bestimmten Weg die Abtastfläche stetig verkleinert, und nachdem ,sie bis auf ihren ursprünglichen Wert verkleinert wurde, wird

I -

!der normale Kurvenverfolgungsvorgang mit einem konstanten Nachifahrweg für jeden Abtastvorgang wieder aufgenommen.

Bei jedem Rundabtastvorgang ändert sich der Inhalt der Register 113 urid 11Ψ für den vorhergehenden Wert. Zur Verfolgung einer kontinuierlichen Kurve werden die vorstehend beschriebenen Vorgänge wiederholt.

Obwohl das vorstehend beschriebene Äusführungsbeispiel mit einem photoelektrischen Detektor arbeitet, ist es offensichtlich, daß verschiedene andere Arten von Detektoren einschließlich eines bekannten magnetischen und eines elektrischen Detektors ebenso in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Zeichenpapiers und der Schreibtusche verwandt werden könnten.

Um den Aufbau des auf der Zeichenfläche beweglichen Detektors zu vereinfachen, können der photoelektrische Umsetzer und die Lichtquelle an vom auf der Zeichnung beweglichen Lesekopf entfernten Γ uikton stationär gehalten werden, und der Kopf kann mit der Lichtquoll« und dem photoelektriachen Umsetzer über Lichtleitungen .UG optiGohem Fiberglas verbunden werden. ß^n fjö«

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- 2o - j ;

Ein einzelner Detektor der vorbeschriebenen Art muß zur Abtastung ] ider Reihenfolge nach bewegt werden. Ist eine Anzahl von einzelnen !

,Detektoren am Umfang des Quadrats angeordnet, und werden diese j der Reihenfolge nach bei Jedem Abtastvorgang betätigt, so braucht , der Detektor nicht mechanisch um das Quadrat herum bewegt zu werden.

Außerdem kann der Detektor auch am Umfang eines Sechsecks, Fünfecks oder Kreises anstelle eines Quadrats bewegt werden.

- 2 1 -

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Claims (1)

1. - 21 - Patenton

   Dr. Ing. H. Negendank

   Dipl. Ing. H. Hauck
   Dipl. Phy». W. Schmitz

   8 München 1S,Me*ortstr.23

   j Iwatsu Electric Company, Ltd.

   4.1, 7, 1-chome Kugayama Suginamiku 1. Juni 1970

   j Tokyo, Japan Anwaltsakte M-

   Patentansprüche

   (T) Automatisches Kurven-Nachfahrsystem, gekennzeichnet durch j einen Detektor (21) zur Durchführung eines Rundabtastvorgangs \ am Umfang einer die nachzufahrende Kurve enthaltende^Fläche ,

   ■ ι

   zur Abgabe eines Informationssignals über die Anwesenheit

   oder Abwesenheit und die Lage der Kurve, Mittel (30)* die in ^!

   den ^]

   Abhängigkeit des Informationssignals 4» Detektor in einer be- _r stimmten Richtung Über einen bestimmten Weg zur Verfolgung ; der Kurve bewegen, Mittel zur Wiederholung des Nachfahrvorgangs, ein Gerät zur Verarbeitung der Diskontinuität mit ' Mitteln zur Vergrößerung der Abtastfläche des Detektors, Mittel:

   zur Bestimmung der bei einem Rundabtastvorgang durch den : Detektor erzeugten Informationssignaleji, Mittel, die in Ab- !

   Von der

   hängigkeit ew Anzahl der einer Diskontinuität der Kurve ent- ι sprechenden Informationssignale arbeiten, und Mittel zur Ver-j größerung der Abtastfläche des Detektors beim Erreichen einer : Diskontinuität, um die Anwesenheit oder Abwesenheit einer J anderen zu verfolgenden Kurve festzustellen.

   2. Qerät zur Verarbeitung einer Diskontinuität naoh Anspruch 1,
   gekennzeichnet duroh Mittel zur stetigen Vergrößerung des

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   Abtastbereiches des Detektors b-^ :: Antreffen einer Diskonti- ^;

   nuität, bis eine andere zu ver; Agende Kurve erkannt wird, ; damit der Nachfahrvorgang in der Richtung fortgesetzt werden ' kann, in welcher die andere Kurve verläuft, und damit eine
   Kurve mit einer Diskontinuität kontinuierlich verfolgt werden kann.

   3· Gerät zur Verarbeitung einer Diskontinuität nach Anspruch 2,
   gekennzeichnet durch Mittel zur schrittweisen Bewegung des : Mittelpunktes einer Rundabtastfläche des Detektors, so daß
   nach Erfassung der anderen Kurve diese immer innerhalb der
   Abtastfläche liegt, und zur stetigen Verkleinerung der Rund- ' abtastfläche auf den Ursprungswert, während der Mittelpunkt
   zur Portsetzung der Verfolgung der anderen Kurve in ihrem
   Richtungsverlauf verschoben wirα.

   4. Gerät zur Verarbeitung einer Diskontinuität nach Anspruch 2,
   gekennzeichnet durch Mittel zur Speicherung von Informations-' Signalen entsprechend der Richtung der letzten Verfolgung j der ersten Kurve beim Auftreten einer Diskontinuität, Mittel j

   zur Bestimmung der Abweichung der gespeicherten Information j

   gegenüber der Richtung, und Mittel, die in Abhängigkeit von \

   dieser Abweichung stetig die Abtastfläche des Detektors ver*· j großem, bis eine andere Kurve erfaßt wird.

   5. Automatisches Kurven-Nachfahrsystem naoh Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Erkennung der Nachfahrrichtung

   mit Speichern zur Speicherung der Nachfahrriohtung und der

   009851/1381 _B,_{D ommi}

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   Nachfahr-Sperrichtung bei jedem Nachfahrvorgang und Mittel, die in Abhängigkeit von AusgangsSignalen der Speicher Informationssignale zur Bestimmung der Nachfahrrichtung, der Nachfahr-Sperrichtung und dritter Richtungen beim Durchführen des nächsten Nachfahrvorgangs abgeben.

   6. Automatisches Kurven-Nachfahrsystem nach Anspruch 1, dadurch "gekennzeichnet, daß der Detektor(21) ein mit einem Boden versehenes zylindrisches Gehäuse (24), eiiw im Gehäuse (24) konzentrisch angeordneter Zylinder (27)* eine im Raum zwischen dem Gehäuse (24) und dem Zylinder (27) liegende Lichtquelle (29) und ein im Zylinder (27) angeordnetes Element zur Lichtaufnahme (28) enthält.

   7. Automatisches Kurven-Nachfahrsji'stem nach Anspruch 1, dadurch Gekennzeichnet, daß der Detektor (21) durch einen Antrieb (30) mit einem ersten Motor (31) zur Bewegung des Detektors in einer Richtung und einem zweiten Motor (32) zur Bewegung eines Zeichenpapiers (36) mit der Kurve in einer anderen Richtung bewegt'wird.

   8. Automatisches Kurven-Nachfahrsystem nach Anspruch.1, dadurch Gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erfassung der'Nach-■ fohrrichtung MIttel zur Be st immune des Mittelpunktes einer Orup.no von Inforrnationnsigna]-en enthält, din boi einem RundnV. a;;tvorcani- -los Df;te*:.bor.·; ,"jevr^mieii wurden.

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   BAD ORIGINAL

   9. Automatisches Kurven-Nachfahrsystem nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel zur Wahl eines Informationssignals aus der Gruppe von Informationssignalen, welches die Nachfahrrichtung darstellt.

   110· Automatisches Kurven-Nachfahrsystem nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel zur Speicherung einer Anzahl von bestimmten Bezugsrichtungen und Mittel zur Wahl eines die Nachfahrrichtung darstellenden Informationssignals aus der Gruppe der Informationssignale, wodurch die Nachfahrrichtung durch eine der Bezugsrichtungen dargestellt wird.

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   Lee