RU2018958C1

RU2018958C1 - Device for reading graphical information out

Info

Publication number: RU2018958C1
Authority: RU
Inventors: Р.М. Алиев; Малик Фатхи Аль-амайрех; Т.М. Касим-заде; Р.К. Мамедов
Original assignee: Алиев Руфат Мамедович; Малик Фатхи Аль-амайрех; Касим-заде Токай Мурадович; Мамедов Рагим Курбан оглы
Priority date: 1991-12-05
Filing date: 1991-12-05
Publication date: 1994-08-30

Abstract

FIELD: computer technology. SUBSTANCE: basic and additional piezoelectric plates are mounted in parallel one to the other at distance being equal to radiation wavelength. EFFECT: improved statistical and dynamic precision of the device. 2 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах, кодирующих графическую информацию. The invention relates to automation and computer engineering and can be used in systems encoding graphic information.

Известно устройство для измерения координат графических изображений [1] , содержащее пьезоэлектрический планшет - квадратную пьезоэлектрическую пластину с возбудителями волн, расположенными на двух взаимно перпендикулярных сторонах планшета. Эти возбудители попеременно возбуждают в теле пьезопластины ультразвуковые бегущие волны. Щуп, установленный оператором в точку сканирования, фиксирует время прихода переднего фронта этих волн. Данная информация вместе с информацией о моменте возбуждения этих волн используется для определения координат точки сканирования. A device for measuring the coordinates of graphic images [1], containing a piezoelectric tablet is a square piezoelectric plate with wave pathogens located on two mutually perpendicular sides of the tablet. These pathogens alternately excite ultrasonic traveling waves in the piezo-plate body. The probe installed by the operator at the scan point captures the arrival time of the leading edge of these waves. This information, together with information about the moment of excitation of these waves, is used to determine the coordinates of the scan point.

Недостатками этого устройства являются ограниченные размеры планшета, определяемые технологией производства пьезокерамических материалов, а также низкая точность при статических и динамических измерениях, вызванная неинвариантностью выходного сигнала щупа и низкой частотой переключения координатных излучателей. The disadvantages of this device are the limited size of the tablet, determined by the production technology of piezoceramic materials, as well as low accuracy in static and dynamic measurements, caused by the non-invariance of the output signal of the probe and the low switching frequency of the coordinate emitters.

Известно также устройство для считывания графической информации [2], содержащее планшет, пьезоэлектрические излучатели, установленные по двум взаимно перпендикулярным сторонам планшета, пьезоэлектрический приемник, блоки формирования строб-импульсов, временных координатных интервалов, сигналов разрешения, элементы И и генератор импульсов. Передний фронт временного координатного интервала формируется импульсом запуска в момент возбуждения волн, а задний - импульсом в момент фиксации этих волн. A device for reading graphic information [2] is also known, comprising a tablet, piezoelectric emitters mounted on two mutually perpendicular sides of the tablet, a piezoelectric receiver, blocks for generating strobe pulses, time coordinate intervals, resolution signals, I elements, and a pulse generator. The leading edge of the time coordinate interval is formed by a trigger pulse at the moment of wave excitation, and the trailing edge by a pulse at the moment of fixing these waves.

Недостатком данного устройства является сравнительно невысокая точность при статических и динамических измерениях, вызванные последовательным во времени процессом измерения координат одной точки и неинвариантностью амплитуды первой полуволны выходного сигнала щупа, зависящей от дестабилизирующих факторов, например от усилия прижатия щупа к поверхности планшета. The disadvantage of this device is the relatively low accuracy in static and dynamic measurements, caused by a time-consistent process of measuring the coordinates of one point and the non-invariance of the amplitude of the first half-wave of the probe output signal, which depends on destabilizing factors, for example, on the force of pressing the probe to the tablet surface.

Наиболее близким к предлагаемому является ультразвуковой координатометр [3] , содержащий планшет с установленными на его перпендикулярных сторонах основными и дополнительными пьезлектрическими пластинами, генератор импульсов, два выхода которого соединены с соответствующими основными пластинами, пьезоэлектрический приемник и блок формирования временных интервалов, причем выход пьезоприемника и остальные два выхода генератора импульсов подключены к входам этого блока. Closest to the proposed one is an ultrasonic coordinate gauge [3], containing a tablet with main and additional piezoelectric plates mounted on its perpendicular sides, a pulse generator, two outputs of which are connected to the corresponding main plates, a piezoelectric receiver and a unit for generating time intervals, the output of the piezoelectric receiver and the rest two outputs of the pulse generator are connected to the inputs of this block.

Недостатком данного устройства является следующее. Волны, возбуждаемые в планшете, представляют собой сумму бесконечного числа нормальных волн (симметричных и несимметричных), образующих продольные и сдвиговые волны с разными фазовыми скоростями (см. Михер Т., Мейсцер А. Волноводные распространения в протяженных цилиндрах и пластинках. - в кн.: Физическая акустика) под ред. У. Мейзона, Т./А). Поэтому в точке расположения дополнительной пьезопластины возникает сложная интерференционная картина и наблюдается сильное искажение формы и фазы колебаний, причем первые несколько полуволн (до момента прихода сдвиговой волны) имеют малую амплитуду и синусоидальную форму, а последующие - большую амплитуду и искаженную форму. Вследствие этого при подаче напряжения на дополнительные пьезопластины происходит лишь частичное демпфирование продольной волны в точке, а начиная с момента прихода сдвиговой волны, колебания практически не демпфируются, так как невозможно получить такие амплитуду и фазу сигнала, которые бы полностью демпфировали все составляющие ультразвуковые поля в планшете. Так как амплитуда искаженных колебаний больше амплитуды продольной волны, то время затухания волн в планшете уменьшается незначительно, и, как следствие, частота переключения также увеличивается незначительно. Поэтому точность при динамических измерениях также увеличивается незначительно. The disadvantage of this device is the following. The waves excited in the tablet are the sum of an infinite number of normal waves (symmetric and asymmetric) forming longitudinal and shear waves with different phase velocities (see Mikher T., Meisser A. Waveguide propagations in extended cylinders and plates. - in the book. : Physical Acoustics) ed. W. Mason, T. / A). Therefore, at the point of location of the additional piezoelectric plate, a complex interference pattern arises and a strong distortion of the shape and phase of the oscillations is observed, the first few half-waves (before the arrival of the shear wave) have a small amplitude and a sinusoidal shape, and the subsequent ones have a large amplitude and a distorted shape. As a result of this, when voltage is applied to additional piezoelectric plates, only a partial damping of the longitudinal wave occurs at the point, and starting from the moment the shear wave arrives, the oscillations are practically not damped, since it is impossible to obtain the amplitude and phase of the signal that would completely damp all the ultrasonic fields in the tablet . Since the amplitude of the distorted oscillations is greater than the amplitude of the longitudinal wave, the attenuation time of the waves in the tablet decreases slightly, and, as a result, the switching frequency also increases slightly. Therefore, the accuracy in dynamic measurements also increases slightly.

Предлагается устройство для считывания графической информации, содержащее планшет с установленными на его перпендикулярных сторонах основными и дополнительными пьезоэлектрическими пластинами, генератор импульсов, два выхода которого соединены с соответствующими основными пьезоэлектрическими пластинами и через аналоговые инверторы с соответствующими дополнительными пьезоэлектрическими пластинами, съемник координат с пьезоэлектрическим приемником, выход которого подключен к первому входу блока формирования временных интервалов, второй и третий входы которого соединены с соответствующими выходами генератора импульсов, при этом основные и дополнительные пьезоэлектрические пластины установлены попарно параллельно одна другой на соответствующих сторонах планшета при расстоянии между ними, равном длине волны излучения от основных пьезоэлектрических пластин. A device for reading graphic information is proposed, comprising a tablet with main and additional piezoelectric plates mounted on its perpendicular sides, a pulse generator, two outputs of which are connected to the corresponding main piezoelectric plates and through analog inverters with corresponding additional piezoelectric plates, a coordinate remover with a piezoelectric receiver, output which is connected to the first input of the block forming the time interval c, the second and third inputs of which are connected to the corresponding outputs of the pulse generator, while the main and additional piezoelectric plates are installed in pairs parallel to one another on the respective sides of the tablet at a distance between them equal to the radiation wavelength from the main piezoelectric plates.

Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемое устройство от прототипа отличается новыми элементами и связями. Поэтому заявленное устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Comparative analysis shows that the proposed device from the prototype is characterized by new elements and relationships. Therefore, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для считывания графической информации; на фиг. 2 приведены характеристики излучаемых волн. In FIG. 1 shows a functional diagram of a device for reading graphic information; in FIG. 2 shows the characteristics of the emitted waves.

Устройство содержит планшет звукопровод 1, две основные 2 и две дополнительные 3 пьезоэлектрические пластины, пьезоэлектрический приемник 4, генератор 5 импульсов, два аналоговых инвертора 6, 7, блок 8 формирования временных интервалов, причем два выхода генератора импульсов соединены с основными пластинами непосредственно, а с дополнительными через инверторы 6 и 7, а также с входами блока 8 формирования временных интервалов, пьезоэлектрический приемник 4 тоже подключен к блоку 8. The device comprises a sound pipe 1 tablet, two main 2 and two additional 3 piezoelectric plates, a piezoelectric receiver 4, a pulse generator 5, two analog inverters 6, 7, a unit for forming time intervals, the two outputs of the pulse generator being connected directly to the main plates, and with additional through inverters 6 and 7, as well as with the inputs of block 8 of the formation of time intervals, the piezoelectric receiver 4 is also connected to block 8.

Устройство работает следующим образом (рассмотрим измерение координаты, например, Х). Генератор 5 импульсов через второй выход возбуждает основную пьезоэлектрическую пластину 2 для координаты Х и через инвертор 6 дополнительную пьезоэлектрическую пластину 3. После сложения обоих колебаний, имеющих одинаковую амплитуду, но сдвинутых относительно друг друга на период, ультразвуковая волна, распространяющаяся в планшете, представляет собой один период синусоиды. Момент прихода этой волны в точку, где установлен пьезоэлектрический приемник 4, фиксируется с помощью блока 8 формирования временных интервалов. При этом на выходах координатных триггеров (не показаны) блока 8 формирования временных интервалов формируются временной интервал
Т = T =

, , где с - фазовая скорость распространения волн в планшете;
Х - координата исследуемой точки.The device operates as follows (consider measuring the coordinate, for example, X). The pulse generator 5 through the second output excites the main piezoelectric plate 2 for the X coordinate and through the inverter 6 an additional piezoelectric plate 3. After the addition of both oscillations having the same amplitude but shifted relative to each other by a period, the ultrasonic wave propagating in the tablet is one sine wave period. The moment of arrival of this wave at the point where the piezoelectric receiver 4 is installed is fixed using block 8 of the formation of time intervals. At the same time, at the outputs of coordinate triggers (not shown) of block 8 of the formation of time intervals, a time interval is formed
T = T =

,, where c is the phase velocity of wave propagation in the tablet;
X - coordinate of the investigated point.

Аналогично происходит измерение координаты Y. При этом используется инвертор 7. Similarly, the measurement of the Y coordinate takes place. In this case, an inverter 7 is used.

Доказательство повышения статической и динамической точности. Расположение дополнительных пьезоизлучателей на расстоянии, равном длине волны, от основных позволяет демпфировать волны в планшете в процессе из зарождения с помощью одного и того же генератора, и при измерениях в последующем используется только один период волны - синусоиды, распространяемой в планшете. Амплитуда этой волны на много меньше амплитуды сдвиговых волн, распространяемых в планшете прототипа, которые полностью не демпфируются в нем, поэтому ее затухание происходит на порядок быстрее. Этим достигается значительное повышение быстродействия устройства и, следовательно, значительное снижение динамической погрешности. Proof of increased static and dynamic accuracy. The location of additional piezoelectric emitters at a distance equal to the wavelength from the main ones allows you to damp the waves in the tablet in the process from nucleation using the same generator, and for measurements in the subsequent only one period of the wave is used - the sine wave propagated in the tablet. The amplitude of this wave is much smaller than the amplitude of the shear waves propagated in the prototype tablet, which are not completely damped in it, so its attenuation occurs an order of magnitude faster. This achieves a significant increase in the speed of the device and, therefore, a significant reduction in dynamic error.

Таким образом, по сравнению с базовым объектом в предлагаемом устройстве обеспечивается значительное повышение статической и динамической точности. Thus, compared with the base object in the proposed device provides a significant increase in static and dynamic accuracy.

Claims

DEVICE FOR READING GRAPHIC INFORMATION, containing a tablet with main and additional piezoelectric plates mounted on its perpendicular sides, a pulse generator, two outputs of which are connected to the corresponding main piezoelectric plates and through analog inverters - with corresponding additional piezoelectric plates, a coordinate remover with a piezoelectric receiver which is connected to the first input of the unit for the formation of time intervals, the second and t ety whose inputs are connected to respective outputs of the pulse generator, characterized in that, to improve accuracy, the basic and additional piezoelectric plate are arranged in pairs, parallel to each other on respective sides of the plate at a distance between them equal to the emission wavelength of the fundamental piezoelectric plates.