RU2112661C1

RU2112661C1 - Picture copying device

Info

Publication number: RU2112661C1
Application number: RU97109811A
Authority: RU
Inventors: Игорь Николаевич Миков; Александр Фроимович Ицкович; Отари Гивиевич Маградзе
Original assignee: Игорь Николаевич Миков; Александр Фроимович Ицкович; Отари Гивиевич Маградзе
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 1998-06-10

Abstract

FIELD: electronic engineering. SUBSTANCE: device has pulse-width modulator for connecting frequency modulator to voltage amplifier, its input being connected to respective output of voltage amplifier and its outputs, to respective inputs of frequency modulator. EFFECT: improved quality of displayed picture. 15 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к средствам художественного выполнения копий изображений, а более точно - к устройствам копирования изображений. The invention relates to means for performing artistic copies of images, and more specifically to image copying devices.

Известно устройство для копирования изображения, содержащее планшет для размещения обрабатываемого камня, винтовой привод каретки с электродвигателем. На каретке установлен электродвигатель с винтовым приводом водила. На водиле установлены вибратор с инструментом, а также фотоэлектрический блок считывания, содержащий источник света, фотоприемник, фокусирующие линзы. Выход фотоприемника через усилитель подключен к одному управляющему входу амплитудного модулятора, к другому управляющему входу которого подключен вибратор. Таким образом, фотоэлектрический блок считывания кинематически связан с инструментом и закреплен на координатном приводе сканирования [1]. A device for copying images containing a tablet for placing the processed stone, a screw drive carriage with an electric motor. An electric motor with a screw drive has been installed on the carriage. A vibrator with a tool, as well as a photovoltaic reading unit containing a light source, a photodetector, and focusing lenses are installed on the carrier. The output of the photodetector through an amplifier is connected to one control input of the amplitude modulator, to the other control input of which a vibrator is connected. Thus, the photovoltaic reading unit is kinematically connected with the tool and mounted on the coordinate scanning drive [1].

При включении электродвигателей обеспечивается построчное сканирование оптическим преобразователем (фотоэлектрическим блоком) поверхности рисунка и вибратором с инструментом поверхности камня. Построчное сканирование является результатом соотношения скоростей: скорость движения инструмента и фотоэлектрического блока многократно превосходит скорость движения по другой координате. Одновременно свет, отражаясь от поверхности рисунка, попадает на фотоприемник, и таким образом, уровень сигнала на выходе фотоэлектрического блока пропорционален отражательной способности оригинала. Этот сигнал управляет амплитудой вибрации инструмента, частота которых постоянна. When the motors are turned on, line-by-line scanning by the optical converter (photoelectric block) of the surface of the pattern and a vibrator with a stone surface tool is provided. Line-by-line scanning is the result of the ratio of speeds: the speed of the tool and the photovoltaic unit is many times greater than the speed of movement in a different coordinate. At the same time, the light reflected from the surface of the pattern hits the photodetector, and thus, the signal level at the output of the photovoltaic unit is proportional to the reflectivity of the original. This signal controls the amplitude of the vibration of the instrument, whose frequency is constant.

Известное устройство не обеспечивает изменения частоты работы вибратора при изменении сигнала на выходе фотоэлектрического блока считывания, что снижает качество проработки полутонов. Помимо этого кинематическая связь фотоэлектрического блока считывания и инструмента не позволяет ввести масштабирование между оригиналом и копией и регулировать их скорости перемещения независимо друг от друга, тем самым снижая производительность известного устройства. Таким образом, в известном устройстве наличие только амплитудной модуляции не обеспечивает четкого воспроизводства всех градаций полутонового клина. Кроме того, применение электромеханического узла при постоянной частоте и длительности удара вынуждает использовать невысокую скорость перенесения рисунка на поверхность заготовки. The known device does not provide changes in the frequency of operation of the vibrator when the signal at the output of the photovoltaic reading unit changes, which reduces the quality of the development of halftones. In addition, the kinematic connection of the photovoltaic reading unit and the tool does not allow scaling to be entered between the original and the copy and to regulate their movement speeds independently of each other, thereby reducing the performance of the known device. Thus, in the known device, the presence of only amplitude modulation does not provide a clear reproduction of all gradations of a grayscale wedge. In addition, the use of an electromechanical assembly at a constant frequency and duration of the impact forces the use of a low speed to transfer the pattern to the surface of the workpiece.

Известно также устройство для копирования изображения, содержащее блок считывания изображения оригинала, выход которого электрически соединен через усилитель напряжения с управляющим входом амплитудного модулятора [2]. Амплитудный модулятор подсоединен своим выходом к входу усилителя мощности, к другому входу амплитудного модулятора подключен генератор. Выходы усилителя мощности подсоединены ко входам электромеханического узла, связанного с инструментом, установленным с возможностью перемещения по трем взаимно перпендикулярным осям и взаимодействия с обрабатываемой поверхностью. Устройство содержит частотный модулятор импульсов, поступающих на электромеханический узел инструмента, при этом вход частотного модулятора электрически соединен с выходом усилителя напряжения, а его выход подсоединен к управляющему входу генератора. A device for copying an image is also known, comprising an original image reading unit, the output of which is electrically connected through a voltage amplifier to the control input of the amplitude modulator [2]. The amplitude modulator is connected by its output to the input of the power amplifier, a generator is connected to another input of the amplitude modulator. The outputs of the power amplifier are connected to the inputs of an electromechanical assembly associated with a tool mounted to move along three mutually perpendicular axes and interact with the surface being machined. The device contains a frequency modulator of pulses arriving at the electromechanical assembly of the instrument, while the input of the frequency modulator is electrically connected to the output of the voltage amplifier, and its output is connected to the control input of the generator.

Недостатком прототипа является то, что использование только частотного и амплитудного модуляторов не обеспечивает при перенесении изображения на обрабатываемую поверхность плавный переход и обработку любой из пятнадцати градаций полутонового клина. Кроме того, при фрезеровании обрабатываемой поверхности не обеспечивается регулировка времени удержания инструмента, внедренного в поверхность заготовки. The disadvantage of the prototype is that the use of only frequency and amplitude modulators does not provide a smooth transition and processing of any of the fifteen gradations of a grayscale wedge when transferring the image to the surface to be treated. In addition, when milling the machined surface, the retention time of the tool embedded in the surface of the workpiece is not provided.

Задача изобретения - создание устройства для копирования изображения, в котором обеспечивалась бы обработка любой из пятнадцати градаций оптической плотности полутонового клина рисунка оригинала при высокой скорости перенесения этого рисунка на копию, которая полностью соответствует оригиналу, а также обеспечивалась бы регулировка времени удержания инструмента, внедренного в поверхность заготовки при фрезеровании обрабатываемой поверхности. The objective of the invention is the creation of a device for copying the image, which would ensure the processing of any of the fifteen gradations of the optical density of a grayscale wedge of the original image at a high speed of transfer of this image to a copy that is fully consistent with the original, and also would provide adjustment of the retention time of the tool embedded in the surface workpieces when milling the machined surface.

Поставленная задача решается тем, что устройство для копирования изображения, содержащее блок считывания изображения оригинала, выход которого электрически соединен через усилитель напряжения с управляющим входом амплитудного модулятора, подсоединенного своим выходом к входу усилителя мощности, к другому входу амплитудного модулятора подключен генератор, а выходы усилителя мощности подсоединены ко входам электромеханического узла, связанного с инструментом, установленным с возможностью перемещения по трем взаимно перпендикулярным осям и взаимодействия с обрабатываемой поверхностью, и частотный модулятор импульсов, поступающих на электромеханический узел инструмента, при этом вход частотного модулятора электрически соединен с выходом усилителя напряжения, а его выход подсоединен к управляющему входу генератора, согласно изобретению снабжено широтно-импульсным модулятором, посредством которого частотный модулятор соединен с усилителем напряжения и вход которого подключен к соответствующему выходу усилителя напряжения, а его выходы - к соответствующим входам частотного модулятора. The problem is solved in that the device for copying the image containing the reading unit of the original image, the output of which is electrically connected through a voltage amplifier to the control input of the amplitude modulator, connected by its output to the input of the power amplifier, a generator is connected to the other input of the amplitude modulator, and the outputs of the power amplifier connected to the inputs of an electromechanical assembly associated with a tool mounted to move along three mutually perpendicular m axes and interactions with the surface to be treated, and a frequency modulator of pulses arriving at the electromechanical assembly of the tool, while the input of the frequency modulator is electrically connected to the output of the voltage amplifier, and its output is connected to the control input of the generator, according to the invention is equipped with a pulse-width modulator, through which the frequency modulator is connected to a voltage amplifier and the input of which is connected to the corresponding output of the voltage amplifier, and its outputs to the corresponding input m frequency modulator.

Целесообразно также, чтобы амплитудный модулятор содержал бы регулятор верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд, подключенный своим входом к соответствующему выходу усилителя напряжения и электрически соединенный с входом амплитудного модулятора, что позволяет настроить устройство под уровень черного (отсутствие сигнала) и уровень белого (максимальный сигнал) рисунка. Целесообразно, чтобы регулятор верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд состоял из дифференциального операционного усилителя с задающим опорное напряжение потенциометром и решающего усилителя, выполненного на операционном усилителе с потенциометром, задающим коэффициент передачи, и с резистором обратной связи. It is also advisable that the amplitude modulator contains a regulator of the upper and lower thresholds of the amplitude range, connected by its input to the corresponding output of the voltage amplifier and electrically connected to the input of the amplitude modulator, which allows you to configure the device for black level (no signal) and white level (maximum signal) drawing. It is advisable that the regulator of the upper and lower thresholds of the amplitude range consist of a differential operational amplifier with a reference voltage setting potentiometer and a deciding amplifier made on an operational amplifier with a transmission coefficient setting potentiometer and with a feedback resistor.

Целесообразно, чтобы устройство содержало бы блок автоматического регулирования коэффициента усиления, посредством которого регулятор электрически соединен с амплитудным модулятором и вход которого был бы подключен к выходу регулятора верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд, а его выход - ко входу амплитудного модулятора. It is advisable that the device would contain an automatic gain control unit, through which the regulator is electrically connected to the amplitude modulator and whose input would be connected to the output of the regulator of the upper and lower thresholds of the amplitude range, and its output to the input of the amplitude modulator.

Блок автоматического регулирования коэффициента усиления выполнен на операционном усилителе, охваченном обратной связью, в цепь которой включены резистор и группа коммутируемых резисторов, количество которых соответствует количеству градаций оптической плотности полутонового клина. Это позволяет компенсировать возрастание или убывание сил инерции инструмента, возникающих при частотной модуляции. Кроме того, этот блок позволяет учесть степень изменения амплитуды удара инструмента для разных физико-механических свойств материала заготовки. The automatic gain control unit is made on an operational amplifier covered by feedback, the circuit of which includes a resistor and a group of switched resistors, the number of which corresponds to the number of gradations of the optical density of a halftone wedge. This makes it possible to compensate for the increase or decrease in the inertia forces of the tool arising from frequency modulation. In addition, this unit allows you to take into account the degree of change in the amplitude of the impact of the tool for different physical and mechanical properties of the workpiece material.

Электронный коммутатор содержит каналы, количество которых соответствует количеству градаций оптической плотности полутонового клина, при этом каждый канал содержит регулируемый пороговый компаратор и группу эмиттерных повторителей, собранных на транзисторах. The electronic switch contains channels, the number of which corresponds to the number of gradations of the optical density of a grayscale wedge, with each channel containing an adjustable threshold comparator and a group of emitter repeaters assembled on transistors.

В качестве инструмента могут быть использованы широко известные фреза, электрод для ультразвуковой или искровой обработки, долбежный резец, краскопульт. As a tool, the widely known mill, an electrode for ultrasonic or spark processing, a mortising cutter, and an airbrush can be used.

Использование фрезы с приводом вращения позволит получать полутоновые копии изображений на вязких материалах. С помощью электродов, выполненных из проволоки разных цветных металлов, можно получать цветные полутоновые копии. При использовании электродов для ультразвуковой или искровой обработки можно получать полутоновые копии на твердых материалах. С помощью долбежного резца копии наносятся на поверхности изделий из камня, графита. Краскопульт дает возможность получать цветные копии картин. Все перечисленные копии могут быть получены на плоских, цилиндрических, сферических и других поверхностях изделий. Using a rotary drive cutter will produce halftone copies of images on viscous materials. Using electrodes made of wire of various non-ferrous metals, it is possible to obtain color halftone copies. When using electrodes for ultrasonic or spark processing, it is possible to obtain halftone copies on solid materials. Using a mortising cutter, copies are applied to the surface of stone, graphite. The airbrush gives the chance to receive color copies of pictures. All of these copies can be obtained on flat, cylindrical, spherical and other surfaces of products.

При использовании фотоэлектрического блока считывания электромеханический узел и указанный блок считывания устанавливают с возможностью независимого друг от друга перемещения, например, с помощью индивидуальных сервоприводов. When using the photovoltaic reading unit, the electromechanical unit and the specified reading unit are installed with the possibility of independent movement from each other, for example, using individual servos.

Использование независимых индивидуальных приводов для блока считывания и электромеханического узла позволит задавать раздельную необходимую дискретность считывания и копирование по кадру и строке. Кроме того, перемещение их с разными скоростями позволит масштабировать копирование изображения, не меняя размеры оригинала, и выбирать оптимальные скорости сканирования и копирования, повышая при этом производительность обработки. The use of independent individual drives for the reading unit and the electromechanical unit will allow you to set the separate necessary discreteness of reading and copying by frame and line. In addition, moving them at different speeds will allow you to scale the copying of the image without changing the size of the original, and choose the optimal scan and copy speeds, while increasing processing performance.

Электромеханический узел при использовании возвратной катушки обеспечивает четко выраженный обратный ход при возвратно-поступательном движении, что необходимо при долблении. Возможность вращения якоря электромеханического узла обеспечивает вращение инструмента, что необходимо при фрезеровании. Таким образом, обеспечивается совмещение долбления с фрезерованием обрабатываемой поверхности. The electromechanical unit when using a return coil provides a pronounced reverse motion during reciprocating motion, which is necessary when chiseling. The possibility of rotation of the anchor of the electromechanical assembly provides the rotation of the tool, which is necessary during milling. Thus, the combination of chiselling with milling of the treated surface is ensured.

На фиг. 1 изображен пример конструктивного выполнения устройства для копирования изображения с кинематически связанными блоком считывания и электромеханическим узлом; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 3 - принципиальная электрическая система электронного коммутатора; на фиг. 4 - пример конструктивного выполнения электромеханического узла; на фиг. 5 - принципиальная электрическая схема одного из каналов электронного коммутатора и временная диаграмма задания диапазона его работы; на фиг. 6 - пример кусочно-линейной аппроксимации линейного коэффициента усиления для блока автоматического регулирования коэффициента усиления; на фиг. 7 - принципиальная электрическая схема одного из каналов широтно-импульсного модулятора и прямоугольные импульсы, формируемые на его выходе; на фиг. 8 - пример выполнения устройства, в котором блок считывания и электромеханический узел снабжены индивидуальными сервоприводами. In FIG. 1 shows an example of a structural embodiment of a device for copying an image with kinematically connected reading unit and electromechanical assembly; in FIG. 2 is a circuit diagram of a device; in FIG. 3 - principal electrical system of an electronic switch; in FIG. 4 is an example of a structural embodiment of an electromechanical assembly; in FIG. 5 is a circuit diagram of one of the channels of an electronic switch and a timing diagram for setting a range of its operation; in FIG. 6 is an example of a piecewise linear approximation of a linear gain for an automatic gain control unit; in FIG. 7 is a circuit diagram of one of the channels of a pulse-width modulator and rectangular pulses generated at its output; in FIG. 8 is an example embodiment of a device in which a reading unit and an electromechanical assembly are provided with individual servo drives.

Устройство для копирования изображения содержит планшет 1 для размещения заготовки, имеющий направляющую 2 с приводом 3 каретки 4 и электродвигатель 5. На каретке 4 установлен электродвигатель 6 с приводом 7 водила 8. На водиле 8 установлен электромеханический узел 9 и электродвигатель 10. Водило 8 опирается на поддерживающую опору 11 и содержит блок 12 считывания. Планшет 13 служит для размещения образца рисунка. Электродвигатели 5 и 6 связаны с растровым датчиком 14. Блок 12 считывания может быть выполнен, например, в виде широко известных фотоголовки на базе фотоусилителя или видеокамеры. В первом случае фотоэлектрический блок 12 считывания содержит (фиг. 2) источник 15 света, фотоприемник 16, фокусирующие линзы 17, 18. Выход фотоприемника 16 подключен к усилителю 19 напряжения, выход 20 которого подключен ко входу двухкаскадного регулятора 21 верхнего и нижнего порогов диапазона амплитуд сигнала. Регулятор 21 состоит из дифференциального операционного усилителя 22 с задающим опорное напряжение потенциометром 23 и решающего усилителя, собранного на операционном усилителе 24 с потенциометром 25, служащим для задания коэффициента передачи, и с резистором 26 обратной связи. Кроме того, выход 27 усилителя 19 напряжения подключен ко входу электронного коммутатора 28, имеющего пятнадцать каналов. Выход 29 усилителя 19 напряжения подключен ко входу широтно-импульсного модулятора 30, имеющего пятнадцать идентичных каналов, формирующих сигналы, соответствующие пятнадцати градациям оптической плотности полутонового клина. Каждый из этих каналов состоит из дифференциального операционного усилителя 31₁, ... или 31₁₅, охваченного по одному его входу обратной связью. Другой его вход подключен к одному из выводов резистора 32₁, ... или 32₁₅, другой вывод которого подключен к соответствующему выходу электронного коммутатора 28. Выходы широтно-импульсного модулятора 30 подключены к соответствующим входам многоканального частотного модулятора 33, который выполнен на гистерезисных компараторах 34₁, ... 34₁₅, охваченных общей обратной связью с операционными усилителями 31₁, ... 31₁₅ широтно-импульсного модулятора 30 через резисторы 35₁, ... 35₁₅ и конденсаторы 36₁, . .. 36₁₅. Выходы компараторов 34₁, ... 34₁₅, являющиеся выходами каналов частотного модулятора 33, подключены к соответствующим входам электронного коммутатора 28.The device for copying an image contains a tablet 1 for placing a workpiece, having a guide 2 with a drive 3 of a carriage 4 and an electric motor 5. On a carriage 4, an electric motor 6 with a drive 7 of a carrier 8 is installed. A carrier 8 has an electromechanical assembly 9 and an electric motor 10. The carrier 8 is supported by supporting support 11 and includes a reading unit 12. The tablet 13 is used to place a sample picture. The electric motors 5 and 6 are connected to the raster sensor 14. The reading unit 12 can be made, for example, in the form of well-known photo heads based on a photo amplifier or a video camera. In the first case, the photoelectric reading unit 12 contains (Fig. 2) a light source 15, a photodetector 16, focusing lenses 17, 18. The output of the photodetector 16 is connected to a voltage amplifier 19, the output 20 of which is connected to the input of a two-stage regulator 21 of the upper and lower thresholds of the amplitude range signal. The controller 21 consists of a differential operational amplifier 22 with a reference voltage setting potentiometer 23 and a deciding amplifier assembled on an operational amplifier 24 with a potentiometer 25 used to set the gear ratio, and with a feedback resistor 26. In addition, the output 27 of the voltage amplifier 19 is connected to the input of an electronic switch 28 having fifteen channels. The output 29 of the voltage amplifier 19 is connected to the input of a pulse-width modulator 30 having fifteen identical channels generating signals corresponding to fifteen gradations of the optical density of a halftone wedge. Each of these channels consists of a differential operational amplifier 31 ₁ , ... or 31 ₁₅ , covered by feedback on one of its inputs. Its other input is connected to one of the outputs of the resistor 32 ₁ , ... or 32 ₁₅ , the other output of which is connected to the corresponding output of the electronic switch 28. The outputs of the pulse-width modulator 30 are connected to the corresponding inputs of the multi-channel frequency modulator 33, which is made on hysteresis comparators 34 ₁ , ... 34 ₁₅ covered by the general feedback from operational amplifiers 31 ₁ , ... 31 _{15 of a} pulse-width modulator 30 through resistors 35 ₁ , ... 35 ₁₅ and capacitors 36 ₁ ,. .. 36 ₁₅ . The outputs of the comparators 34 ₁ , ... 34 ₁₅ , which are the outputs of the channels of the frequency modulator 33, are connected to the corresponding inputs of the electronic switch 28.

Устройство содержит также многоканальный (с числом каналов, соответствующим градациям оптической плотности полутонового клина) блок 37 автоматического регулирования коэффициента усиления, собранного на операционном усилителе 38, охваченном обратной связью, в цепь которой включены резистор 39 и группа коммутируемых резисторов 40₁, ... 40₁₅, подсоединенных к соответствующим выходам электронного коммутатора 28. Выход операционного усилителя 38 подключен к одному из входов амплитудного модулятора 41, другой вход которого подсоединен к выходу генератора 42. Выход амплитудного модулятора 41 подключен ко входу усилителя 43 мощности, выходы которого соединены соответственно с выводами катушек 44 и 45 электромеханического узла 9, обеспечивающих возвратно-поступательное перемещение инструмента 46.The device also contains a multi-channel (with the number of channels corresponding to the gradations of the optical density of a grayscale wedge) unit 37 for automatically adjusting the gain assembled on an operational amplifier 38 covered by feedback, the circuit of which includes a resistor 39 and a group of switched resistors 40 ₁ , ... 40 _15, connected to respective outputs of the electronic switch 28. The output of the operational amplifier 38 is connected to one input of the amplitude modulator 41, the other input of which is connected to the output n eratora amplitude modulator 42. The output 41 is connected to the input of the power amplifier 43, the outputs of which are connected respectively to terminals 44 and the coil 45 of the electromechanical assembly 9, providing the reciprocating movement of the tool 46.

Электронный коммутатор 28 (фиг. 3) содержит пятнадцать (по числу градаций полутонового клина) каналов. Каждый канал содержит пороговый компаратор 47₁, ... или 47₁₅, ко входам которого подключены регулировочные потенциометры 48₁, ... или 48₁₅ и 49₁, ... или 49₁₅ верхнего и нижнего порогов срабатывания компаратора 47₁, ... или 47₁₅. Выход каждого компаратора 47₁, ... или 47₁₅ подсоединен к коллекторам эмиттерных повторителей, собранных на трех транзисторах 50₁, ... 50₁₅ и двух резисторах 51₁, ... 51₁₅ и 52₁, ... 52₁₅. Входом электронного коммутатора 28 являются объединенные входы компараторов 47₁, ... 47₁₅. Точки 53₁, ... 53₁₅ объединены и подключены к выходу регулятора 21, точки 54₁, ... 54₁₅ - к выводам резисторов 40₁,... 40₁₅, точки 55₁, ... 55₁₅ объединены и подключены к выходу 29 усилителя 19 напряжения, 56₁, ... 56₁₅ - к выводам резисторов 32₁, ... 32₁₅, точки 57₁, ... 57₁₅ - к выходам гистерезисных компараторов 34₁, ... 34₁₅, а точки 58₁, ... 58₁₅ объединены и подключены ко входу генератора 42.The electronic switch 28 (Fig. 3) contains fifteen (according to the number of gradations of the grayscale wedge) channels. Each channel contains a threshold comparator 47 ₁ , ... or 47 ₁₅ , to the inputs of which control potentiometers 48 ₁ , ... or 48 ₁₅ and 49 ₁ , ... or 49 _{15 of the} upper and lower thresholds of the comparator 47 ₁ , are connected. .. or 47 ₁₅ . The output of each comparator 47 ₁ , ... or 47 _{15 is} connected to the collectors of emitter followers assembled on three transistors 50 ₁ , ... 50 ₁₅ and two resistors 51 ₁ , ... 51 ₁₅ and 52 ₁ , ... 52 ₁₅ . The input of the electronic switch 28 is the combined inputs of the comparators 47 ₁ , ... 47 ₁₅ . Points 53 ₁ , ... 53 _{15 are} combined and connected to the output of controller 21, points 54 ₁ , ... 54 ₁₅ are connected to the terminals of resistors 40 ₁ , ... 40 ₁₅ , points 55 ₁ , ... 55 _{15 are} combined and connected to the output 29 of the voltage amplifier 19, 56 ₁ , ... 56 ₁₅ - to the outputs of the resistors 32 ₁ , ... 32 ₁₅ , points 57 ₁ , ... 57 ₁₅ - to the outputs of the hysteresis comparators 34 ₁ , ... 34 ₁₅ , and points 58 ₁ , ... 58 _{15 are} combined and connected to the input of the generator 42.

Электромеханический узел 9 (фиг. 4) содержит корпус 59, в котором размещены катушки 44 и 45, охватывающие якорь 60, соединенный с инструментом 46 и установленный в направляющих втулках 61. Кроме того, якорь 60 соединен с электродвигателем 10 вращения инструмента 46 через пружинную подвеску 62. The electromechanical assembly 9 (Fig. 4) contains a housing 59, in which there are coils 44 and 45 covering the armature 60, connected to the tool 46 and installed in the guide bushings 61. In addition, the armature 60 is connected to the electric motor 10 of rotation of the tool 46 through a spring suspension 62.

На фиг. 5 представлена временная диаграмма задания диапазона работы одного из каналов электронного коммутатора 28 (фиг. 3), где U₂ - видеосигнал на входе электронного коммутатора 28, U_к - сигнал на выходе компаратора 47₁, U₄₈ и U₄₉ - напряжения, соответствующие границам одной из пятнадцати градаций полутонового клина.In FIG. 5 is a timing chart for setting the operating range of one of the channels of the electronic switch 28 (Fig. 3), where U ₂ is the video signal at the input of the electronic switch 28, U _к is the signal at the output of the comparator 47 ₁ , U ₄₈ and U ₄₉ are the voltage corresponding to the boundaries one of the fifteen gradations of a halftone wedge.

На фиг. 6 показана кусочно-линейная аппроксимация коэффициента усиления, где U₂₁ и U₃₇ - соответственно входной и выходной сигналы блока 37 (фиг. 2) автоматического регулирования коэффициента усиления. Фиг. 7 иллюстрирует прямоугольные импульсы, формируемые на выходе последовательно включенных каналов широтно-импульсного и частотного модуляторов 30 и 33, где Т - период повторения импульсов, t₁ - длительность положительных импульсов, t₂ - длительность паузы.In FIG. 6 shows a piecewise linear approximation of the gain, where U ₂₁ and U ₃₇ are the input and output signals of the automatic gain control unit 37 (Fig. 2), respectively. FIG. 7 illustrates rectangular pulses generated at the output of series-connected channels of a pulse-width and frequency modulators 30 and 33, where T is the pulse repetition period, t ₁ is the duration of positive pulses, t ₂ is the duration of the pause.

На фиг. 8 показан пример конструктивного выполнения устройства, в котором блок 12 считывания и электромеханический узел 9 имеет возможность перемещаться независимо друг от друга. В этом случае на планшете 13 для размещения образца рисунка оригинала установлены направляющая 63 с приводом 64 каретки 65 и электродвигатель 66. На каретке 65 установлен электродвигатель 67 с приводом 68 водила 69, на котором размещен блок 12 считывания. В качестве электродвигателей 5, 6, 66, 67 используются сервоприводы, работа которых синхронизируется с помощью блока 70 задания дискретности считывания и выбора масштаба. Управление блоком 70 осуществляется от пульта 71. In FIG. 8 shows an example of a structural embodiment of the device in which the reading unit 12 and the electromechanical assembly 9 are able to move independently of each other. In this case, a guide 63 with a drive 64 of the carriage 65 and an electric motor 66 are installed on the tablet 13 to accommodate a sample of the original drawing. On the carriage 65, an electric motor 67 is installed with the drive 68 of the carrier 69, on which the reading unit 12 is placed. As electric motors 5, 6, 66, 67, servo drives are used, the operation of which is synchronized with the help of block 70 for setting read discreteness and selecting a scale. The control unit 70 is carried out from the remote 71.

Устройство для копирования изображения работает следующим образом. На планшете 1 (фиг. 1) устанавливается заготовка, а на планшете 13 - рисунок, например фотография. Водило 8 опирается на поддерживающую опору 11. При включении электродвигателей 5, 6 обеспечивается построчное сканирование блоком 12 поверхности рисунка, а электромеханическим узлом 9 с инструментом 46 (фиг. 2), соответственно, поверхности заготовки. Электродвигатель 5 (фиг. 1) обеспечивает построчную развертку, а электродвигатель 6 - кадровую. Соотношение скоростей строчной и кадровой разверток обеспечивает растровый датчик 14. Одновременно с разверткой инструмента 46 (фиг. 2) по обрабатываемой поверхности заготовки свет, направляемый от источника 15 на поверхность рисунка, отражается от нее и попадает на фотоприемник 16. В результате этого сигналы, формируемые на выходах 20, 27, 29 усилителя 19, пропорциональны оптической плотности рисунка. При этом следует иметь в виду, что оптическая плотность светового излучения охватывается пятнадцатью градациями полутонового клина. Эти градации определяются напряжениями, пропорциональными величине освещенности отраженного от изображения сигнала на выходах 20, 27, 29 усилителя 19. Один из этих видеосигналов поступает на вход электронного коммутатора 28, который своими компараторами 47₁, ... 47₁₅ выбирает градацию полутона. Это выражается в том, что коммутатор 28 включает соответствующий канал блока 37 регулирования коэффициента усиления, соответствующий канал широтно-импульсного модулятора 30 и соответствующий канал частотного модулятора 33. На фиг. 5 приведен пример задания диапазона работы одного из каналов коммутатора 28. При этом первый порог задается потенциометром 48₁, а второй порог - потенциометром 49₁. В то время, когда видеосигнал U₂ находится в пределах указанного диапазона порогов ( U₄₈, U₄₉), потенциал (U_к) на выходе 47₁ равняется единице, открываются транзисторы 50₁ и подключаются резисторы 51₁ и сигналы от точек 53₁, 55₁ и 57₁ поступают к точкам 54₁, 56₁ и 58₁. Аналогично работают остальные четырнадцать каналов электронного коммутатора 28.A device for copying an image works as follows. On the tablet 1 (Fig. 1), a blank is installed, and on the tablet 13 - a drawing, for example a photograph. The carrier 8 is supported by a supporting support 11. When the electric motors 5, 6 are turned on, a line-by-block scanning by the block 12 of the pattern surface is provided, and the electromechanical unit 9 with the tool 46 (Fig. 2), respectively, of the workpiece surface. The electric motor 5 (Fig. 1) provides a line scan, and the electric motor 6 - frame. The ratio of the line and frame scan speeds is provided by the raster sensor 14. Simultaneously with the scan of the tool 46 (Fig. 2), the light directed from the source 15 to the surface of the pattern is reflected from it and gets to the photodetector 16. As a result, the signals generated the outputs 20, 27, 29 of the amplifier 19 are proportional to the optical density of the pattern. It should be borne in mind that the optical density of light radiation is covered by fifteen gradations of a grayscale wedge. These gradations are determined by voltages proportional to the amount of illumination of the signal reflected from the image at the outputs 20, 27, 29 of amplifier 19. One of these video signals is fed to the input of electronic switch 28, which selects a grayscale gradation with its comparators 47 ₁ , ... 47 ₁₅ . This is reflected in the fact that the switch 28 includes the corresponding channel of the gain control unit 37, the corresponding channel of the pulse width modulator 30, and the corresponding channel of the frequency modulator 33. In FIG. Figure 5 shows an example of setting the operating range of one of the channels of the switch 28. In this case, the first threshold is set by potentiometer 48 ₁ , and the second threshold is set by potentiometer 49 ₁ . While the video signal U ₂ is within the specified threshold range (U ₄₈ , U ₄₉ ), the potential (U _к ) at the output 47 ₁ is equal to one, the transistors 50 ₁ open and the resistors 51 ₁ and the signals from points 53 _{1 are} connected, 55 ₁ and 57 ₁ arrive at points 54 ₁ , 56 ₁ and 58 ₁ . The remaining fourteen channels of the electronic switch 28 work similarly.

На фиг. 6 показана линейная аппроксимация коэффициента усиления блока 37, которая осуществляется при последовательном включении - отключении резисторов 40₁ ...40₁₅. Такое изменение коэффициента усиления, реализуемое блоком 37 для амплитудного модулятора 41, необходимо для компенсации сил инерции инструмента 46, которые возникают при модуляции частоты, осуществляемой блоком 33. Кроме того, такое нелинейное изменение коэффициента усиления может потребоваться для учета физико-механических свойств материала обрабатываемой поверхности. Одновременно с выхода 20 усилителя 19 видеосигнал поступает на вход регулятора 21 верхнего и нижнего порогов сигнала. Этот регулятор 21 собран на дифференциальном операционном усилителе 22, на один вход которого поступает видеосигнал U₂₀, а на другой его вход - напряжение смещения с потенциометра 23, которым устанавливают нулевой потенциал, когда фотолуч находится на самом темном месте изображения. Второй каскад регулятора 21 состоит из операционного усилителя 24, охваченного обратной связью. Коэффициент передачи второго каскада устанавливается посредством потенциометра 25. Этим потенциометром 25 устанавливают максимальный потенциал, когда фотолуч находится на самом светлом месте изображения. Таким образом, регулятор 21 позволяет настроить устройство под изображение разной плотности.In FIG. 6 shows a linear approximation of the gain of block 37, which is carried out during sequential switching on and off of resistors 40 ₁ ... 40 ₁₅ . Such a change in the gain implemented by block 37 for the amplitude modulator 41 is necessary to compensate for the inertia forces of the tool 46 that occur when the frequency is modulated by the block 33. In addition, such a nonlinear change in the gain may be required to take into account the physicomechanical properties of the material of the processed surface . Simultaneously with the output 20 of the amplifier 19, the video signal is fed to the input of the controller 21 of the upper and lower thresholds of the signal. This controller 21 is assembled on a differential operational amplifier 22, to one input of which a video signal U ₂₀ is supplied, and to its other input, a bias voltage from a potentiometer 23, which sets the potential to zero when the photo beam is at the darkest point of the image. The second stage of the controller 21 consists of an operational amplifier 24, covered by feedback. The transmission coefficient of the second stage is set by means of a potentiometer 25. This potentiometer 25 sets the maximum potential when the photo beam is in the brightest place of the image. Thus, the controller 21 allows you to adjust the device for the image of different densities.

Далее пронормированный в регуляторе 21 сигнал поступает на вход блока 37 и проходит по одному из его каналов. Этот блок собран на операционном усилителе 38, охваченном обратной связью. Входные цепи усилителя 38 состоят из резисторов 40₁, ... 40₁₅, которые коммутируются электронным коммутатором 28. Пройдя по одной из цепей, сигнал после нелинейного усиления поступает на один из входов амплитудного модулятора 41.Next, the signal normalized in the controller 21 enters the input of block 37 and passes through one of its channels. This block is assembled on a feedback amplifier 38. The input circuit of the amplifier 38 consists of resistors 40 ₁ , ... 40 ₁₅ , which are switched by an electronic switch 28. Having passed through one of the circuits, the signal after non-linear amplification is fed to one of the inputs of the amplitude modulator 41.

Кроме того, выход 29 усилителя 19 подсоединен ко входу широтно-импульсного модулятора 30, каналы которого также коммутируются электронным коммутатором 28. Выбор каждого канала зависит от уровня видеосигнала на выходе 27 усилителя 19 или на входе коммутатора 28. In addition, the output 29 of the amplifier 19 is connected to the input of the pulse-width modulator 30, the channels of which are also switched by the electronic switch 28. The choice of each channel depends on the level of the video signal at the output 27 of the amplifier 19 or at the input of the switch 28.

Рассмотрим работу одного из каналов, который собран на операционном усилителе 31₁ (фиг. 7), охваченном емкостной обратной связью и представляющем собой интегратор, выход которого подключен ко входу гистерезисного компаратора 34₁. Оба каскада охвачены обратной связью, при этом на выходе канала формируются прямоугольные импульсы U₃₃, период Т повторения которых определяется параметрами резистора 35₁ и конденсатора 36₁, а длительность t₁ и t₂ определяется выходным напряжением U₂₉ усилителя 19.Consider the operation of one of the channels, which is assembled on an operational amplifier 31 ₁ (Fig. 7), covered by capacitive feedback and representing an integrator, the output of which is connected to the input of the hysteresis comparator 34 ₁ . Both stages are covered by feedback, while rectangular pulses U ₃₃ are formed at the channel output, the repetition period T of which is determined by the parameters of resistor 35 ₁ and capacitor 36 ₁ , and the duration t ₁ and t ₂ is determined by the output voltage U _{29 of} amplifier 19.

В устройстве соотношение RC в каждом канале частотного модулятора 33 обеспечивает диапазон частот 10-80 Гц, канал выбирается коммутатором 28, а ширина импульсов определяется уровнем сигнала U₂₉ на выходе усилителя 19. С выхода частотного модулятора 33 импульсы поступают на вход генератора 42. В этом блоке формируются передний и задний фронты и вершины импульсов, убирается (при необходимости) их отрицательная часть и импульсы усиливаются. Далее эти импульсы поступают на второй вход амплитудного модулятора 41. Промодулированные импульсы подаются на вход усилителя 43 мощности, а затем поступают на вход электромеханического узла 9, на обмотку катушки 44. Со второго выхода усилителя 43 импульсы, длительность которых пропорциональна паузе t₂, поступают на обмотку возвратной катушки 45. При этом катушка 44 (фиг. 4) создает магнитный поток Ф₁, обеспечивающий движение якоря 60 вниз, а катушка 45 - магнитный поток Ф₂, обеспечивающий движение якоря 60 вверх, таким образом инструмент 46 совершает возвратно-поступательные колебательные движения.In the device, the RC ratio in each channel of the frequency modulator 33 provides a frequency range of 10-80 Hz, the channel is selected by the switch 28, and the pulse width is determined by the signal level U ₂₉ at the output of the amplifier 19. From the output of the frequency modulator 33, the pulses are fed to the input of the generator 42. In this the front and trailing edges and the vertices of the pulses are formed in the block, their negative part is removed (if necessary) and the pulses are amplified. Then these pulses are fed to the second input of the amplitude modulator 41. The modulated pulses are fed to the input of the power amplifier 43, and then fed to the input of the electromechanical assembly 9, to the coil of the coil 44. From the second output of the amplifier 43, the pulses, the duration of which is proportional to the pause t ₂ , go to return coil winding 45. In this case, the coil 44 (. Figure 4) creates a magnetic flux F _1, providing movement of the armature 60 downward, and the coil 45 - a magnetic flux F _2, providing movement of the armature 60 upwards, thus the tool 46 commits reciprocating oscillatory motion.

При включении электродвигателя 10 обеспечивается вращение якоря 60 и инструмента 46 через пружину 62, которая, кроме того, задает якорю 60 исходное положение. При этом амплитудно-частотная модуляция обеспечивает силу и частоту ударов инструмента 46 по заготовке, а широтно-импульсная - время удержания инструмента 46 (например, при фрезеровании), внедренного в поверхность заготовки. When the motor 10 is turned on, the armature 60 and the tool 46 are rotated through the spring 62, which, in addition, sets the armature 60 to its initial position. In this case, the amplitude-frequency modulation provides the force and frequency of impacts of the tool 46 across the workpiece, and the pulse-width modulation provides the holding time of the tool 46 (for example, during milling) embedded in the surface of the workpiece.

Индивидуальные электродвигатели 5, 6, 66 и 67 (фиг. 8) электромеханического узла 9 и блока 12 считывания позволяют задать дискретность считывания и копирования по кадру и строке. Соотношением числа импульсов, поступающих на электродвигатели 5, 6, 66, 67, задаваемым блоком 70, обеспечивается возможность масштабирования, задание этих параметров производится с пульта 71. Например, при дискретности шага электродвигателей 5 и 6, равной 0,15 мм, а электродвигателей 66 и 67 - 0,3 мм, изображение уменьшается в 2 раза. При значениях дискретности шага электродвигателей 5 и 6, равном 1,5 мм, а электродвигателей 66 и 67 - 0,15 мм, изображение увеличивается в 10 раз. Individual electric motors 5, 6, 66 and 67 (Fig. 8) of the electromechanical assembly 9 and the reading unit 12 allow you to set the discreteness of reading and copying by frame and line. By the ratio of the number of pulses arriving at the electric motors 5, 6, 66, 67, set by the block 70, it is possible to scale, these parameters can be set from the remote control 71. For example, when the step resolution of the electric motors 5 and 6 is 0.15 mm, and that of the electric motors 66 and 67 - 0.3 mm, the image is reduced by 2 times. When the step resolution of electric motors 5 and 6 is 1.5 mm, and electric motors 66 and 67 are 0.15 mm, the image is enlarged 10 times.

Применение предлагаемого изобретения позволяет обеспечивать при перенесении изображения на обрабатываемую поверхность плавный переход и обработку любой из пятнадцати градаций полутонового клина, а также обеспечивать регулировку времени удержания инструмента, внедренного в поверхность заготовки, что необходимо при фрезеровании обрабатываемой поверхности. The application of the present invention allows to ensure a smooth transition and processing of any of the fifteen gradations of a grayscale wedge when transferring the image to the surface to be processed, as well as to provide adjustment of the retention time of the tool embedded in the workpiece surface, which is necessary when milling the processed surface.

В предлагаемом изобретении для перенесения изображения могут быть использованы методы долбления резцом и ультразвуком, фрезерования, выжигания и наплавки электродом, методы нанесения красок. Этими методами копии любых изображений картин, текстовых и сложных графических форм можно наносить на плоские, цилиндрические, сферические и другие поверхности изделий из металла, камня, графитов, стекла, дерева и композитов. In the present invention, methods for chiselling with a cutter and ultrasound, milling, burning and surfacing with an electrode, and methods of applying paints can be used for image transfer. Using these methods, copies of any images of paintings, textual and complex graphic forms can be applied to flat, cylindrical, spherical and other surfaces of metal, stone, graphite, glass, wood and composites.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авторское свидетельство СССР N 1738686.SOURCES OF INFORMATION
1. USSR author's certificate N 1738686.

2. Патент РФ N 2077989 - прототип. 2. RF patent N 2077989 - prototype.

Claims

1. The device for copying the image, containing the reading unit of the original image, the output of which is electrically connected through a voltage amplifier to the control input of the amplitude modulator, connected by its output to the input of the power amplifier, a generator is connected to the other input of the amplitude modulator, and the outputs of the power amplifier are connected to the inputs of the electromechanical the node associated with the tool installed with the ability to move along three mutually perpendicular axes and interact with the processing surface, and a frequency modulator of pulses arriving at the electromechanical assembly of the instrument, wherein the input of the frequency modulator is electrically connected to the output of the voltage amplifier, and its output is connected to the control input of the generator, characterized in that it is equipped with a pulse-width modulator, through which the frequency modulator connected to a voltage amplifier and the input of which is connected to the corresponding output of the voltage amplifier, and its outputs to the corresponding inputs of the frequency modulator.

2. The device according to claim 1, characterized in that the amplitude modulator comprises a regulator of the upper and lower thresholds of the amplitude range, connected by its input to the corresponding output of the voltage amplifier and electrically connected to the input of the amplitude modulator.

3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that it comprises an automatic gain control unit, by means of which the controller is electrically connected to the amplitude modulator and whose input is connected to the output of the controller of the upper and lower thresholds of the amplitude range, and its output to the input of the amplitude modulator.

4. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a multi-channel electronic switch, the input of which is connected to the corresponding output of the voltage amplifier, and its outputs - to the corresponding inputs of the automatic gain control unit, frequency modulator and pulse-width modulator.

5. The device according to claim 1, characterized in that when used as a reading unit of the photovoltaic reading unit, the electromechanical unit and the reading unit are installed with the possibility of independent movement from each other.

6. The device according to claim 1, characterized in that a cutter with a rotation drive is used as a tool.

7. The device according to claim 1, characterized in that a wire electrode made of a material that allows to obtain grayscale images is used as a tool.

8. The device according to claim 1, characterized in that an electrode for ultrasonic or spark processing is used as a tool.

9. The device according to claim 1, characterized in that the spray gun is used as a tool.

10. The device according to claim 1, characterized in that a mortising cutter is used as a tool.

11. The device according to claim 2, characterized in that the regulator of the upper and lower thresholds of the amplitude range consists of a differential operational amplifier with a reference voltage setting potentiometer and a deciding amplifier made on an operational amplifier with a potentiometer setting the transmission coefficient and with a feedback resistor.

12. The device according to claim 3, characterized in that the automatic gain control unit is made on an operational amplifier covered by feedback, the circuit of which includes a resistor and a group of switched resistors, the number of which corresponds to the number of gradations of the optical density of a grayscale wedge.

13. The device according to claim 5, characterized in that the photoelectric reader and electromechanical unit are equipped with individual servos.

14. The device according to claim 5, characterized in that the electromechanical assembly and the reading unit are mounted to move with speeds, the ratio of which determines the scale of increase or decrease of the copy relative to the original.

15. The device according to claim 1, characterized in that the pulse-width modulator and the frequency modulator contain fifteen channels, the number of which corresponds to the number of gradations of the optical density of a halftone wedge, each channel of the pulse-width modulator consists of a differential operational amplifier, covered by one of its inputs has capacitive feedback and general feedback with a frequency modulator, while the other input of the differential operational amplifier is connected to the corresponding output voltage amplifier, and each channel frequency modulator includes a hysteresis comparator having an input connected to the output of the pulse width modulator, and the output circuit included in the total feedback.

16. The device according to claim 4, characterized in that the electronic switch contains channels, the number of which corresponds to the number of gradations of the optical density of a grayscale wedge, each channel containing an adjustable threshold comparator and a group of emitter repeaters assembled on transistors.