SU525131A1

SU525131A1 - Graphic reading device

Info

Publication number: SU525131A1
Application number: SU1810575A
Authority: SU
Inventors: Валентин Иосифиевич Наливайко
Original assignee: Институт Земного Магнетизма,Ионосферы И Распространения Радиоволн Ан Ссср
Priority date: 1972-07-10
Filing date: 1972-07-10
Publication date: 1976-08-15

Description

угловые положени оптической системы, соответствующие углам наклона линии графика и вл ющиес характеристикой активности зарегистрированного графиком процесса. Кодовые команды управл ют сервосистемой, обеспечивающей перемещение подвижной платформы по абсциссе, скорость которой можетthe angular positions of the optical system corresponding to the angles of inclination of the line of the graph and which are characteristic of the activity of the graph of the process. The code commands control the servo system that moves the mobile platform on the abscissa, the speed of which can

измен тьс от - жмакс до -f УЖ макс. ОдНОвременно кодовые комбинации углового положени фоточувствительного узла вывод тс на ЭЦВМ в качестве меры активности зарегистрированного процесса.change from - max to - f UL max. At the same time, the code combinations of the angular position of the photosensitive node are output on the computer as a measure of the activity of the registered process.

На фиг. 1 приведена кинематическа схема предлагаемого устройства дл считывани графической информации; на фиг. 2-блоксхема управлени устройством; на фиг. 3- общий вид конструктивных особенностей след щей фоточувствительной головки, вид сбоку , разрез; на фиг. 4-общий вид конструктивных особенностей, вид сверху; на фиг. 5- след ща головка, вид спереди; на фиг. 6- оптическа схема системы адаптации (ход лучей при смещении головки относительно линии ); на фиг. 7-схема действи ; на фиг. 8- схема хода лучей при действии системы адаптации .FIG. 1 shows a kinematic diagram of the proposed device for reading graphic information; in fig. 2-block device control circuit; in fig. 3- a general view of the design features of a photosensitive head, side view, section view; in fig. 4 is a general view of the design features, top view; in fig. 5- trailing head, front view; in fig. 6- optical scheme of the adaptation system (the path of the rays when the head is displaced relative to the line); in fig. 7-scheme of action; in fig. 8 is a diagram of the course of the rays under the action of the adaptation system.

Считывающее устройство состоит из направл ющих 1, на которых установлена платформа 2, способна двигатьс по всей длине направл ющих. Под платформой вдоль направл ющих 1 расположен считываемый график 3. Платформа 2 механически св зана с электродвигателем 4 через стальную гибкую ленту 5 и кодирующим диском 6. На платформе 2 находитс каретка 7, установленна с возможностью перемещени по направлению , перпендикул рному направл ющим 1. Каретка 7 св зана механически с электродвигателем 8 и кодирующим диском 9 через стальную гибкую ленту 10. На каретке 7 смонтирована поворотна оптическа фоточувствительна головка И, котора состоит из поворотной трубы 12, способной поворачиватьс вокруг своей оси на 360°. Труба 12 закреплена в упорных щарикоподшипниках 13 и 14, один из которых установлен в теле каретки 7, а второй -в крышке 15. На поворотной трубе 12 смонтированы микропроекционна оптическа система 16, зубчатое колесо 17 с кодовыми пробивками и корпус 18 системы адаптации. С помощью электродвигател 19, на оси которого закреплено зубчатое колесо 20, вход щее в зацепление с колесом 17, поворотна труба 12 совместно со смонтированными на ней узлами может поворачиватьс на 360°.The reader consists of guides 1, on which platform 2 is installed, capable of moving along the entire length of the guides. A readable graph 3 is located under the platform along the guides 1. The platform 2 is mechanically connected to the electric motor 4 through a steel flexible tape 5 and a coding disk 6. On the platform 2 there is a carriage 7, mounted for movement in a direction perpendicular to the guides 1. Carriage 7 is mechanically connected with the electric motor 8 and the coding disk 9 through a steel flexible tape 10. On the carriage 7, an optical rotational photosensitive head I is mounted, which consists of a rotation tube 12 capable of turning Set around your axis 360 °. The pipe 12 is fixed in thrust ball bearings 13 and 14, one of which is installed in the carriage 7 body, and the second in the lid 15. A microprojection optical system 16, a gear wheel 17 with code punchings and an adaptation system case 18 are mounted on the rotary pipe 12. By means of an electric motor 19, on the axis of which the gear wheel 20, which engages with the wheel 17, is fixed, the swivel tube 12 together with the assemblies mounted on it can be rotated 360 °.

В корпусе системы адаптации установлены зеркальна призма 21, закрепленна в оправе 22, способной перемещатьс по направл ющим 23, микрометрический винт 24, установленный на оси двигател 25, с помощью которого перемещаетс оправа зеркальной призмы 22 по направл ющим 23.A mirror prism 21 mounted on the frame of the adaptation system is mounted in a frame 22 capable of moving along the guides 23, a micrometer screw 24 mounted on the axis of the engine 25, with which the frame of the mirror prism 22 is moved along the guides 23.

На боковых стенках корпуса 18 расположены фоточувствительные элементы 26 и 27, наOn the side walls of the housing 18 are located the photosensitive elements 26 and 27, on

которые проецируетс изображение участка линии графика с помощью микропроекционной системы 16 и зеркальной призмы 21.which project an image of a portion of the graph line using a microprojection system 16 and a mirror prism 21.

На каретке 7 и в крышке 15 смонтирована 5 система, читающа кодовые комбинации, пробитые на зубчатом колесе 17. Система состоит из осветител 28 и фотодиодной линейки 29. Устройство имеет четыре электродвигател . Двигатели выполн ют свои ограниченныеOn the carriage 7 and in the cover 15 there is mounted 5 a system reading code combinations punched on a gear wheel 17. The system consists of an illuminator 28 and a photodiode line 29. The device has four electric motors. Engines perform their limited

10 функции, совместно обеспечива движение фотоголовки строго по линии графика. Каждый двигатель получает управл ющие сигналы от своей группы фотоэлементов, которые преобразуютс в электронных узлах сервосистем, в соответствии с индивидуальной функцией.10 functions, jointly ensuring the movement of the photo head strictly along the line of the graph. Each engine receives control signals from its group of photocells, which are converted in the electronic nodes of the servo systems, in accordance with their individual function.

На фиг. 2 показано, что сервосистема, управл юща движением по абсциссе, состоит из фотодиодной линейки 29, читающей код углового положени поворотной трубы 12, блока 30 дещифровкн кода, блока 31 управлени движением и двигател 4. Сервосистема, управл юща движением фотоголовки по ординате , состоит из фотоэлементов 26с и 27с,FIG. 2 shows that the servo system controlling the motion on the abscissa consists of a photodiode array 29 reading the code for the angular position of the rotary tube 12, the block 30 for defining the code, the unit 31 for driving, and the motor 4. The servo system controlling the motion of the photo head along the ordinate consists of photocells 26c and 27c,

5 блока 32 преобразовани сигналов, усилител 33 и двигател 8. Сервосистема, управл юща угловым перемещением фотоголовки на угол, состоит из фотоэлементов 26в и 27Б, усилителей 34 и 35, блока 36 управлени двигателем5 of the signal conversion unit 32, the amplifier 33 and the engine 8. The servo system controlling the angular movement of the photo head by an angle consists of photo cells 26c and 27b, amplifiers 34 and 35, engine control block 36

0 и двигател 19. Сервосистема, управл юща перемещением зеркальной призмы при адаптации по щирине линии, состоит из фотоэлементов 26а и 27а, блока 37 сравнени сигналов , блока 38 управлени двигателем и двига5 тел 25.0 and the motor 19. The servo system controlling the movement of the mirror prism during adaptation along the width of the line consists of photocells 26a and 27a, a signal comparison unit 37, an engine control unit 38 and a body 25.

Работает устройство следующим образом. По направл ющим 1 платформу устанавливают над линией графика в положение желаемого начала считывани . Поворотную оптическую головку 11 устанавливают так, чтобы направление осевой линии фотоэлементов совпадало с направлением касательной в данной точке считываемой линии. Включают электрическое питание всех схем. В зависимости отThe device works as follows. Along the guides, platform 1 is set above the line of the graph to the position of the desired start of reading. Rotary optical head 11 is set so that the direction of the axial line of the photocells coincides with the direction of the tangent at a given point of the read line. Include electrical power to all circuits. Depending on the

5 углового положени поворотной головки и, следовательно, кодовой комбинации, установившейс на фотодиодной линейке 29, блоки 30 и 31 включают двигатель 4, и платформа 2 начинает перемещатьс по направл ющим5, the angular position of the swivel head and, therefore, the code combination established on the photodiode array 29, the blocks 30 and 31 turn on the motor 4, and the platform 2 begins to move along the guides

0 со скоростью Fxa, соответствующей данному угловому положению «а.0 with a speed Fxa corresponding to a given angular position “a.

Как только начинаетс перемещение фотоголовки по направлению X (фиг. 7), фотоэлементы 26а, 26в и 26с вход т в зону затемнени , вызванного уменьшением количества света, отраженного от линии, по сравнению со светом, отраженным от фона.As soon as the photo-head begins to move in the X direction (Fig. 7), the photocells 26a, 26b, and 26c enter the area of darkening caused by a decrease in the amount of light reflected from the line, compared to the light reflected from the background.

Фотоэлемент 26в подает сигнал на блок 34 и вызывает вращение двигател 19, поворачивающее фотоголовку в направлении +а. Одновременно фотоэлемент 26с аналогично через блоки 32 и 33 вызывает вращение двигател 8, который перемещает платформу 2 в направлении +Y. Поворот и движение в наG правлении продолжаютс до тех пор, пока фотоэлементы 26в и 26с не выйдут из зоны затемнени . Сервосистема X непрерывно вводит -в зону затемнени фотоэлементы 26в и 26с. Сервосистемы, управл ющие углом поворота « и движением в направлении Y, непрерывно стрем тс вывести фотоголовку из зоны затемнени .The photocell 26b sends a signal to the block 34 and causes the rotation of the engine 19, turning the photo-head in the direction + a. At the same time, the photocell 26c likewise, through blocks 32 and 33, causes rotation of the engine 8, which moves platform 2 in the + Y direction. The turn and movement on the board continues until the photovoltaic cells 26c and 26c come out of the dark zone. Servo X continuously enters in-zone darkening photovoltaic cells 26c and 26c. Servo systems that control the angle of rotation and movement in the Y direction continuously tend to bring the photo head out of the dark area.

Таким образом, устанавливаетс непрерывное движение, подобное скольжению по кромке считываемой линии, с полной скоростью У, равной векторной сумме Vx+Vy, а направление вектора полной скорости совпадает с направлением касательной в данной точке линии и определ етс углом а.Thus, a continuous motion is established, similar to sliding along the edge of the read line, with a full speed Y equal to the vector sum Vx + Vy, and the direction of the full speed vector coincides with the direction of the tangent at the given point of the line and is determined by the angle a.

Аналогично работают фотоэлементы 27в и 27с в случае отрицательного наклона считываемой линии. Сервосистемы а и У работают также, но в обратном направлении.Similarly, photovoltaic cells 27c and 27c operate in the case of a negative slope of the read line. Servo A and Y also work in the opposite direction.

В случае прохождени участка поворота считываемой линии фотоэлементы 26в или 27в в зависимости от угла наклона линии и его знака будут вызывать поворот фотоголов-ки таким образом, чтобы направление движени совпадало с касательной в данной точке линии . При этом соответственно измен етс скорость Vx, а сервосистема, определ юща движение по У, удерживает фотоголовку над линией попеременного вывода из затемнени фотоэлементов 26с и 27с..In the case of passing the plot of rotation of the read line, photo cells 26c or 27c, depending on the angle of inclination of the line and its sign, will cause the photo head to turn in such a way that the direction of motion coincides with the tangent at the given point of the line. At the same time, the speed Vx varies accordingly, and the servo system, which determines the movement along Y, holds the photo head above the alternating output line from the darkening of the photocells 26c and 27c.

В случае, когда считываема лини расположена параллельно оси абсцисс, угол , а скорость У.т Ктмакс V. При этом скорость . Когда считываема лини параллельна оси ординат, угол а составл ет 90°. Скорость Vy Уг/макс V, а . Когда угол а превышает 90°, по командам кодовых комбинаций угла положени скорость V приобретает отрицательное значение и платформа 2 движетс в обратном направлении. Действи сервосистем а и У аналогичны описанным.In the case when the readable line is parallel to the abscissa axis, the angle and the velocity is V. t Ktmax V. In this case, the speed. When the reading line is parallel to the ordinate axis, the angle a is 90 °. Speed Vy Vg / max V, a. When the angle a exceeds 90 °, according to the commands of the position angle code combinations, the velocity V acquires a negative value and the platform 2 moves in the opposite direction. The actions of the servo and a are similar to those described.

При изменении ширины линии вступает в действие сервосистема адаптации. Эта сервосистема построена несколько иначе по сравнению с описанными. Фотоэлементы 26а и 27а составл ют пару, включенную в схему, реагирующую на изменение освещенности при равенстве освещенностей обоих фотоэлементов пары. ПрИ изменении освещенности одного из элементов пары схема не реагирует. В случае одновременного одинакового затемнени фотоэлементов сервосистема с помощью двигател 25 раздвигает группы фотоэлементов 26 и 27 (как схематично показано в положении фотоголовки на фиг. 8). При одинаковом увеличении освещенности сервосистема сдвигает фотоэлементы. Таким образом, обеспечиваетс «касание фотоэлементов группы 26 и группы 27 к кромке считываелюй лин й независимо от ее ширины.When the width of the line is changed, the adaption servo is activated. This servo system is built a little differently than those described. The photo cells 26a and 27a are a pair included in a circuit that reacts to a change in illumination with equal illumination of both photocells of the pair. In changing the illumination of one of the elements of the pair, the circuit does not respond. In the case of simultaneous identical darkening of the photocells, the servo system with the help of the engine 25 pushes the groups of photocells 26 and 27 apart (as schematically shown in the position of the photohead in FIG. 8). With the same increase in illumination, the servo system shifts the photocells. Thus, the contact of the photovoltaic cells of group 26 and group 27 to the edge of the reading line, regardless of its width, is ensured.

Реально система адаптации построена следующим образом.In reality, the adaptation system is constructed as follows.

Группы фотоэлементов 26 и 27 неподвижно закреплены на боковых стенках корпуса 18.Groups of solar cells 26 and 27 are fixedly mounted on the side walls of the housing 18.

Адаптаци осуществлена путем управл емого перемещени оптически расщепленного изображени участка считываемой линии.Adaptation is accomplished by the controlled movement of the optically split image of a portion of the read line.

Призма 21, боковые грани которой покрыты зеркальным слоем металла и составл ют угол между собой равный 90°, расположена так, что ребро зеркальных граней направлено в сторону микропроекционной системы 16 и установлено перпендикул рно ее оптической осиThe prism 21, the side faces of which are covered with a mirror layer of metal and form an angle of 90 ° with each other, is positioned so that the edge of the mirror faces is directed toward the microprojection system 16 and installed perpendicular to its optical axis

(фиг. 6 и 8). Изображение участка линии, ширина которой отмечена Si и 2, проецируетс микропроекционной системой 16 на зеркальные грани призмы 21, наход щейс в положении А. Поскольку ребро призмы пересекает оптическую ось, половина изображени считываемой линии OSj, отража сь от грани проецируемой на правую боковую стенку и изображение точки Si, попадает в точку Sl. Аналогично проецируетс точка S2 на левую(Fig. 6 and 8). The image of the line segment whose width is marked Si and 2 is projected by the microprojection system 16 onto the mirror faces of the prism 21 located in position A. As the edge of the prism intersects the optical axis, half of the image of the read line OSj is reflected from the face projected on the right side wall and the image of the point Si, falls into the point Sl. Similarly, the point S2 is projected onto the left

стенку в точку S.wall to point S.

Фотоэлементы 26 и 27 расположены так, чтобы изображение левой и правой кромок считываемой линии касались краев фотоэлементов , а проекционна система устанавливаетс так, чтобы эти точки были сфокусированы в плоскости фотоэлементов. При увеличении ширины линии, например, до размеров SiSa изображени точек Sl и Sz, отража сь от зеркальных граней, уход т за пределы пол изображени , занимаемого фотоэлементами . Проход через фотоэлементы, изображение затемненного участка вызывает сигналы фотоэлементов, которые поступают на сервосистему . Сервосистема перемещает призму доPhotocells 26 and 27 are positioned so that the image of the left and right edges of the readable line touches the edges of the photocells, and the projection system is set so that these points are focused in the plane of the photocells. When the line width is increased, for example, to the size of SiSa, the images of the points Sl and Sz, reflected from the mirror faces, go beyond the floor of the image occupied by the photocells. Passing through the photocells, the image of the darkened area causes the signals of the photocells, which are fed to the servo system. Servo moves the prism to

тех пор, пока точки изображени Sl и S2 не попадут на кра фотоэлементов, и сигналы управлени прекрат тс , а призма 21 установитс в положение В. Вследствие изменени длины оптическогоuntil the image points Sl and S2 hit the edges of the photocells, and the control signals cease, and the prism 21 is set to position B. Due to the change in the length of the optical

хода лучей возникает расфокусировка изображени точек Sl и S2. Дл устранени этого влени , одновременно с перемещением призмы 21 перемещаетс сопр женна механически с призмой микропроекционна система 16.the path of the rays occurs defocusing the image of the points Sl and S2. To eliminate this phenomenon, simultaneously with the movement of the prism 21, the microprojection system 16 which is mechanically adjoined to the prism moves.

На фиг. 6 показан ход лучей в оптической системе при боковом сдвиге головки. Когда оптическа головка находитс точно над серединой линии, а система адаптации установила призму в нормальное рабочее положение , изображени кромок линии касаютс краев фотоэлементов. При боковом сдвиге головки относительно линии одна из кромок своим изображением начинает затемн ть соответствующий фотоэлемент. Одновременно изображение противоположной кромки удал етс от кра своего фотоэлемента. Фотоэлемент , освещенность которого изменилась, вызывает срабатывание соответствующей сервосистемы , восстанавливающей центральное положение фотоголовки относительно середины считываемой линии.FIG. 6 shows the path of the rays in the optical system during lateral shift of the head. When the optical head is exactly above the center of the line, and the adaptation system has set the prism to its normal operating position, the images of the line edges touch the edges of the photocells. When the head is laterally shifted relative to the line, one of the edges with its image begins to darken the corresponding photocell. At the same time, the image of the opposite edge is removed from the edge of its photocell. The photocell, whose illumination has changed, triggers the corresponding servo system, which restores the central position of the photo head relative to the center of the read line.

Таким образом, при описанном взаимодействии всех сервосистем фотоголовка совершает движение с посто нной линейной скоростьюThus, with the described interaction of all servo systems, the photohead moves at a constant linear velocity

по траектории, совпадающей со считываемой линией.along the trajectory coinciding with the read line.

Стальные ленты 5 и 10 приводов сервосистем ХЕ У совершают линейные перемещени , соответствующие перемещени м фотоголовки по оси X И Y. Кодирующие диски 6 и 9 св заны с лентами приводов, которые передают движение дискам без скольжени .The steel tapes 5 and 10 of the XE Y servo drives make linear movements corresponding to the movements of the photo heads along the X and Y axis. The coding disks 6 and 9 are connected with the tapes of the drives that transmit the movement to the disks without sliding.

Кодовые комбинации, изображенные на дисках 6 и 9 и зубчатом колесе 17, считываютс фотоэлементами и далее вывод тс на внешние устройства ЭЦВМ (перфоратор, магнитна , запись и т. д.). На кодирующее устройство одновременно вывод тс три кодовые комбинации, соответствующие абсциссе X, ординате Y и углу положени фотоголовки.The code combinations depicted on disks 6 and 9 and the gear wheel 17 are read by photocells and then output to external digital computers (perforator, magnetic, recording, etc.). Three code combinations are simultaneously output to the encoder, corresponding to the abscissa X, the ordinate Y and the position angle of the photo-head.

Таким образом, осуществл етс преобразование графической информации в цифровую форму, удобную дл ввода в ЭЦВМ. Кодовые комбинации X и Y позвол ют описать в цифровом виде функцию, представленную на графике, а код, соответствующий углу поворота фотоголовки, дает производную этой функции, т. е. скорость изменени процесса, описываемого графиком.Thus, the graphic information is converted into digital form, convenient for input into the digital computer. The code combinations X and Y allow to digitally describe the function represented in the graph, and the code corresponding to the angle of rotation of the photohead gives the derivative of this function, i.e., the rate of change of the process described by the graph.

Claims

Invention Formula

A device for reading graphic information containing optically coupled micro-projection system and photocells mechanically connected with coordinate servo systems, characterized in that, in order to improve readability, it contains a mirror prism optically connected with photocells and a microprojection system, an electric motor the shaft of which has a micrometer screw connected to a mirror prism connected to photocells and encoding

a disk rigidly connected to photocells and electrically connected to one of the coordinate servo systems.

hg;