SU964672A1

SU964672A1 - Information read out device

Info

Publication number: SU964672A1
Application number: SU813256736A
Authority: SU
Inventors: Игорь Федорович Бурсов; Юрий Николаевич Кочелаевский; Григорий Данилович Салогуб; Лев Яковлевич Фабрикант; Виктор Евтратьевич Самсонов
Original assignee: Институт Технической Кибернетики Ан Бсср
Priority date: 1981-03-10
Filing date: 1981-03-10
Publication date: 1982-10-07

Description

Изобретение относитс к фотоэлектрическим преобразовател м и может быть использовано в измерительной технике, автоматике и вычислительной технике, в частности при определении координат объектов или при слежении за ними. The invention relates to photoelectric converters and can be used in measurement technology, automation and computer technology, in particular, in determining the coordinates of objects or tracking them.

Известны фотоэлектрические сканирующие , преобразователи, содержащие осветитель, оптическую систему, сканистор , подк.шоченный к дифференцирующему усилителю и задающему генератору , выходс1ми подключенному к преобразователю и триггеру управлени , схему И, выходом соединенную с триггером управлени , а входами с преобразователем и усилителем-формирователем , входом соединенным с дифференцирующим усилителем flj.There are known photoelectric scanning converters containing an illuminator, an optical system, a scanner connected to a differentiating amplifier and a master oscillator, outputs connected to a converter and a control trigger, an output circuit connected to the control trigger, and inputs with a converter and a driver amplifier, input connected to the differentiating amplifier flj.

Недостатком зтого устройства вл етс низка чувствительность и точность преобразовани , обусловленна как испо.пьзованием одного вида развертывающего напр жени , так и неполным набором узлов дл выделени полезного сигнала, пропорционального величине оптического коэффициента отражени в .любой точке считываемого объекта.The disadvantage of this device is the low sensitivity and accuracy of the conversion, due to both the use of one type of sweep voltage and the incomplete set of nodes to extract the useful signal proportional to the optical reflection coefficient at any point of the object being read.

«Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс фотоэлектрический сканирующий преобразователь , который содержит осветитель , оптическую систему, сканистор, подключенный к дифференцирующему усилителю , блок вычитани , соединенный со входом формировани выходного сигнала , другой вход которого через усилитель-формирователь подк.гпочен к генератору низкочастотного напр же10 ни , генератор высокочастйтного напр жени , разнопол рные пиковые детекторы , соединенные с дифференцирующим усилителем и блоком вычитани , и суммирующий элемент, выход которого под15 к.пючен к сканистору, а входы соответственно к генераторам высокочастотного и низкочастотного напр жений."The closest in technical essence to the present invention is a photoelectric scanning converter, which contains an illuminator, an optical system, a scanor connected to a differentiating amplifier, a subtraction unit connected to an output signal forming input, the other input of which is connected to an oscillator through an amplifier forming device. a low-frequency voltage, a high-frequency voltage generator, different polarity peak detectors connected to a differentiating amplifier and a subtractor, and a summing element, the output of which is under 15 k. is connected to the scanistor, and the inputs respectively to the generators of high-frequency and low-frequency voltages.

Повышенна чувствительность преобразовани известного устройства, Increased sensitivity of the conversion of the known device,

20 обусловлена применением в устройстве комбинированного развертывающ1вго напр жени , позвол ющего во столько раз повысить амплитуду сигнала во сколько крутизна фронта высокочастот25 ного сигнала больше крутизны фронта низкочастотного сигнала, что позвол ет регистрировать намного меньшие световые сигналы, попадающие на фоточувствительную поверхность сканистора C2J.20 is due to the application of a combined sweep voltage in the device, which allows the amplitude of the signal to increase by so many times by how much the slope of the front of the high-frequency signal is greater than the steepness of the front of the low-frequency signal, which allows much smaller light signals to be detected on the C2J photosensitive surface.

30 Недостатком известного устройств вл етс зтсутствие синхронизации работы генераторов низкочастотного и высокочастотного напр жений, что усложн ет В1ллеление и формирование чыходныА сигналов и не позвол ет по лучить лс)статочную точность работы всего устройства. К тому же в устройстве нет необходимого набора узлов дл выделени с достаточной точ ностью полезного сигнала, пропорцио нального величине оптического коэффициента ртражени в любой точке считываемого устройства. В известном устройстве не прин т мер дл снижени указанных вредных воздействий и вследствие этого не обеспечиваетс точность, достаточна дл использовани устройства в качестве измерительного или же в ка честве устройства считывани графических образов достаточно сложной конфигурации. Целью изобретени вл етс повышение надежности устройства. Указанна цель достигаетс тем, что в устройство, содержащее освети тель, оптическую систему, сканистор , подключенный к дифференцирующему усилителю, блок вычитани , соединенный с входом блока формировани выходного сигнала, другой вход которого через усилитель-формирователь подключен к генератору низкочастотного напр жени , генератор высокочастотного напр жени и разнопол рные пиковые детекторы, соединенные с дифференцирующим усилителем и блоком вычитани , первый сумматор, выход которого подключен к сканистору, а выходы соо.тветственно к генераторам высокочастотного и низкочастотного напр жений, введены второй сумматор и интегриру щий усилитель , вход которого соедин с суммирующим элементом, а выходы с осветителем и первым входом второ сумматора, вторым входом подключенного к сканистору, а выходом к дифференцирующему усилителю, причем входы генераторов низкочастотного и высокочастотного напр жений объединены и подключены к усилителюформирователю . На чертеже представлена структур на схема предлагаемого, устройства. Устройство дл считывани информации содержит осветитель 1, оптическую систему 2, сканистор 3, дифф ренцирующий усилитель 4, блок 5 вычитани , блок 6 формировани выходного сигнала, усилитель-формировате 7, генератор 8 низкочастотного напр жени , генератор 9 высокочастотного напр жени , пиковые детекторы 10 и 11, сумматоры 12 и 13, и интег рирующий усилитель 14. Сканистор 3 подключен к дифференцирующему усилителю 4. Блок 5 вычитани соединен со входом блока 6 формировани выход.ного сигнала, другой вход которого через усилительформирователь 7 подключен к генератору 8 низкочастотного напр жени . Пиковые детекторы 10 и 11 соединены с дифференцирующим усилителем 4 и блоком 5 вычитани . Входы первого сумматора 12 подк-лк.чены к генераторам 8 и 9 низкочастотного и высокочастотного напр жений соответственно, входы которых объединены. Выход первого сумматора 12 подключен к сканистору 3 и входу интегрирующего усилител 14, выходами соединенного с осветителем 1 и первым входом второго сумматора 13, второй вход которого подключен к сканистору 3, а выход к дифференцирующему усилите лю 4, Устройство дл считывани информации работает следующим образом. Графическое изображение, освещаемое осветителем 1, проецируетс оптической системой 2 на фоточувствительную машину сканистора 3. Низкочастотное развертывающее напр жение, снимаемое с выхода генератора 8, складываетс в первом сумматоре 12 с высокочастотным импульсным напр жением генератора 9 и подаетс на фоточувствительную шину сканистора 3. В результате сложени развертывающего напр жени генераторов 8, 9 и распределенндго вдоль делительной шины напр жени сг ещени (и см) , образуетс граница нулевого потенциала (нулева лини ), котора под воздействием высокочастотного напр жени совершает симметричные колебани , причем центр симметрии колебательного движени под вли нием низкочастотного развертывающего напр жени перемещаетс вдоль всего сканистора . За период изменени высокочастотного напр жени на выходе дифференцирующего усилител образуютс два импульса положительной и отрицательной пол рности,амплитуды которых пропорциональны скорости развертки и освещенности опрашиваемого участка сканистора . При равенстве освещенностей амплитуды этих импульсов одинаковы. ai Благодар присутствию низкочастотного развертывакидего напр жени следующий импульс высокочастотного напр жени производит опрос нового участка сканйстора, смещенного от-, носительно первого участка опроса на установленную величину. В этом случае амплитуда второго импульса дифференцирующего усилител также пропорциональна скорости развертки30 A disadvantage of the known devices is the lack of synchronization of the operation of low-frequency and high-frequency voltage generators, which complicates B1 and the formation of output signals and does not allow to obtain sufficient accuracy of operation of the entire device. In addition, the device does not have the necessary set of nodes to select with sufficient accuracy the useful signal proportional to the value of the optical coefficient of radiation at any point of the readable device. In the known device, no measures are taken to reduce the indicated harmful effects and, as a result, there is no accuracy sufficient for using the device as a measuring device or as a device for reading graphic means of a rather complex configuration. The aim of the invention is to increase the reliability of the device. This goal is achieved in that the device containing the illuminator, optical system, scanner connected to the differentiating amplifier, subtractor unit connected to the input of the output signal shaping unit, the other input of which is connected to the low-frequency voltage generator, high-frequency generator voltage and opposite-peak peak detectors connected to a differentiating amplifier and subtraction unit, the first adder, the output of which is connected to the scanner, and the outputs of the co. to the high-frequency and low-frequency voltage generators, a second adder and an integrating amplifier are introduced, the input of which is connected to the summing element, and outputs with an illuminator and the second input of the second adder, the second input connected to the scanner, and an output to the differentiating amplifier, and the inputs of the low-frequency generator and high-frequency voltages are combined and connected to an amplifier. The drawing shows the structures on the scheme of the proposed device. The device for reading information contains an illuminator 1, an optical system 2, a scanistor 3, a differentiating amplifier 4, a subtraction unit 5, an output signal generating unit 6, a formative amplifier 7, a low-frequency voltage generator 8, a high-frequency voltage generator 9, peak detectors 10 and 11, adders 12 and 13, and an integrating amplifier 14. The scanner 3 is connected to the differentiating amplifier 4. The subtraction unit 5 is connected to the input of the output signal generating unit 6, the other input of which through the amplifier 7 is The key to the generator 8, the low-frequency voltage. Peak detectors 10 and 11 are connected to differentiating amplifier 4 and subtraction unit 5. The inputs of the first adder 12 are connected to the generator 8 and 9 of the low-frequency and high-frequency voltages, respectively, the inputs of which are combined. The output of the first adder 12 is connected to the scanner 3 and the input of the integrating amplifier 14, the outputs connected to the illuminator 1 and the first input of the second adder 13, the second input of which is connected to the scanner 3, and the output to the differentiating amplifier 4, the device for reading information works as follows. The graphic image illuminated by the illuminator 1 is projected by the optical system 2 onto the photosensitive machine of the scanstor 3. The low frequency sweep voltage taken from the output of the generator 8 is added to the first adder 12 with the high-frequency impulse voltage of the generator 9 and is fed to the photosensitive bus of the scanter 3. As a result adding the sweep voltage of the generators 8, 9 and distributed along the pitch bus voltage (and cm), a zero potential boundary (zero line) is formed, which The torus undergoes symmetrical oscillations under the influence of a high-frequency voltage, and the center of symmetry of the oscillatory motion under the influence of a low-frequency sweep voltage moves along the entire scanstor. During the period of variation of the high-frequency voltage, two pulses of positive and negative polarity are generated at the output of the differentiating amplifier, the amplitudes of which are proportional to the sweep speed and illumination of the scanned portion of the scanner. With equal illumination, the amplitudes of these pulses are the same. ai Due to the presence of a low-frequency sweep of the voltage, the next high-frequency voltage pulse interrogates a new section of the scanner that is shifted relative to the first polling station by a specified amount. In this case, the amplitude of the second pulse of the differentiating amplifier is also proportional to the sweep speed.

и освещенности второго опрашиваемого участка сканистора. Если освещенность участка сканистора, опрашиваемого вторым импульсом бо-:ьше (или меньше) освещенности участка сканистора , опрашиваемого первьпи импульсом то на пропорциональную величину изменитс и амплитуда импульса на выходе дифференцирующего усипи ел .and the illumination of the second surveyed portion of the scanistor. If the illuminance of the scanner section polled by the second pulse is higher (or less) than the illuminance of the scanner section polled by the first pulse, then the amplitude of the pulse at the output of the differentiating pulse will change by a proportional value.

Аналогично производитс опрос остальных , участков сканистора. Таким образом, в результате опроса с выхода дифференцирующего усилител 4 импульсные сигналы поступают на входы двух пиковых детекторов 10 и 11 положительной к отрицательной пол рности . На выходах пиковых детекторов образуютс сигналы,- амплитуда которых равна амплитуде импульсов, снимаемых с дифференцирующего усилит л 4, Сигналы с выходов пиковых детекторов 10 и 11 поступают иа соответствующие входы блока 5 вычитани ,, на выходе которого образуютс положительные импульсы. В качестве измерительного используетс импульс положительной пол рности, соответствующий переднему фронту высокочастотного импульса генератора 9, который вместе с отсчетным импульсом, снимаемым с усилител -формировател , поступает на вход блока 6 формровани выходного сигнала. На выходе блока 6 образуетс полезный сигнал, пропорциональный разности временных интервалов между измерительным и отсчетным импульсами.Similarly, polling of the remaining scanstar sections is performed. Thus, as a result of polling from the output of differentiating amplifier 4, the pulse signals are fed to the inputs of two peak detectors 10 and 11 positive to negative polarity. At the outputs of the peak detectors, signals are generated, the amplitude of which is equal to the amplitude of the pulses taken from the differentiating amplifier. 4, The signals from the outputs of the peak detectors 10 and 11 are received and the corresponding inputs of the subtraction unit 5, the output of which produces positive pulses. A positive polarity pulse, corresponding to the leading edge of the high-frequency pulse of the generator 9, is used as the measuring pulse, which, together with the reference pulse removed from the amplifier-former, enters the input of the output signal shaping unit 6. At the output of block 6, a useful signal is formed, which is proportional to the difference in time intervals between the measuring and reference pulses.

Одной из особенностей функционировани устройства вл етс то, что работа генераторов 8 и 9 синхронизируетс управл ющим сигналом усилите л -формировател 7 (в схеме известного устройства св зь генераторов по входги отсутствует). Вследствие этого , длительность сигнала, пропорциональна разности временных интервалов между измерительным и отсчетным импульсами,при одинаковых освещенност х опрашиваемых участков всегда одинакова , чего нельз сказать о схеме известного устройства, где точность преобразовани при тех же услови х освещенности зависит от соотношени частот генератора высокочастотного напр жени и частотой отслеженных импульсов. В схеме известногр устройства подобна точность преобразовани может быть получена при частоте работы генератора высокочастотного напр жени , где - гранична частота работы дифференцирующего усилител (она лежит в пределах 2-3 МГц), что дл сканистора неприемлемо .One of the features of the operation of the device is that the operation of the generators 8 and 9 is synchronized with the control signal of the amplifier 7 (in the circuit of the known device, the connection of the generators by input is absent). As a result, the duration of the signal is proportional to the difference in time intervals between the measurement and reference pulses, with the same illuminance of the polled areas always the same, which cannot be said about the scheme of the known device, where the conversion accuracy under the same illumination conditions depends on the frequency ratio of the high-frequency voltage generator and the frequency of traced pulses. In the known device scheme, a similar conversion accuracy can be obtained at the frequency of the high-frequency voltage generator, where is the limiting frequency of the differentiating amplifier (it is within 2-3 MHz), which is unacceptable for the scanner.

Другой важной особенностью работы предлагае1 ого устройства вл етс наличие контура обратной св зи, осуществл емого посредством двух введенных узлов - интегрирующего усилител 14 и второго сумматора 13, с помощью которых осуществл етс стабилизаци режима работы всего устройства , а, следовательно, и повышение точности преобразовани В самом деле, амплитуда импульсов на выходе сканистора пропорциональна освещенности опрашиваемого участка сканисто0 ра (а, следовательно, и ркости осветител 1) и величине распределенного вдоль делительной шины сканистора напр жени смещени . Любые изменени параметров осветител -и источника Another important feature of the operation of the proposed device is the presence of a feedback loop implemented by means of two input nodes - an integrating amplifier 14 and a second adder 13, with the help of which the operation mode of the entire device is stabilized, and, consequently, the accuracy of conversion B is improved. in fact, the amplitude of the pulses at the output of the scanistor is proportional to the illumination of the scanned scanner’s area (and, consequently, the luminance of the illuminator 1) and the value distributed along the The bus bar of the scanner bias voltage. Any changes to the parameters of the illuminator and source

5 смещени привод т к изменению амплитуды сигнала на выходе сканистора, а значит и длительности выхсдногс сигнала устройства. В схеме известного устройства не прин то мер, устран ющих вли ние указанных источни- . ков ошибки.5, the amplitude of the signal at the output of the scanner, and hence the duration of the output signal of the device, is changed. In the scheme of the known device, no measures are taken to eliminate the influence of the indicated sources. errors.

Произведем оценку экономической эффективности от использовани предлагаемого устройства. Сумма затрат We estimate the economic efficiency of the use of the proposed device. Sum of costs

5 на изготовление устройства складываетс из стоимости комплектующих элементов схемы, затрат на изготовление и наладку вход щих узлов. Предлагаемое устройство отличаетс от 5 for the manufacture of the device consists of the cost of the component parts of the circuit, the cost of manufacturing and commissioning the incoming nodes. The proposed device is different from

0 известного наличием двух.узлов, стойкость которых не превышает 5% стоимости всего устройства, и таким образом е приводит к существенному удорожанию устройства. Однако 0 known for the presence of two nodes, the resistance of which does not exceed 5% of the cost of the entire device, and thus does not significantly increase the cost of the device. but

5 существенное повьаиение точности преобразовани , обусловленное использованием дополнительных узлов, делает устройство достаточно универсальным и эффективным при использовании в тех случа х, когда от подобных устройств требуетс высока точность работы.5, a significant increase in the conversion accuracy due to the use of additional nodes, makes the device quite versatile and effective when used in cases when high precision work is required from such devices.

Claims

1. Author's certificate of the USSR I 528587, cl. G 06 K 11/02, 1974.

2. Authors' testimony of the USSR 488232, cl. G About K 11/00, 1974 (prototype).

se

one

3

but

Axles

0

12

at