RU2030789C1

RU2030789C1 - Photoelectric reader

Info

Publication number: RU2030789C1
Application number: SU894767955A
Authority: RU
Inventors: В.С. Северовостоков
Original assignee: Северовостоков Владимир Серафимович
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: computer engineering, automatic control. SUBSTANCE: optical digital cards are provided for reading out data; self-oscillating mechanism of data medium displacement in coarse and fine modes along two relatively perpendicular axes in provided. EFFECT: enlarged functional capabilities. 5 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в системах обработки информации. The invention relates to computer technology and automation and can be used in information processing systems.

Цель изобретения - расширение области применения за счет возможности считывания с цифровых оптических карт. The purpose of the invention is the expansion of the scope due to the ability to read from digital optical cards.

Особенностью предлагаемого устройства является то, что носитель информации приводится в автоколебательное движение вдоль оси Х, считывание матричной информации производится расположенной вдоль оси Y матрицей фотодетекторов при прохождении информации под линейкой в одном направлении, а при движении носителя в обратном направлении включаются бесконтактные магнитные храповые механизмы, производящие юстировку (совмещение) информационной и считывающей матриц или включаются аналогичные храповые устройства, перемещающие вдоль осей на следующую (произвольную) позицию источник освещения и линейку фотодетекторов. Устройство имеет иерархическую структуру управления. В порядке приоритетности выполняются следующие операции:
автоматическая настройка по оси Y:
автоматическая настройка по оси Х;
автоматическое разрешение на считывание информации;
автоматическое разрешение на выдачу информации;
переход на следующую позицию по сигналам управления (в запрограммированном или произвольном порядке).A feature of the proposed device is that the information carrier is self-oscillating along the X axis, the matrix information is read out by the photodetector array located along the Y axis when information passes under the ruler in one direction, and when the carrier moves in the opposite direction, non-contact magnetic ratchets are activated, producing adjustment (combination) of information and reading matrices or similar ratchet devices are switched on, moving along the axes by s eduyuschuyu (random) position of the light source and the line of photodetectors. The device has a hierarchical management structure. In order of priority, the following operations are performed:
automatic adjustment along the Y axis:
automatic adjustment along the X axis;
automatic permission to read information;
automatic permission to issue information;
transition to the next position by control signals (in a programmed or random order).

Для настройки и выработки автоматических сигналов используются топологическая сетка и контрольные метки на носителе информации. To configure and generate automatic signals, a topological grid and control marks on the information carrier are used.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - взаимодействие храпового механизма с катушкой в аксонометрии; на фиг. 3 - пример реализации устройства; на фиг. 4 - схема топологии для считывания носителя информации - цифровой карты; на фиг. 5 - диаграмма сигналов блока управления. In FIG. 1 presents a structural diagram of the proposed device; in FIG. 2 - interaction of the ratchet mechanism with the coil in a perspective view; in FIG. 3 - an example implementation of the device; in FIG. 4 is a topology diagram for reading an information carrier - a digital card; in FIG. 5 is a signal diagram of a control unit.

Устройство содержит источник 1 света, носитель 2 информации, линейку 3 фотоприемников, блок усилителей 4, блок 5 адресации, фотоприемник 6 контрольного сигнала, усилитель 7 контрольного сигнала, датчик 8 положения, усилитель 9 положения носителя, блок 10 управления, блок 11 сопряжения, буферный 12 накопитель, точный 13 и грубый 14 магнитные храповые механизмы с редуктором 15 по оси Y, катушки 16 и 17 точного механизма по +Y и -Y, катушки 18 и 19 грубого механизма по +10Y и -10Y, четыре усилителя 20-23 включения указанных катушек по оси Y, точный 24 и грубый 25 магнитные храповые механизмы с редуктором 26 по оси Х, катушки 27 и 28 точного механизма по +Х и -Х, катушки 29 и 30 грубого механизма по +10 Х и -10 Х, четыре усилителя 31-34 включения указанных катушек по оси Х, катушку 35 привода колебаний, усилитель 36 автоколебаний, постоянный магнит датчика 37 положения и возвратную пружину 38 привода автоколебаний. The device comprises a light source 1, an information carrier 2, a line of 3 photodetectors, an amplifier unit 4, an addressing unit 5, a control signal photodetector 6, a control signal amplifier 7, a position sensor 8, a media position amplifier 9, a control unit 10, a pairing unit 11, a buffer 12 drive, accurate 13 and coarse 14 magnetic ratchets with gear 15 on the Y axis, coils 16 and 17 of the exact mechanism in + Y and -Y, coils 18 and 19 of the coarse mechanism in + 10Y and -10Y, four amplifiers 20-23 of inclusion specified coils along the Y axis, precise 24 and coarse 25 magnetic xp apovye mechanisms with a reducer 26 along the X axis, coils 27 and 28 of the exact mechanism along + X and -X, coils 29 and 30 of the coarse mechanism along +10 X and -10 X, four amplifiers 31-34 for turning on these coils along the X axis, coil 35 drive oscillations, the amplifier 36 auto-oscillations, the permanent magnet of the sensor 37 position and the return spring 38 of the drive auto-oscillations.

Магнитный храповой механизм 13 (см. фиг. 2) является бесконтактным устройством, работающим аналогично бесконтактному шаговому двигателю. Храповик 13, выполненный из ферромагнитного материала, приводится в движение синхронно с перемещением носителя информации при замыкании через него магнитного потока, индуцируемого в ферромагнитных сердечниках током, протекающим в катушках 16 и 17. Для уменьшения механического проскальзывания храповик 13 имеет зубчатую форму. Реверс движения храповика 13 осуществляется за счет оппозиционного (относительно храповика 13) расположения сердечников с намотанными на них катушками 16, 17 на столе носителя информации (на фиг. 1 и 2 стол и носитель информации обозначены как единое целое - поз.2). The magnetic ratchet mechanism 13 (see FIG. 2) is a non-contact device operating similarly to a non-contact stepper motor. The ratchet 13, made of ferromagnetic material, is driven synchronously with the movement of the information carrier when the magnetic flux induced in the ferromagnetic cores by the current flowing in the coils 16 and 17 is shorted through it. To reduce the mechanical slip, the ratchet 13 has a gear shape. The movement of the ratchet 13 is reversed due to the opposition (relative to the ratchet 13) arrangement of the cores with coils 16, 17 wound on them on the table of the information carrier (in Fig. 1 and 2, the table and the information carrier are designated as a single unit - pos.2).

На фиг. 3 обозначены симметричное расположение усилителей 4, например по два относительно усилителя 7 контрольного сигнала, 5.1 инвертор и элементы 5.2-5,6 И блока 5 адресации, элементы 11i И блока 11 сопряжения, расположение схем 12i в накопителе 12, контрольная цепочка контрольного фотоприемника 6:7-5.4-11₄-12₄. Блок 10 содержит формирователи 10.1-10.4, инверторы 10.5-10.6, элементы И 10.7-10.10, триггеры 10.11, 10.12, элементы И 10.13-10.15, триггер 10.16, формирователь 10.17, таймер 10.18, элементы И 10.19, инвертор 10.20, элемент И 10.21, триггеры 10.22, 10.23, элементы И 10.24, 10.25, триггеры 10.26, элемент ИЛИ 10.27, счетчик 10.28, дешифратор 10.29.In FIG. 3, the symmetrical arrangement of amplifiers 4 is indicated, for example, two relative to the amplifier 7 of the control signal, 5.1 inverter and elements 5.2-5.6 AND of the addressing unit 5, elements 11i and block 11 of the interface, arrangement of circuits 12i in the drive 12, control chain of the control photodetector 6: 7-5.4-11 ₄ -12 ₄ . Block 10 contains shapers 10.1-10.4, inverters 10.5-10.6, elements 10.7-10.10, triggers 10.11, 10.12, elements 10.13-10.15, trigger 10.16, shaper 10.17, timer 10.18, elements 10.19, inverter 10.20, element 10.21, triggers 10.22, 10.23, AND elements 10.24, 10.25, triggers 10.26, OR element 10.27, counter 10.28, decoder 10.29.

На фиг. 4 представлен участок цифровой карты (изображение самой карты не показано) носителя информации с топологической разметкой, содержащей риски, параллельные оси Y, и контрольные метки по оси Х, которые используются для автоматической настройки и выработки команды рассогласования и управления. In FIG. Figure 4 shows a section of a digital map (the image of the map itself is not shown) of a data carrier with topological marking containing risks parallel to the Y axis and control marks along the X axis, which are used to automatically configure and generate a mismatch and control command.

На фиг. 5 представлена диаграмма напряжений в блоке 10, где показаны: а - напряжение на датчике 8; б - напряжение на выходе усилителя 9 (синхронизация цикла считывания); в - напряжение на выходе инвертора 5.1 (синхронизация цикла установок); г - сигнал рассогласования по Х на выходе элемента 10.19; д - сигналы от таймера 10.18 определения рассогласования по оси Х; е - сигналы рассогласования от триггера 10.26 (+Х); ж - сигнал рассогласования на выходе элемента 10.25 (+Х); з - сигнал разрешения считывания при нулевом рассогласовании по Х от триггера 10.23, поступающий на блок 11. In FIG. 5 is a voltage diagram in block 10, which shows: a - voltage at the sensor 8; b - voltage at the output of the amplifier 9 (synchronization of the read cycle); in - voltage at the output of the inverter 5.1 (synchronization of the cycle of installations); g is the error signal for X at the output of element 10.19; d - signals from the timer 10.18 determine the mismatch on the X axis; e - mismatch signals from trigger 10.26 (+ X); g - the error signal at the output of the element 10.25 (+ X); h - read permission signal at zero mismatch in X from trigger 10.23, arriving at block 11.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При поступлении электрического сигнала в источник 1 света, сколлимированное излучение освещает носитель 2 информации. При наличии кода или рисок сигналы от них поступают на оптические входы линейки 3 и фотоприемника контрольного сигнала 6. После усиления в блоке 4 сигналы (фиг. 3) поступают в блок 10 на логические схемы совпадений 10.7-10.10. Если линейка 3 расположена несимметрично (сдвинута по оси Y вверх) относительно разметки, изображенной на фиг. 4, срабатывает схема 10.8, опрокидывает триггер 10.11 и вырабатывается схемой 10.14 (фиг. 5б) сигнал смещения по оси -Y. Смещение отрабатывается во время обратного хода колебаний. Аналогично вырабатывается сигнал при расположении линейки 3 ниже относительно разметки на носителе 2 информации. В этом случае срабатывают схемы 10.9, 10.12, 10, 10.15, вырабатывая сигнал смещения по оси +Y. Этот сигнал усиливается в усилителе 23, при этом в катушке 16 появляется ток, индуцирующий магнитный поток, который замыкается через зубец храповика 13, увлекаемый смещающимся магнитным потоком храповик поворачивается вокруг своей оси по часовой стрелке, приводя в движение редуктор и ходовой винт 15, смещающий считывающую головку (1, 6, 3) вдоль направляющей оси Y. When an electric signal arrives at the light source 1, the collimated radiation illuminates the information carrier 2. If there is a code or notches, the signals from them are fed to the optical inputs of the line 3 and the photodetector of the control signal 6. After amplification in block 4, the signals (Fig. 3) are sent to block 10 for coincidence logic 10.7-10.10. If the ruler 3 is located asymmetrically (shifted upward along the Y axis) with respect to the markings depicted in FIG. 4, the circuit 10.8 is triggered, the trigger 10.11 overturns and the bias signal along the -Y axis is generated by the circuit 10.14 (Fig. 5b). The offset is worked out during the reverse motion. Similarly, a signal is generated when the ruler 3 is located lower relative to the markings on the information carrier 2. In this case, the circuits 10.9, 10.12, 10, 10.15 are triggered, generating an offset signal along the + Y axis. This signal is amplified in the amplifier 23, while a magnetic flux inducing current appears in the coil 16, which closes through the tooth of the ratchet 13, entrained by the biased magnetic flux, the ratchet rotates around its axis clockwise, driving the gearbox and the rotary screw 15, which biases the readout the head (1, 6, 3) along the guide axis Y.

При отсутствии рассогласования по оси Y относительно разметки 2, изображенной на фиг. 4, срабатывают схемы 10.7, 10.10, 10.13, опрокидывают триггер 10.16, который при этом разрешает прохождение сигналов через блок 5, запрещает смещение по Y. Схемой 10.19 разрешается определение рассогласования по оси Х. Измерение рассогласования по оси Х осуществляет таймер 10.18, работающий во время прямого хода колебаний, с помощью схем 10.19, 10.20, 10.24, осуществляющих вырезку временного интервала, заполненного счетными импульсами от таймера 10.18. In the absence of a mismatch along the Y axis with respect to the marking 2 shown in FIG. 4, the circuits 10.7, 10.10, 10.13 are triggered, the trigger 10.16 is overturned, which in this case allows the signals to pass through block 5, prohibits displacement along Y. Scheme 10.19 allows the determination of the mismatch on the X axis. The mismatch on the X axis is measured by the timer 10.18, which runs during forward oscillation, using circuits 10.19, 10.20, 10.24, cutting the time interval filled with counting pulses from the timer 10.18.

При установке в дешифраторе 10.29 кода "1" запускается триггер 10.23, который выдает разрешение на прохождение сигналов через блок 11 сопряжения, при установке в ДШ 10.29 кода "2" триггер 10.23 срабатывает и прохождение сигналов через блок 11 запрещается, в этом случае запускается триггер 10.22 рассогласования по -Х. При появлении на ДШ 10,20 кода "n" триггер 10.22 срабатывается на "0" и запускает триггер 10.26, вырабатывающий сигнал рассогласования +Х. Схемы 10.21 и 10.25 разрешают прохождение сигнала рассогласования по -Х и +Х только во время обратного хода колебаний (цикл установок). When the code “1” is set in the decoder 10.29, the trigger 10.23 is triggered, which gives permission for the signals to pass through the pairing unit 11, when the code “2” is set in the DS 10.29, the trigger 10.23 is triggered and the signals are not passed through the block 11, in which case trigger 10.22 is started mismatch in -X. When the code “n” appears on the secondary school 10.20, trigger 10.22 is triggered to “0” and fires trigger 10.26, which generates an error signal + X. Schemes 10.21 and 10.25 allow the mismatch signal to pass along -X and + X only during the oscillation return stroke (set cycle).

Выработка сигналов рассогласования -Х и +Х позволяет сократить (располовинить) время отработки по оси Х. При снятии требований о сокращении отработанных циклов достаточно одного канала отработки -Х. The development of mismatch signals -X and + X allows you to reduce (halve) the working time along the X axis. When removing the requirements to reduce the worked cycles, one working channel -X is enough.

Установка считывающего устройства (1, 6, 3) над произвольным участком носителя информации 2 производится с помощью внешних сигналов, заводимых на формирователь 10.2 ("10Х"-"10Х") и формирователь 10.3 ("10Y"-"10Y"). Installation of the reading device (1, 6, 3) over an arbitrary section of the information carrier 2 is carried out using external signals supplied to the shaper 10.2 ("10X" - "10X") and the shaper 10.3 ("10Y" - "10Y").

В датчике 8 индицируется ЭДС от переменного магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом 37 при изменении воздушного зазора в автоколебательном режиме, для создания которого использованы катушка 35 (при протекании тока в катушке зазор уменьшается) и возвратная пружина 38, возвращающая стол с цифровой картой 2 в исходное положение при отсутствии тока в катушке 35. In the sensor 8, the EMF from the alternating magnetic flux generated by the permanent magnet 37 is displayed when the air gap is changed in self-oscillating mode, the coil 35 is used to create it (when the current flows in the coil, the gap decreases) and the return spring 38 returns the table with digital card 2 to the original position in the absence of current in the coil 35.

Устройство обеспечивает возможность произвольной выборки информации из большого массива, автоматической коррекции выставки и совмещения информационной и считывающей матриц. The device provides the ability to randomly select information from a large array, automatically correct the exhibition and combine information and reading matrices.

Claims

A PHOTOELECTRIC READING DEVICE containing optically coupled light source mounted on the carriage and a line of photodetectors of information and control signals, the outputs of which are connected to the inputs of the respective amplifiers, the outputs of which are connected to the information and synchronization inputs of the addressing unit, the interface unit, the inputs of which are connected respectively to the outputs of the addressing unit , and the outputs - with the corresponding inputs of the buffer storage of information, the control unit, synchronizing and information the inputs of which are connected respectively to the outputs of the amplifier unit, the first output of the control unit is connected to a light source, and the first and second inputs and outputs are connected to the control inputs and outputs of the addressing and coupling units, respectively, a two-coordinate carriage moving unit, characterized in that, for the purpose of expanding areas of application due to the ability to read from digital optical cards, the two-coordinate carriage block contains coarse and precise magnetic ratchet mechanisms for moving along the X and Y axes, the autocart mechanism oscillations, consisting of an electromagnet mechanically connected to the carriage, a return spring and a permanent magnet, mechanically connected to the return spring, a self-oscillation amplifier and a position sensor and a position amplifier connected in series, two groups of amplifiers whose inputs are connected to the first and second groups of outputs of the control unit, and outputs - with inputs of the corresponding magnetic ratchet mechanisms for moving along the X and Y axes, the output of the position amplifier is connected to the control input of the addressing unit, the input of the car amplifier natural oscillations coupled to the second output of the control unit and output - with an electromagnet oscillations mechanism.