光标动态智能测量

光标动态智能测量 ?38?光标动态智能测量 荚键词迪 .计荨机,确入j / "ca…ark?…… AbstractThethoughtoftheOplicMMarkintelligentn3eR8urcn3eNtisintroduced,andistrie dtOgeneralizeaNew surt~lmethodbytheangle'sofelectronicmeasuredprincipleItisadynamiccoursewithhigh-- speed.originM--principle. smiple--methodandhigh—measuerdprecisiaaetc. Keywo~dsOpticalmarkIntel[igem…s…entMethodoflimitfiltering l引言 由于信息时代的到来,传统的计算机输 入方法已不能适应科技发展的需求.因此,光 标输入方式日益广受采用.而光标动态智能 测量技术则成为大量输入数据信息的专用设 备——0MR时的重中之重. 这个测量过程是由光电转换器拾取运动 中信息载体卡片上的所有光标信号,经多路 上式中,^+为^的最高频率限,一为^的最低限,取一100kHz,可保证测量频率 在系统正负方向最高时能准确,可靠的解码. 6结束语 本文所述的激光多普勒信号处理器不仅可以用于多普勒信号,对于双频和单频外差信号 亦具有一定的通用性.把硬件解码方法和累计相减法二者结合,配上出错快速捕捉电路,还可 以组成一个互校验自诊断和动态监测保护系统,它可以发现小至一个脉冲的丢失,用于高精度 测量和控制系统是十分方便的.其硬件锵码电路和出错快速捕捉电路可以用一片FPGA芯片 来实现,使用更加灵活,方便.笔者在一种超精密大型光绘机上使用了这种信号处理器,取得十 分满意的效果. 参考文献 1.机械电子工业部电子科技情报研究所编,世界电子工业概览,第三分册,1990. 2李志武,ttP5528A双频激光干涉仪在我国的应用,中国象普,1994,Vo[.9,No.3 3长度的干涉测量,国内激光,1993. 4.王仕康等译,激光多普勒技术,清华大学出版社,1985. 5.Zizzi,Steve.AUtomaringArtworkGeneration.Printedcircuitdesv4n3msr1987. ?- l薯_鼍..度 电子测量技术?39? 模拟电子开关,A/D转换电路送入计算机系 统,再由软件数字滤波处理后,形成一个反映 载体上所有信息编码的字符串.大量信息载 体经上述测量过程后,在计算机内存中形成 一 个文本文件并存入磁盘.为数据信息研究 和使用提供了必需的基础环境.因此,以光标 红外发光管 动态智能测量为原理的OMR具有非常广阔 的应用前景. 2硬件原理介绍 一 个光标测量的硬件由光电转换器,电 子开关,缓冲器,A/D转换电路,机电驱动机 构,CPU等组成.见图1 图1光电转换原理与OMR组成框图 光电转换器由若干组红外发射接收对管 组成.每组红外对管对应卡片上一列光标信 息位.缓冲器在A/D电路前起着阻抗变换作 用,以减小A/D输入阻抗对光电模拟信号的 影响A/D转换模块由若干个A/D转换器 并行连接组成它是为适应多路光电信号输 入和光标动态测量需要的专用A/D转换电 路模块.它通过缓冲器与CPU连接,而资源 共享式OMR2则经PC或APPLE总线与 CPU沟通.CPU的地址信号和控制信号的 组合译码控制多路电子开关瞬间切换各路光 电信号与缓冲器的通路;机电执行机构则起 着移动光标载体卡片高速且平稳运行通过光 电转换器的作用. 3光标智能测量原理 如前所述,当信息载体进入光电转换器 作匀速运动时.一组红外光电管对应着一列 光标信号.在接收管的输出端对应着该列所 有光标的模拟电信号.随着光标的涂写深浅 或有无,该模拟电信号呈现平直或凹陷的波 形.在载体的整个位移运动中,所有接收管的 输出端都会出现上述情况.因此,光标智能测 量就是在一张信息载体卡片进入OMR的零 点几秒时间内,由CPU通过模拟电子开关 的快速切换对所有光标模拟信号传输至对应 的A/D输入端,再由CPU采集读入内存采 集频率的多少,决定着准确度指标的高低.从 理论上讲,采样次数越多越有益于准确度指 标.A/D器件的转换速度和卡片运行速度又 制约着采样次数.但是,佩斯特测量公式告 诉我们,对一个光标信号的等精度}曼i量中,测 量次数大于两次即可保证该光标的测量准确 度.图2为一列光标的测量波形图. ,对应黑色光标的位置上,有 由图2看到 一 明显随黑度不同而变化的凹陷波形.对应 白色光标位置上,是杂散着一些微弱干扰信 号但还是比较平直的波形这些干扰来自载 体多元性和光标印刷时的一些疵点以及某些 随机干扰源.测量过程必须将正常黑色信号 正确无误的识别出来,而所有干扰信号必须 滤除掉.为了实现上述两目的,光标智能测量 采用了根据其特点设计的"极限"滤波技术. 简述如下: 当一个测量源f(x)无限逼近另一测量 源f(x)时.其极限值等于零即: ?40?光标动态智能测量 I _ 一 J[1…l I习2光标测量被形幽 ?=timEf(x)f(x)一z]0 】 (1) 这就是说,当一个光标位置的测量值和 它附近区域测量值的距离越接近,则它的干 扰信号越小,且趋近于零.于是这个光标的相 对测量值使用下式得到: D=[(V.+V})/2,vb]c(2) v为光标前非信号区域N个测量值 中的最大值 V:为光标后非信号区域N个测量值 中的最大值 V为光标位置区域N个测量值中的 最小值 c为一常数,由实验结果得到 (2)式的结果即为一个光标位置的测量 相对值.它实际上反映了其状态的情况.当黑 度越深,相对测量值越大反之越小.当光标 无黑色时,测量相对值接近或等于零.在进入 下一光标的测量中,(2)式中的V变成新的 v.只待测量到下一光标的V:和V,即可 求得反映该光标的测量相对值. 在实际应用中,为了增大光标的信息容 量,诸光标之间的距离是很小的.这就为极 限"滤波技术提供了基础保证而所有光标的 V…V,和V都是在动态位移中测量得到. 因此,从某种角度而言,上述三个测量值几乎 是同一区域内三个点的测量值.用"极限"的 语言描述就是三点互相趋近.这样,图2中干 扰源的影响在这个区域内降低到最小.但是, 偶然随机的干扰源,诸如载体的杂质,光标涂 写不良等都可能造成随机干扰误差.因此用 "极限"滤波法和(2)式得到的运算结果再减 去一个常数C,即可得到反映光标涂写状态 的一个相对值,而不是它的实际测量值.但是 这个相对值更能反映光标的映象状态.信息 载体内数百甚至上千个光标在零点几秒时间 内都经历了上述智能测量过程,便形成了反 映该卡片内容的信息矩阵.再经一个"编 辑"软件的处理就产生了与该卡片对应的字 符串.同样,万千上万个载体上所有光标通过 上述测量过程后,便形成了一个数据文本文 件或库文件,使大量信息数据快速输入计算 机系统成为现实 4结束语 上述光标测量的软硬件方法主要是针对 光标动态测量和光标信号涂写状态不一的特 殊要求提出的并使用在OMR设计中.这种 光标的智能测量方法是否可以说,在非电量 电子测量领域中又增加了一种新的测量方法 或手段.如能抛砖引玉,这是笔者所希望的. 参考文献 1.姜伟光.单片机控制的自动OMR设计,电子谢量技术,1995.3 2姜伟光.资源共享式OMR电子计算机外部设备,1994.(18)5 3郑家祥等.电子测量基础.北京:国防工业出版社,1981