DE1266515B - Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung von Kurvenvorlagen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GOIb

Deutsche Kl.: 42 c-12

Nummer: 1.266 515

Aktenzeichen: F 40296IX b/42 c

Anmeldetag: 22. Juli 1963

Auslegetag: 18. April 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auswertung von Kurvenvorlagen mit beliebiger Anzahl von Kurvenlinien, bei dem die Kurvenlage periodisch streifenweise abgetastet, ein binäres Abtastsignal erzeugt und die Größe der auszumessenden Strecken und Flächen als Anzahl von Schwingungen einer Normalfrequenz dargestellt wird.

Bei den bisher bekannten Verfahren besteht die automatische Auswertung darin, daß entweder wie beim Kurvenfolger ein Meßkopf an der Kurvenlinie entlangfährt und die Koordinaten der Position als Daten ausgegeben werden oder daß von Hand der Meßkopf auf den nächsten Punkt der Kurvenlinie eingestellt wird, dessen Koordinaten dann automatisch ausgegeben werden, oder daß, wie bei den Abtastverfahren, die Flächen unter einer Kurve abgetastet und deren Größe dann ausgegeben wird. Oft ist es aber die Aufgabe, mehrere Kurven oder Kurvenflächen auf einem Diagramm — seien sie nebeneinander- oder übereinanderliegend — vollautomatisch auszuwerten, d. h. selbsttätig aus einer Vielzahl von Kurven die gewünschten Daten zu entnehmen und auszugeben. Beim Kurvenfolger müßte hierzu der ■ Meßkopf von Hand auf den Beginn der neuen Kurvenlinie eingestellt werden, da das selbsttätige Suchen des Meßkopfes nach der nächsten Kurve mit einem nicht vertretbaren großen apparativen Aufwand verbunden ist. Bei den bekannten Abtastverfahren wird die Auswertung durch die Vieldeutigkeit des Abtastsignals erschwert, das ja in der Abtastperiode die Informationen von sämtlichen überfahrenen Kurvenlinien — einschließlich der Nulllinie und der in der Praxis auftretenden Fehler, wie z. B. Flecken oder Lücken in der Kurve — enthält. Die Informationen des Abtastsignals allein reichen vor allem dann nicht aus, wenn Beginn und Ende der zu messenden Kurven und Flächen selbsttätig erkannt werden sollen.

Die zu lösende Aufgabe besteht darin, die Entscheidungsmöglichkeiten zwischen den im Abtastsignal enthaltenen Informationen wesentlich zu verbessern. Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in dem im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gekennzeichneten Verfahren, welches es ermöglicht, während jeder Abtastperiode in einer logischen Schaltung die Informationen zu zählen, zu ordnen, voneinander zu trennen und durch Entscheidungen die gesuchte Information auszuwählen.

Die Markierungssignale stellen zusammen mit dem Abtastsignal und ihren logischen Verknüpfungen das Programm dar, nach dem das Kurvenauswertgerät selbsttätig aus dem Inhalt der Kurvenvorlage seine Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung
von Kurvenvorlagen

Anmelder:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,
5090 Leverkusen

Als Erfinder benannt:
Hubert Dedden, 5672 Leichlingen;
Dr. Heinrich Nassenstein,
5090 Leverkusen-Steinbüchel

Arbeitsanweisungen entnimmt. So ist es möglich, mit einem einzigen Gerät eine Vielzahl verschiedenster Kurvenauswertungen durchzuführen. Bei der Auswertung von Gaschromatogrammen, bei denen bekanntlich eine Vielzahl geschlossener Kurven, sogenannte »Peaks«, nebeneinander auf einem Diagramm liegen, ist z. B. auf diese Weise möglich, ohne Unterbrechung die Integration aller »Peaks« in einem einzigen Durchgang vorzunehmen.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer elektrooptischen, elektromechanischen oder elektromagnetischen Abtastvorrichtung mit einer Haltevorrichtung für das Kurvenblatt und einem Frequenzgenerator, dessen Frequenz mit der Abtastfrequenz synchronisiert ist, und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß an der Abtastvorrichtung eine einstellbare Markierungsvorrichtung angeordnet ist, die über eine elektrooptische, elektromechanische, elektromagnetische oder elektronische Anordnung mit einer Kette von Flip-Flop-Stufen verbunden ist, die ihrerseits vom Abtastkopf der Abtastvorrichtung gesteuert werden und deren Ausgänge zusammen mit dem Frequenzgenerator über Und-Gatter mit Ausgabegeräten verbunden sind.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens schematisch dargestellt.

F i g. 1 zeigt ein Kurvenblatt mit vier auszuwertenden Kurven;

F i g. 2 zeigt eine Abtastvorrichtung mit zwei Markierungsvorrichtungen;

F i g. 3 veranschaulicht eine mit der Abtastvorrichtung nach F i g. 2 verbundene logische Schaltung;

F i g. 4 zeigt ein Zeitdiagramm für die logische Schaltung nach F i g. 3;

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3 4

F i g. 5 zeigt ein Kurvenblatt mit drei getrennt zu und dritter Kurvenlinie entsprechen. Verknüpft man erfassenden geschlossenen Kurven; die binären Signale 18', 19' und 20' einzeln mit den

F i g. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer mit Lochscheibenimpulsen 9', so erhält man Impulsder Abtastvorrichtung nach Fig. 2 verbundenen Serien, bei denen die Anzahl der Impulse dem Ablogischen Schaltung, und 5 stand von der Markierung 16 bis zur ersten, zweiten

F i g. 7 zeigt ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der oder dritten Kurvenlinie entspricht. Durch Erweitelogischen Schaltung nach Fi g. 6. rung der Flip-Flop- und Gatter-Kette kann man die

Beispielsweise wird ein Diagramm nach F i g. 1, auf Anzahl der je Abtastperiode gemessenen Strecken bedem sich mehrere Kurven 1, 2, 3 und 4 befinden, mit liebig vergrößern. Durch Verschiebung der Markie-Hilfe einer Haltevorrichtung 5 auf die Walze 6 in io rung 16 — sei es von Hand oder automatisch über Fig. 2 aufgespannt, die, in Rotation versetzt, über das eine Steuerung — kann man nun aus einer Kurven-Getriebe 7 eine Lochscheibe 8 antreibt. Eine Licht- schar die gewünschten Kurven oder die gewünschten schranke 9 erzeugt Impulse 9', hier Lochscheibenim- Abstände zwischen zwei Kurven auswählen, pulse genannt, deren Frequenz mit der Walzendreh- Als Beispiel für das selbsttätige Erkennen von Bezahl synchronisiert ist und die Normalfrequenz dar- 15 ginn und Ende der zu messenden Kurve oder Fläche stellt und deren Anzahl deshalb als Maß für die auf ist in F i g. 5 ein Kurvenblatt gezeichnet, wie es z. B. der Walzenoberfläche zu messenden Strecken der lo- bei den Gaschromatogrammen häufig auftritt. Eine gischen Schaltung zugeführt werden. Gleichzeitig wird verschiebbare Marke 23 ist so angebracht, daß in der der Abtastkopf 10 einer photoelektrischen Abtastvor- Photozelle 24 der F i g. 2 ein Markierungssignal 24' richtung parallel zur Walzenachse an der Walzen- ao entsteht, das zeitlich dem binären Signal 25' in F i g. 6 oberfläche mit zur Walzenrotation synchroner Ge- und 7 nachfolgt, welches aus dem Abtastsignal 15' schwindigkeit entlanggeführt. Der von der Lichtquelle abgeleitet wurde, z. B. wie im vorherigen Beispiel bell auf die Walzenoberfläche abgebildete Lichtpunkt schrieben, und dessen Dauer der Länge der zu mes-12 steuert je nach den Reflektionseigenschaften der senden Strecke entspricht. Das binäre Signal 25' öff-Walzenoberfläche und der Lage des Abtastrasters 13 25 net den Tor-Schalter 26 in F i g. 6 und erzeugt so mit die Photozelle 14, deren elektrische Signale, hier Ab- Hilfe der Lochscheibenimpulse 9' eine Impulsserie tastsignal genannt, nach Impulsformung im Impuls- 26', deren Impulsanzahl als Maß für die gemessene former 15 als binäres Signal 15' der logischen Schal- Länge vom Speicher 27 aufgenommen wird. Im Netung zugeführt werden. gator 28 wird das Binärsignal 25' umgewandelt und

Durch Verspiegelung der Oberfläche der Walze 6 30 als Negation 28' im Und-Gatter 29 mit dem Markiein F i g. 2 wird die Auswertung von transparenten rungssignal 24' konjunktiv verknüpft. Bei Nicht-Kurvenvorlagen ermöglicht. Die von der Lichtquelle koinzidenz von 24' und 28' kann das Ausgangssignal 11 kommenden Lichtstrahlen durchqueren das auf 29'als Abfragesignal den Inhalt des Speichers 27 zur der spiegelnden Oberfläche aufliegende transparente Ausgabevorrichtung 30 oder zur Weitergabe an einen Kurvenblatt zweimal, bevor sie von der Photozelle 14 35 anderen Speicher, hier Summenspeicher 31, abfragen, aufgefangen werden. Die dabei auftretende Kontrast- Befindet sich die Abtastvorrichtung während der

erhöhung verbessert das Abtastsignal wesentlich. laufenden Abtastung auf einer Abtastzelle, die nur

Eine verschiebbare Marke 16 ist am Walzenrand eine Kurve schneidet, z. B. 32 in F i g. 5, so erhält befestigt und erzeugt in einer Lichtschranke 17 einen man in dieser Abtastperiode das Abtastsignal 15" in Impuls 17', hier Markierungssignal genannt, der eben- 40 Fig. 7, aus dem sich die Signale 25", 28" und 29", falls der logischen Schaltung zugeführt wird. Die dem Schaltbild und Zeitdiagramm entsprechend, bil-Markierung 16, welche, wie in Fig. 1 durch einen den. Es entsteht während dieser Abtastperiode kein Pfeil angedeutet, in Abtastrichtung auf jeden beliebi- Abfragesignal 29', da die Signale 24' und 28" koingen Ordinatenwert auf dem Kurvenblatt eingestellt zidieren. Der Inhalt des Speichers 27 wird deshalb werden kann, dient als Ausgangspunkt für das Ab- 45 nicht abgefragt und von dem Löschimpuls 33' gezählen der Impulse, die im Abtastsignal 15' den über- löscht, der aus dem Markierungssignal 24' während fahrenen Kurvenlinien entsprechen. In Fig. 3 ist das jeder Abtastperiode vom Monoflop 33, zeitlich ver-Schaltschema der logischen Schaltung und in F i g. 4 zögert, erzeugt wird.

das Zeitdiagramm der in der Schaltung benutzten Si- Befindet sich die Abtastvorrichtung während der

gnale gezeigt. Das von der Lichtschranke 17 korn- 50 laufenden Abtastung auf einer Abtastzeile, die keine mende Markierungssignal 17' setzt die Flip-Flop- Kurvenlinie schneidet, z.B. 34 in Fig. 5, so erhält Kette 18, 19, 20 in den Anfangszustand, der in man in dieser Abtastperiode keine Impulsserie 26', Fig. 4 durch die binären Signale 18', 19', 20' und und der Inhalt des Speichers 27 bleibt Null. 18", 19" ausgedrückt ist. Damit das Kurvenauswertgerät die Flächen 35, 36

Das binäre Abtastsignal 15' wird allen Flip-Flops 55 und 37 selbsttätig erfaßt und getrennt in der Auszugeführt, und die darin enthaltenen Impulse werfen gabevorrichtung 38 ausgibt, werden alle vom Speider Reihenfolge ihres Auftretens nach die Flip-Flops eher 27 abgefragten Strecken 27' im Summenspeicher in einen stabilen Zustand, der durch weitere Impulse 31 addiert und von einem weiteren Abfragesignal 39' nicht gestört wird und erst bei der Rückstellung durch abgefragt, das nur dann entsteht, wenn Markierungsdas Markierungssignal 17'in der neuen Abtastperiode 60 signal 24' und Binärsignal 25" im Und-Gatter 39 verlassen wird. Wenn nun, wie in Fig. 3 und 4 ge- koinzidieren.

zeigt, die Flip-Flop-Signale 18" und 19' im Und-Gat- In der Praxis befinden sich auf den auszuwerten-

ter 21 und die Flip-Flop-Signale 19" und 20' im Und- den Kurvenblättern häufiger Flecke, die im allgemei-Gatter 22 mit den Lochscheibenimpulsen 9' ver- nen aber kleiner sind als die zu messenden Flächen, knüpft werden, treten an den Ausgängen der Gatter 65 In F i g. 5 ist solch ein störender Flecken 40 angedeu-21 und 22 die Impulsserien 21' und 22' auf, bei de- tet. Bei der Abtastung wird die Anzahl der aufeinannen die Anzahl der Impulse dem Abstand zwischen derfolgenden Abtastperioden, während denen die erster und zweiter Kurvenlinie bzw. zwischen zweiter Flecken als »Kurvenlinien« im Abtastsignal 15' ent-

halten sind, beschränkt bleiben. Wenn man nun das Abfragesignal 39' im Und-Gatter 41 so lange sperrt, bis die Anzahl der im Und-Gatter 29 festgestellten Nichtkoinzidenzen 29' größer als eine durch die Vorwahl 42 im Zähler 43 eingestellte Zahl ist, kann erst ein später auftretendes Abfragesignal 39' den Inhalt von Speicher 31 zur Ausgabe 38 weitergeben. Tritt das Abfragesignal 39' vorher auf, wird es durch das Und-Gatter 44, welches vom Zähler 43 gesteuert ist, über den Monoflop 45 verzögert als Löschimpuls 45' zum Löschen des Speichers 31 benutzt. Sowohl Löschsignal 45' als auch Abfragesignal 41', aus dem Abfragesignal 39' hervorgegangen, werden im Oder-Gatter 46 disjunktiv verbunden und als Rückstellsignal 46' für den Zähler 43 benutzt.

In der Praxis kommt es auch gelegentlich vor, daß die auszuwertenden Kurvenlinien durch Mängel in der Schreib- bzw. Zeichenvorrichtung kleine Unterbrechungen aufweisen, die ebenfalls zu einer Störung der Kurvenauswertung führen könnten, so daß z. B. an Stelle einer zusammengehörigen Fläche mehrere Teilflächen ausgegeben würden. Dies kann dadurch verhindert werden, daß z. B. der Abffageimpuls 39' nur dann weitergegeben wird, wenn die Anzahl der im Und-Gatter 39 auftretenden Koinzidenzen im Zähler 47 größer als eine durch die Vorwahl 48 eingestellte Zahl ist.

Die zur vollautomatischen Kurvenauswertung benötigten Markierungen können auf verschiedene Weise realisiert werden, sei es, daß man die Haltevorrichtung für das Kurvenblatt oder eine auf dem Kurvenblatt befindliche Kurvenlinie oder daß man Zähler benutzt, die von dem Normalfrequenzgenerator gespeist werden und je nach Einstellung der Vorwahl während jeder Abtastperiode beim Überlauf ein Markierungssignal abgeben.

Ein vollautomatisches Kurvenauswertgerät gemäß der Erfindung kann eingesetzt werden bei der Auswertung von Gaschromatogrammen, Oszillogrammen und Energiediagrammen sowie als Analog-Digital-Umsetzer zur Eingabe von graphischen Funktionen in elektronische Rechenmaschinen.

Claims (12)

Patentansprüche: 45

1. Verfahren zur Auswertung von Kurvenvorlagen mit beliebiger Anzahl von Kurvenlinien, bei dem die Kurvenvorlage periodisch streifenweise abgetastet, ein binäres Abtastsignal erzeugt und die Größe der auszumessenden Strecken und Flächen als Anzahl von Schwingungen einer Normalfrequenz dargestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während jeder Abtastperiode zusätzlich zum Abtastsignal mindestens ein binäres Markierungssignal erzeugt wird, das vom Abtastsignal unabhängig ist, und daß das Markierungssignal mit dem Abtastsignal und mit den Schwingungen der Normalfrequenz derart logisch verknüpft wird, daß Impulsserien entstehen, bei denen die Anzahl der zählbaren Impulse der Größe der abgetasteten Strecken entspricht und daß während jeder Abtastperiode die Auswahl unter diesen Impulsserien durch die jeweils gegenüber dem Abtastsignal eingestellte Bezugslage der Markierungssignale getroffen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die den ausgemessenen Strecken entsprechenden Impulszahlen gespeichert werden und während jeder Abtastperiode der abgetasteten gemessenen Strecke ein binäres Signal zugeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das binäre Signal mit einem der auszumessenden Strecke zeitlich nachfolgenden Markierungssignal verknüpft wird und bei Nichtkoinzidenz beider Signale die der auszumessenden Strecke entsprechende gespeicherte Impulszahl ausgegeben und bei Koinzidenz beider Signale die der gemessenen Strecke entsprechende gespeicherte Impulszahl gelöscht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Nichtkoinzidenz des der gemessenen Strecke entsprechenden binären Signals mit dem Markierungssignal vom Speicher ausgegebene Impulszahl in einen Summenspeicher addiert und bei der nächstfolgenden Koinzidenz beider Impulse die der abgetasteten Fläche entsprechende Summe der Impulszahlen ausgegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des Summenspeichers nur dann bei der nächstfolgenden Koinzidenz zwischen dem der gemessenen Strecke entsprechenden binären Signal und dem Markierungssignal ausgegeben wird, wenn die Anzahl der aufeinanderfolgenden Nichtkoinzidenzen größer als eine vorgegebene Zahl ist und der Inhalt des Summenspeichers bei der nächstfolgenden Koinzidenz gelöscht wird, wenn die Anzahl der aufeinanderfolgenden Nichtkoinzidenzen kleiner als eine vorgegebene Zahl ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des Summenspeichers nur dann ausgegeben wird, wenn die Anzahl der aufeinanderfolgenden Koinzidenzen zwischen dem binären Signal der gemessenen Strecke und dem Markierungssignal größer als eine vorgegebene Zahl ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des' Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer elektrooptischen, elektromechanischen oder elektromagnetischen Abtastvorrichtung mit einer Haltevorrichtung für das Kurvenblatt und einem Frequenzgenerator, dessen Frequenz mit der Abtastfrequenz synchronisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abtastvorrichtung eine einstellbare Markierungsvorrichtung (16) angeordnet ist, die über eine elektrooptische, elektromechanische, elektromagnetische oder elektronische Anordnung (17) mit einer Kette von Flip-Flop-Stufen (18, 19, 20) verbunden ist, die ihrerseits vom Abtastkopf (10) der Abtastvorrichtung gesteuert werden und deren Ausgänge zusammen mit dem Frequenzgenerator (8, 9) über Und-Gatter (21, 22) mit Ausgabegeräten verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abtastvorrichtung eine weitere, einstellbare Markierungsvorrichtung (23) vorgesehen ist, die über eine elektrooptische, elektromechanische, elektromagnetische oder elektronische Anordnung (24) mit einer logischen Schaltung, bestehend aus Gattern (26, 29, 39, 41, 44, 46), Negatoren (28) und Flip-Flops (33,45), deren Ausgänge mit Speichern (27, 31) und Ausgabegeräten (30, 38) versehen sind, verbunden ist, und daß die logische Schaltung gleichzeitig mit der Abtastvorrichtung und dem Frequenzgenerator (8, 9) gekoppelt ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (5) für das Kurvenblatt die Markierungsvorrichtung darstellt.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungsvorrichtung als Schiene ausgebildet ist, die parallel zu den Koordinatenachsen der zu messenden Kurven verschiebbar angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungsvorrichtung durch eine Kurvenlinie auf dem Kurvenblatt dargestellt ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungsvorrichtung durch die Vorwahl eines einstellbaren Zählers dargestellt ist, der mit dem Normalfrequenzgenerator verbunden ist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Walze (6) der Abtastvorrichtung, auf der das Kurvenblatt aufliegt, verspiegelt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschriften Nr. 1129 294,
930;

britische Patentschriften Nr. 739 902, 778 289,
917;

französische Patentschrift Nr. 1107165;

USA.-PatentschriftNr. 3 033 990.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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