Brevet FR2041715A1 — publié le 19710205

La prcsente invention concerne un système analyseur numérique automatique de clichés de chambres à bulles ou, plus généralement, d'images planes composées de points discrets ou disposés selon des courbes. Dans les systèmes d'analyse numérique automatique du genre considére, le cliché est balayé par un spot lumineux et la luminance du spot non occulté ou partiellement occulté par une trace existant sur le cliché agit sur un photomultiplicateur dont le signal de sortie est amplifié. Le balayage est commandé numériquement par abscisses et ordonnées discrètes au moyen de registres compteurs et décompteurs et les positions numériques que ces registres occupent sont enregistrées lors du maximum du signal de sortie amplifié du photomultiplicateur. L'appareil d'analyse de l'invention est basé sur la remarque que les impulsions dues à l'occultation du spot dtanalyse par une trace rectiligne au cours de plusieurs lignes de balayage forment une séquence d'impulsions dont la période de récurrence dépend de l'angle d'intersection de la trace et des lignes de balayage. Conformément à l'invention les impulsions recueillies à la sortie au photomultiplicateur au cours du balayage sont appliquées en parallèle à une pluralité de lignes de retard bouclées sur elles-memes dont les retards sont respectivement égaux aux périodes de récurrence des impulsions dues à une trace rectiligne pour des valeurs échelonnées de l'angle d'intersection des lignes de balaye ge et de la trace0 An cours de plusieurs cycles de circulation dans une ligne de retard donnée, les impulsions dues à une trace dont l'angle d'intersection est convenablement corrélé au retard de ladite ligne, s'ajoutent en amplitude.Les impulsions dont l'amplitude est supérieure à un seuil déterminé sont recueillies à la sortie de la ligne de retard et les coordonnées du spot au moment de l'apparition de ces dernières impulsions sont celles d'un point de la trace. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, pour tenir compte du fait que les lignes de retard sont en nombre relativement réduit et correspondent non à une valeur de l'angle d'intersection de la trace et des lignes de balayage mais à une gamme de valeurs de cet angle, chaque ligne de retard est précédée d'un circuit allongeur d'impulsions qui donne aux impulsions entrée dans la ligne de retard une durée fonction du retard de la ligne. Conformément à une autre caractéristique de l'invention des moyens sont prévus d'une part pour faire varier la définition de l'analyse tout en conservant la corrélation entre es lignes de retard et les angles des traces par rapport à la direction de balayage et d'autre part pour modifier la corrélation entre chaque ligne de retard et l'angle de la trace auquel elle correspond. L'invention va être maintenant décrite endétail en relation avec les dessins annexés dans lesquels - la Fig. 1 montre un cliché de chambre à bulles et la trame de balayage du cliché pour expliquer la relation liant la période des impulsions d'occultation à l'angle d'intersection de la trace et de la trame; - la Fig. -2 représente sous la forme d'un diagramme de blocs l'appareil d'analyse de l'invention; - la Fig. 3 explique la forme d'onde des impulsions et leur addition au cours des différents cycles de circulation dans une ligne de retard bouclée; - la Fig. 4 représente un circuit de centre de trace inclus dans l'appareil de la Fig. 2; et - la Fig. 5 représente la logique de génération du balayage. En se référant à la Fig. 1, cette figure représente un cliché de chambres à bulles contenant plusieurs traces dont l'une 4 est à analyser. Le cliché est balayé par un spot 5 selon plusieurs lignes de balayage. On admet dans ce qui suit qu'il y a trente deux lignes successives de balayage, dont quatre seulement numérotées 0, 1, 2, 3 sont représentées sur la Fig. I. Ces lignes coupent la trace 4 respectivement en des points M0, M1, M2, M3. Si # désigne la période de balayage de ligne, e l'angle entre la normale à la direction de balayage et la trace, # l'interligne de balayage et V la vitesse de balayage; les instants d'apparition tn des impulsions produites au passage du spot aux points M0, M1, M2, M3 sont de la forme tn = to + n (# + #/v tg #) (1) où t est une cons-tante inférieure à t et n le numéro de la ligne o de balayage. On voit donc que, ainsi qu'on l'a expliqué dans l'entrée en matière, en balayant une trace rectiligne par des lignes parallèles à la façon d'une trame de télévision, on obtient une série d'impul sions dont la période de récurrence est # + #/v tg # et dépend de l'angle # que fait la trace avec la normale à la direction de balayage. En se référant à la Fig. 2, on a représenté un tube à rayons cathodiques 11 devant lequel est placé un objectif 12 et le film 13 contenant le cliché à analyser. Derrière le film est située une lentille de champ 14 et ùn photomultiplicateur 75e Le courant de sortie du photomultiplicateur est converti en tension dans le circuit 32- et la tension obtenue est appliquée à l'entrée 241 d'un sélecteur d'impulsions en fonction de leur période désignée par le numéro de référence 24. Ce sélecteur peut être considéré comme un filtre de fréquencesde récurrence d'impulsions. Un compteur-décompteur en x, 16, et un compteur décompteur en y, 17, reçoivent de circuits logiques représentés dans la Fig. 5 des impulsions de balayage. Les compteurs-décompteurs 16 et 17 sont reliées à des convertisseurs numériques-analogiques, respectivement 18 et 19, eux-mêmes reliés aux organes de déflexion, bobines ou plaques, du tube à rayons-cathodiques 11, à travers les amplificateurs de déflexion en x et en y non représentés. Il résulte de l'arrangement décrit que le spot balaie le cliché et que ses coordonnées actuelles sont contenues dans les compteurs-décompteurs. Les compteurs-décompteurs 16 et 17 sont également reliés à des registres de sortie en x et en y, 20 et 21, à travers des portes 22 et 23. Bien entendu, il y a autant de portes 22 et 23 que d'étages dans les compteurs-décompteurs 16 et 17 et dans les registres 20 et 21. La sortie 242 du sélecteur d'impulsions 24 est reliée à un circuit 33 dit "de centre de trace". Celui-ci détermine le centre de la trace (le maximum de l'impulsion si elle est symétrique) et transmet en sortie une impulsion très brève vers les secondes entrées des portes 22 et 23. Il en résulte que, quand une impulsion, due au fait que le spot traverse une trace, apparatt à la sortie du sélecteur 24, les coordonnées du spot au point central de traversée sont enregistrées dans les registres 20 et 21. Le sélecteur d'impulsions en fonction de leur période 24 comprend un circuit de mise en forme 25, une batterie de lignes de retard 26-16,... 260,... 26+15 comprenant chacune une partie princi pale respectivement 2716 > 27 16s . 270,.27+15 et une partie d'appoint respectivement 28-16,... 280,... 28+15. Les retards T16,.00 T+15 des lignes de retard 26-16,... 260,... 26+15 sont respectivement égaux à Tj = # + #/v tg # j,0 (2) avec # j,0 = (j + 1/2) 3 (3) où j est un entier compris entre - 16 et + 15. Les lignes de retard sont bouclées sur elles-mêmes à travers une porte ET, respectivement 29-16,...290,...29+15 et une porte OU, respectivement 30-16,...300,...30+15. A la deuxième entrée des portes ET 29-16,...290,...29+15 sont appliquées des impulsions de retour à zéro fournies par une base de temps 31. Les sorties 34-16,...340,...34+15 des lignes à retard à circulation 26-16,...260,...26+15 sont reliées à des portes ET analogiques, respectivement 35-16,...350,...35+15 dont les secondes entrées sont reliées à la base de temps 310 Les sorties des portes ET35-16,...350,...35+15 sont reliées à la porte OU analogique 36 et la sortie de cette porte OU est reliée au circuit à seuil 37. Au cours des cycles de circulation de chaque ligne de retard, les impulsions ayant pour période de récurrence le retard de la ligne de retard considérée s'ajoutent en amplitude. Pour détecter sur tout le cliché, tous les angles possibles, il faut effectuer simultanément la lecture des lignes à retard par ouverture des portes 30-16,...350,...35+15 et fermeture des portes 29+15. On a choisi de lire une ligne à retard (c1est-à-dire d'examiner une zone angulaire) par ligne de balayage. Ceci amène à un nombre de cycles de circulation égal à celui des lignes à retard, soit k = 32.La base de temps 31 fournit une impulsion de durée , synchronisée sur les impulsions de balayage appliquées aux compteurs décompteurs en x et en y qui est appliquée séquentiellement aux portes 29,t6, et 35-16,...290 et 350,...29+15 et 35+15 effectuant simultanément la lecture et la remise à zéro d'une ligne de retard à chaque ligne de balayage. Les retards des lignes de retard sont calculés pour des traces ayant des angles d'intersection bien déterminés donnés par la formule (3). Ces angles sont échelonnés de 30 en 30 de-46030 à +46030. Pour ces angles, les impulsions récurrentes sont exactement en synchronisme et leurs amplitudes s'ajoutent sans que leur durée varie. Le circuit 25 donne de préférence aux impulsions la forme d'onde 51 de la Fig. 3 dans laquelle les durées du front avant, de la crête et du front arrière sont égales. Les impulsions s'ajoutent comme le montre cette même Fig. 3 sans que la durée de leur base varie, les pentes des fronts avant et arrière de 11 impulsion résultante 52 étant égales, après k circulations, a' S fois la pente des front avant et arrière de l'impulsion d'entrée. Si l'angle #j de la ligne à retard 26j de rang j n'a pas exactement la valeur #j,0 mais en diffère de#@j = #j - #j,0 la superposition exacte des impulsions n'a plus lieu lors de deux cycles successifs, mais au contraire il existe entre- ces deux impulsions un glissement #Tj = #/v (1 + tg2 #j,0)#ej Au bout de k circulations, le glissement total est K#Tj = k #/v ( 1 + tg2 # j,0) # #j (4) Le glissement total maximal s'obtient en remplaçant##j par (#ej)max = #/180 # 1,5 La durée d'une impulsion d'entrée dans une ligne de retard de rang donné doit entre au moins égale au glissement total maximal pour cette ligne de retard. Pour les lignes de retard 26 1 et 260 #-1,0 = #0,0 = # 1 30' # 0 et la durée des impulsions d'entrée est, en choisissant sa valeur minimale possible k#/V # #/180 # 1,5 (5) Pour les lignes de retard 26-16 et 26+15 #-16,0 = #+15,0 = # 46 30'#45 et la durée des impulsions d'entrée est, en choisissant sa valeur minimale possible s 2kt ~~ V 180 (6) Si l'on admet k = 10 # = 250 s # 120 v = 200 / s on trouve pour durée des impulsions d'entrée des lignes 26 1 et 260 150 ns et pour durée des impulsions d'entrée des lignes 26-16 et 26 300 nsO +15 Entre le circuit de mise en forme 25 et l'entrée de chaque ligne de retard est placé un circuit allongeur d'impulsions, respectivement 38-16,...380,...38+15, qui donne aux impulsions d'entrée de la ligne de retard correspondante la largeur prévue par la formule (4). La sortie du circuit seuil 37 est reliée à l'entrée du circuit de centre de trace 33. Ce circuit doit produire une impulsion brève au milieu de la durée d'une impulsion longue. Des circuits de ce type sont connus dans la technique. Ils peuvent comprendre (Fig. 4), un comparateur 331 auquel l'impulsion dont il faut déterminer le milieu est appliquée dtune part directement, d'autre part à travers un circuit de retard 332. Le comparateur fournit un signal de sortie quand l'amplitude de l'impulsion directe est égale à l'amplitude de l'impulsion retardée. Ce signal est dérivé dans un circuit différentiateur 333 et l'impulsion résultante est appliquée aux port-es 22 et 23. La Fig. 5 représente les circuits logiques permettant le fonctionnement du système et ltexplication de ses propriétés de loupe spatiale et de loupe angulaire. La formule (2) peut s'écrire Tj = #0 + L/V + #/V tg #j,0 (7) où # est une constante relative au retour de balayage et L est la largeur du cliché à balayer. On voit sur la formule (7) que la relation entre #j,0 et Tj n'est pas changée si lton change les paramètres Lt Q, V en conservant les rapports L/V et #/V. Sil'on prend pour la largeur L la largeur maximale Lm du cliché à analyser, pour l'interligne # l'interligne maximal Q m compte tenu de la courbure maximale des traces à analyser et pour la vitesse V la vitesse maximale V permise par l'appareils on a m Tj = #0 + Lm/Vm + (#m/Vm) tg #j,0 Si on analyse ensuite le cliché sur une largeur L /2 avec un interligne #m/2 et une vitesse Vm/2, la relation entre Tj et #j,0 est la même; autrement dit aux mêmes lignes de retard, correspondent les mêmes angles de la trace avec la direction du balayage0 On réalise ainsi un effet de loupe spatiale. Si maintenant on change L et V en conservant le rapport L/V mais sans changer #, on modifie la zone angulaire attribuée à chaque ligne de retard ainsi que la zone angulaire totale analysée En particulier si L et V sont diminués, la zone angulaire attribuée à chaque ligne de retard diminue d'où une amélioration de la résolution angulaire. On réalise ainei un effet de loupe angulaire. En se référant maintenant à la Fig. 5, 61, 62, 63, 66, 67 désignent cinq registres de commande dans lesquels sont inscrits les paramètres du balayage du cliché, Dans le registre 61 sont inscrits l'interligne # et la vitesse qui peuvent prendre chacune quatre valeurs possibles et pour chacune desquelles sont prévus deux chiffres binaires. Dans le registre 63 est inscrite la largeur L et dans les registres 66 et 67 l'abscisse d'origine et l'ordonnée d'origine de balayage. Enfin dans le. registre 62 est inscrit l'angle de balayage . Aux registres 63,-66, 67 sont associés des compteursdécompteurs en x et y -et un décompteur en L, respectivement t6 17, 73 reliés aux registres par des circuits de transfert 70, 71, 72. Ces circuits de transfert sont commandés par le registre 61 à travers une porte OU 77. Le circuit 64 est un circuit de commande du pas des compteursdécompteurs 16, 17 et du décompteur 73 en fonction de la valeur de la vitesse de balayage. Les impulsions de comptage et de décomptage, en provenance -d'un circuit 65 oud4un circuit 69 dont il va entre question plus loin, peuvent être appliquées aux compteurs-décompteurs 16 et 17 et au décompteur 73 à travers des portes ET telles que 68. Ces portes ET sont commandées par le circuit 64 en fonction de la valeur digitale de la vitesse (00 à 11) qu'il reçoit du registre de commande 6t. Les portes ET 68 permettent d'appliquer les impulsions de comptage et de décomptage au premier, au second, au troisième ou au quatrième étage des compteurs-décompteurs et décompteur 16, 17, 73.Donc des derniers avancent à chaque impulsion d'un pas différent selon les portes 68 ouvertes. par 64. On obtient ainsi quatre vitesses de balayage variant comme des puissances de 2. Le registre 62 permet de déterminer la direction de balayage du cliché. Le générateur d'impulsions à la fréquence f,69 est relié à travers une porte ET 74 à un circuit de division de fréquence et de sélection 65 commandé par le registre 62. La porte ET 74 est ouverte par le basculeur 78 dans l'état un. Le circuit 65 produit des impulsions aux fréquences f, 3f/4, f/2, f/4 ou aucune impulsion selon la valeur de &alpha; qu'il reçoit du registre 62 et ces impulsions sont envoyées aux compteurs~décompteurs 16 et 17. On conçoit que l'angle de balayage varie selon le choix qui est fait des fréquences des impulsions envoyées à 16 et 17.Si par exemple le circuit 65 envoie des impulsions à la fréquence f à 16 et des impulsions à la fréquence 3f/4 à 17, on a tg = 3/4 Les étages du registre 61 réservés à l'interligne sont connectés à un générateur d'interligne 75. Ce générateur d'interligne reçoit des impulsions du générateur d'impulsions 69 et envoie des trains d'impulsions dont le nombre d'impulsions dépend de la valeur digitale de l'interligne (00 à 11) qu'il reçoit du registre de commande 61. Ces trains d'impulsions sont appliqués à un circuit de division de frequence et de sélection 76, identique à 65, et qui divise par 1, 4/3 2, 4 la fréquenoe-simpulsîons qu'il reçoit. Les impulsions sortant de 76 sont appliquées aux registres 66 et 67 pour les incrémenter. La fin d'une ligne de balayage est définie par le passage à zéro du décompteur en L,73. Ce passage à zéro remet à zéro le basculeur 78 ce qui a pour effet de fermer la porte 74 et d'autre part d'autoriser le passage à travers 75 d'un certain nombre d'impulsions produites par le générateur 69. Quand il a envoyé le train d'impulsions correspondant à la valeur digitale de l'interligne, le générateur d'interligne 75 envoie un signal à la porte OU 77 qui provoque un nouveau transfert des registres 63, 66, 67 vers les circuits 73, 16, 17. Tout est prêt pour une nouvelle ligne de balayage et celle-ci est déclenchée par un signal provenant de la base de temps 31 à travers la porte OU 79 qui met dans 11 état un le basculeur 78. Pour la première ligne, le basculeur 78 était mis dans l'étant un par le registre 61 à travers le circuit de retard 80 et la porte OU 79. Bien que l'invention ait été décrite dans ce qui précède dans le cas de la reconnaissance des traces rectilignes, l'appareil peut être appliqué à la reconnaissance des traces curvilignes. Dans ce cas les compteurs-décompteurs en x et en y, au lieu d'entre de simples compteurs-décompteurs d'impulsions récurrentes reçues en série d'un générateur d'impulsions, sont des compteursdécompteurs possédant outre leur entrée série classique, des entrées parallèle permettant de les prépositionner sur des valeurs binaires prédéterminées. Ces valeurs sont déterminées par un calculateur pour que le bord de départ des lignes de la trame soit parallèle à la trace. REVENDICATIONS 10) - Système analyseur numérique automatique de clichés de chambres à bulles et graphes ana7ogues comprenant un tube à rayons cathodiques, des moyens de balayage desdits clichés par un spot lumineux formant une trame de lignes, un photomultiplicateur recevant les impulsions lumineuses dues à l'occultation du spot par les traces du cliché et les transformant en impulsions électriques, caractérisé en ce qutil comprend une pluralité de lignes de retard bouclées sur elles-mêmes et recevant lesdites impulsions électriques, dont les retards sont respectivement égaux aux périodes des impulsions d'occultation par les lignes de la trame, de traces faisant avec lesdites lignes des angles prédéterminés, des moyens de faire circuler lesdites impulsions électriques dans les lignes à retard substantiellement pendant un nombre de cycles prédéterminé, des moyens de connecter séquentiellement les sorties desdites lignes de retard à un circuit à seuil et des moyens de relever les coordonnées du spot aux instants dtocc + ance des signaux de sortie dudit circuit à seuil. 20) - Système analyseur corfforme à la-revendication 1 dans lequel les retards des lignes de retard sont égaux à + + i tg e pour des valeurs échelonnées de #, où W est la période de balayage, # l'interligne de balayage, V la vitesse de balayage et Q l'angle d'intersection de la trace avec la normale aux lignes de la trame 3 ) - Système analyseur conforme à la revendication 1 dans lequel chaque ligne de retard est précédée d'un circuit allongeur d'impulsions allongeant d'autant plus les impulsions d'entrée dans une ligne de retard donnée que cette ligne de retard a un retard correspondant à un angle e plus grand 4 ) - Système analyseur conforme à la revendication 3 dans lequel le circuit allongeur d'impulsions donne aux impulsions d'entrée dans une ligne de retard donnée une durée proportionnelle ~~~~ 2 à V (î + tg e) où k est le nombre de tours de circulation des impulsions d'entrée dans la ligne de retard et # , V et e sont respectivement l'interligne, la vitesse de balayage et l'angle dtintersection de la trace avec la normale aux lignes de la trame. 50) - Système analyseur conforme à la revendication 1 dans lequel il est prévu un circuit déterminant le milieu des impulsions de sortie du circuit à seuil, connecté entre ledit circuit à seuil et les moyens de relever les coordonnées du spot0 60) - Système analyseur conforme à la revendication 1 dans lequel les moyens de balayage comprennent des compteurs-décompteurs recevant des impulsions de progression et des convertisseurs numériques analogiques convertissant les contenus des compteurs en signaux de balayage, caractérise en ce que au moins l'un des compteurs-décompteurs peut être rempli pendant le retour de ligne de nombres binaires définissant le point de début de chaque ligne sur l'écran de type à rayons cathodiques afin de donner au bord de la trame une courbure prédéterminee. 70) - Système analyseur numérique automatique de clichés de chambres à bulles et graphes analogues comprenant un tube à rayons cathodiques, des moyens de balayage desdits clichés par un spot lumineux formant une trame de lignes, un photomultiplicateur recevant les impulsions lumineuses dues à l'occultation du spot par traces du cliché et les transformant en impulsions électriques, une pluralité de lignes de retard bouclées sur elles-m & es et recevant lesdites impulsions électriques, dont les retards sont respectivement égaux aux périodes des impulsions dioccultation par les lignes de la trame, de traces faisant avec lesdites lignes des angles prédéterminés, des moyens de faire circuler lesdites infipulsions électriques dans les lignes à retard substantiellement pendant un nombre de cycles prédéterminé, des moyens de connecter séquentiellement les sorties desdites lignes de retard à un circuit à seuil et des moyens de relever les coordonnées du spot aux instants d'occurence des signaux de sortie dudit circuit à seuil, caractérisé en ce que les moyens de balayage des clichés comprennent des moyens de faire varier la direction, lalongeur, l'interligne et la vitesse de balayage. 8 ) - Système analyseur conforme à la revendication 7 dans lequel les moyens de faire varier la direction, la longueur, l'interligne et la vitesse de balayage des clichés comprennent un registre de commande d1 interligne, un registre de commande de vitesse, un registre de commande de largeur, un registre de'commande de direction, un registre d'abscisse d'origine de balayage et un registre d'ordonnée d'origine de balayage, des compteurs d'abscisse et d'ordonnée associés auxdits registres d'abscisse d'origine et d'ordonnée d'origine, un décompteur de largeur associé au registre de commande de largeur, lesdits compteurs et décompteur ayant une pluralité d'entrées, un générateur d'impulsions ayant une certaine fréquence, des moyens de faire varier la fréquence desdites impulsions en fonction du contenu du registre de direction et d'obtenir des impulsions résultantes, des moyens dtappliqlre lesdites impulsions résultantes aux compteurs d'abscisse et d'ordonnée et au décompteur de largeur et des moyens de sélection de celles des entrées des compteurs d'abscisse et d'ordonnée et du décompteur de largeur par 1-iuelles sont appliquées lesdites impulsions résultantes, lesdits moyens de sélection étant commandés par le contenu du registre de vitesse.