Устройство для вывода графической информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Его использование в автоматических построителях изображений планшетного типа позволяет повысить точность устройства. Цель достигается благодаря тому, что пишущий узел 5 установлен на пишущей головке 6 вместе с четырьмя рентгеноприемниками и магнитами 7, с обратной стороны планшета 1 расположена подвижная платформа 4 на шаровых опорах 5, несущая источник 38 рентгеновского излучения и магниты 37, а планшет 1 выполнен из немагнитного рентгенопрозрачного материала и снабжен слоем 2 немагнитного нерентгенопрозрачного материала с сеткой равноотстоящих по координатным осям планшета 1 отверстий 3. Рентгеноприемники установлены в вершинах прямоугольника, стороны которого параллельны координатным осям планшета 1 и имеют длину, не кратную шагу отверстий 3. 3 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в автоматических построителях изображений планшетного типа.

Известно устройство, содержащее планшет, пишущую головку с пишущими узлами, механизм перемещения по координатам, двухкоординатный привод, механически связанный с шаговыми двигателями, подключенными к коммутаторам, усилитель к пишущей головке, интерполятор, соединенный с коммутаторами, и блок обмена информацией, выходы которого соединены с соответствующими входами интерполятора и усилителя пишущей головки [1].

Недостатком известного устройства с приводом на шаговых двигателях является отсутствие контроля погрешности перемещения пишущей головки и прежде всего накапливающейся погрешности, возникающей в результате пропуска шагов шаговыми двигателями, особенно в режиме форсирования скорости перемещения. В этом режиме погрешность нередко достигает величины порядка миллиметра при построении сложных изображений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для вывода графической информации, содержащее прямоугольный планшет с координатными механизмами перемещения, снабженными шаговыми двигателями, установленную на механизмах перемещения пишущую головку, блок обмена информацией, первый выход которого соединен с первым входом интерполятора, первый и второй выходы которого подключены к одноименным входам блока коррекции, первый - третий выходы которого соединены соответственно с входом блока обмена информацией и информационными входами первого и второго коммутаторов, выходы которых подключены к входам одноименных шаговых двигателей, первый - третий усилители, причем для определения истинного положения пишущей головки используется метод однонаправленной звуколокации (звук распространяется без отражений от источника к приемнику) через воздух [2].

Недостатком этого устройства является большая погрешность определения истинных координат пишущей головки, возникающая вследствие нестабильности физических и химических параметров атмосферного воздуха и особенно вследствие ветровых воздействий. Обусловленные этими причинами погрешности могут достигать нескольких процентов (Горбатов А.А., Рудашевский Г.Е. Акустические методы измерения расстояний и управления. - М.: Энергоиздат, 1981. с. 105).

Целью изобретения является повышение точности работы устройства.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее прямоугольный планшет с координатными механизмами перемещения, снабженными шаговыми двигателями, установленную на механизмах перемещения пишущую головку, блок обмена информацией, первый выход которого соединен с первым входом интерполятора, первый и второй выходы которого подключены к одноименным входам блока коррекции, первый - третий выходы которого соединены соответственно с входом блока обмена информацией и информационными входами первого и второго коммутаторов, выходы которых подключены к входам одноименных шаговых двигателей, первый - третий усилители, введены четвертый и пятый усилители, блок начальной установки, первый и второй реверсивные счетчики, первый - четвертый элементы И, при этом планшет выполнен из немагнитного рентгенопрозрачного материала, поверхность планшета снабжена слоем немагнитного рентгенонепрозрачного материала с сеткой равноотстоящих по координатным осям планшета отверстий, с обратной стороны планшета расположена подвижная платформа на шаровых опорах, на пишущей головке и на подвижной платформе расположены друг против друга пары магнитов, обращенных друг к другу противоположными полюсами, на пишущей головке в вершинах прямоугольника, стороны которого параллельны координатным осям планшета, установлены первый - четвертый рентгеноприемники, закрытые со стороны планшета диафрагмами из рентгенонепрозрачного материала с отверстиями, размеры которых меньше шага между отверстиями в рентгенонепрозрачном слое планшета, а расстояния между центрами соседних диафрагм не кратны этому шагу, на подвижной платформе напротив отверстий диафрагм пишущей головки установлен источник рентгеновского излучения, на координатных механизмах установлены датчики начального положения, выходы которых соединены с первым и вторым входами блока начальной установки, второй выход блока обмена информацией подключен к третьему входу блока начальной установки, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого и второго коммутаторов, третий выход блока начальной установки подключен к установочным входам реверсивных счетчиков, третий выход блока обмена информацией через первый усилитель соединен с управляющим входом пишущей головки, выход первого рентгеноприемника через второй усилитель подключен к первым входам первого и второго элементов И, выход второго рентгеноприемника через третий усилитель соединен с вторым входом первого и первым входом третьего элементов И, выход третьего рентгеноприемника через четвертый усилитель подключен к первому входу четвертого и второму входу второго элементов И, выход четвертого рентгеноприемника через пятый усилитель соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы первого и четвертого элементов И подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам первого реверсивного счетчика, выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами второго реверсивного счетчика, выходы первого и второго реверсивных счетчиков подключены к третьему и четвертому входам блока коррекции.

Анализ технических решений в исследуемой и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них совокупности существенных отличительных признаков, присущей заявляемому устройству, что позволяет признать последнее соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 показан участок планшета, вид сверху; на фиг.3 - разрез устройства в области пишущей головки.

Устройство для вывода графической информации содержит прямоугольный планшет 1 из немагнитного рентгенопрозрачного материала, на который нанесен слой 2 из немагнитного рентгенонепрозрачного материала с сеткой равноотстоящих по координатным осям планшета 1 отверстий 3. На планшете 1 располагается графоноситель 4, изображение на который наносится пишущим узлом 5, расположенным в пишущей головке 6, содержащей, кроме того, магниты 7, рентгеноприемники 8, 9 , 10, 11, расположенные в вершинах прямоугольника, стороны которого параллельны координатным осям планшета 1. Рентгеноприемники 8, 9, 10, 11 закрыты со стороны планшета диафрагмами 12 из рентгенонепрозрачного материала, прикрепленными к корпусу 13 из неферромагнетика. В диафрагмах 12 выполнены отверстия 14, размеры которых меньше шага между отверстиями 3, причем расстояния между центрами соседних диафрагм 12 не кратны этому шагу. Пишущая головка 6 установлена на координатных механизмах 15 перемещения, снабженных шаговыми двигателями 16, подключенными к коммутаторам 17. К управляющему входу пишущей головки 6 подключен первый усилитель 18, вход которого соединен с третьим выходом блока 19 обмена информацией. Первый выход блока обмена информацией соединен с первым входом интерполятора 20, а второй выход - с третьим входом блока 21 начальной установки. Первый вход блока 19 соединен с ЭВМ (на фигурах не показана), второй вход - с первым выходом блока 22 коррекции. Первый и второй выходы интерполятора 20 подключены к одноименным входам блока 22 коррекции, второй и третий выходы которого соединены соответственно с информационными входами коммутаторов 17. Первый и второй входы блока 21 начальной установки соединены с датчиками 23 начального положения пишущей головки 6. Первый и второй выходы блока 21 соединены с управляющими входами коммутаторов 17, а третий выход - с установочными входами реверсивных счетчиков 24, 25. Первый рентгеноприемник 8 через второй усилитель 26 соединен с первыми входами первого 27 и второго 28 элементов И, второй рентгеноприемник 9 соединен через третий усилитель 29 с вторым входом первого 27 и первым входом третьего 30 элементов И, третий рентгеноприемник 10 соединен через четвертый усилитель 31 с первым входом четвертого 32 и вторым входом второго 28 элементов И, четвертый рентгеноприемник 11 через пятый усилитель 33 соединен с вторыми входами третьего 30 и четвертого 32 элементов И. Выходы первого 27 и четвертого 32 элементов И подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам первого реверсивного счетчика 24, выходы второго 28 и третьего 30 элементов И соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами второго реверсивного счетчика 25. Выходы счетчиков 24, 25 подключены к третьему и четвертому входам блока 22 коррекции. С обратной стороны планшета 1 расположена подвижная платформа 34 на шаровых опорах 35, содержащая корпус 36 из неферромагнитного материала, магниты 37 и источник 38 рентгеновского излучения, находящийся напротив отверстий 14 диафрагм 12 на пишущей головке 6.

Устройство для вывода графической информации работает следующим образом.

От ЭВМ через блок 19 обмена информацией в блок 21 начальной установки поступает команда начальной установки пишущей головки 6. Блок 21 выдает сигналы на коммутаторы 17, в результате чего шаговые двигатели 16 посредством координатных механизмов 15 перемещают пишущую головку 6 вправо-вверх. По достижении пишущей головкой 6 датчиков 23 начального положения управляющие сигналы с коммутаторов 17 снимаются, пишущая головка 6 останавливается в точке, к известным координатам которой осуществляется привязка чертежа, на входы начальной установки реверсивных счетчиков 24 и 25 блок 21 выдает сигналы записи координат начального положения пишущей головки 6.

От ЭВМ в блок 19 обмена информацией поступают по линии связи команды, содержащие информацию о величине и направлении перемещения пишущей головки 6 по координатам (координаты конечной точки на отрезки интерполяции), а также информацию о состоянии пишущего узла 5 "Включено-выключено". Из блока 19 информация о величине и направлении перемещения передается в интерполятор 20, где координаты конечной точки перемещения преобразуются в координаты текущей точки перемещения пишущей головки.

Команды управления работой пишущего узла 5 передаются на усилитель 18 пишущей головки 6. С выхода интерполятора 20 информация поступает в блок 22 коррекции, где текущие координаты, заданные интерполятором, сравниваются с реальными текущими координатами пишущей головки 6 в моменты поступления последних от рентгеновского датчика и вырабатывается поправка на перемещение, используемая для ликвидации ошибки. В промежутках между поступлениями истинных координат на выход блока 22 коррекции поступают сигналы от интерполятора 20.

Выходные сигналы блока 22 коррекции в виде последовательностей импульсов поступают на коммутаторы 17, которые осуществляют коммутацию обмоток возбуждения шаговых двигателей 16. Вращение роторов двигателей 16 через механизмы 15 перемещения обеспечивает перемещение пишущей головки 6 по координатам и, следовательно, вычерчиванию графика.

При перемещении пишущей головки 6 вместе с ней по обратной поверхности планшета 1 перемещается на шаровых опорах 35 подвижная платформа 34 благодаря притяжению между магнитами 7 и 37. Рентгеновские лучи из источника 38, пройдя через планшет 1, отверстия 3 в слое 2, графоноситель 4 и окна 14 диафрагм 12, попадают в рентгеноприемники 8, 9, 10, 11, сигналы с выходов которых усиливаются усилителями 26, 29, 31, 33, выполняющими функции усилителей-ограничителей. Сигналы с первого 8 и третьего 10 рентгеноприемников поступают на входы третьего элемента И 28, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 25. Сигналы с второго 9 и четвертого 11 рентгеноприемников поступают на входы четвертого элемента И 30, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 25. Сигналы с первого 8 и второго 9 рентгеноприемников поступают на входы первого элемента И 27, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 24. Сигналы с третьего 10 и четвертого 11 рентгеноприемников поступают на входы третьего элемента И 32, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 24. При перемещении пишущей головки 6 и подвижной платформы 34 происходит периодическое перекрытие слоем 2 потоков рентгеновских лучей между источником 38 и рентгеноприемниками 8, 9, 10, 11. Причем, поскольку размеры отверстий 14 меньше шага между отверстиями 3, то напряжение на суммирующем входе реверсивного счетчика 24 опережает по фазе напряжение на его вычитающем входе при движении головки 6 вправо и отстает при движении влево. Сдвиг фаз не может быть равен 180^о из-за того, что расстояние между центрами окон 14 не кратно шагу между отверстиями 3. Аналогичные фазовые соотношения напряжений наблюдаются на суммирующем и вычитающем входе реверсивного счетчика 25 при движении головки вверх-вниз. Реверсивные счетчики 24 и 25 устроены так, что изменение их содержимого на величину, соответствующую шагу сетки слоя 2, происходит по обратному фронту сигнала на счетном входе только в том случае, если на другом счетном входе в данный момент напряжение высокого уровня. Синтезировать такой счетчик можно стандартными методами. С выходов реверсивных счетчиков 24 и 25 коды, соответствующие истинным координатам пишущей головки 6, поступают в блок 22 коррекции.

Предложенное устройство позволяет значительно повысить точность вывода графической информации, поскольку для определения истинных координат пишущей головки используется датчик, практически нечувствительный к воздействиям внешней среды таким, как ветер, изменение температуры, акустические помехи, изменение химического состава атмосферного воздуха.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫВОДА ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее прямоугольный планшет с координатными механизмами перемещений, снабженными шаговыми двигателями, установленную на механизмах перемещения пишущую головку, блок обмена информацией, первый выход которого соединен с первым входом интерполятора, первый и второй выходы которого подключены к одноименным входам блока коррекции, первый - третий выходы которого соединены соответственно с входом блока обмена информацией и информационными входами первого и второго коммутаторов, выходы которых подключены к входам одноименных шаговых двигателей, первый - третий усилители, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены четвертый и пятый усилители, блок начальной установки, первый и второй реверсивные счетчики, первый - четвертый элементы И, планшет выполнен из немагнитного рентгенопрозрачного материала, поверхность планшета покрыта слоем немагнитного рентгенонепрозначного материала с сеткой равноотстоящих по координатным осям планшета отверстий, с обратной стороны планшета расположена подвижная платформа на шаровых опорах, на пишущей головке и на подвижной платформе расположены одна напротив другой пары магнитов, обращенных друг к другу противоположными полюсами, на пишущей головке в вершинах прямоугольника, стороны которого параллельны координатным осям планшета, установлены первый - четвертый рентгеноприемники, закрытые со стороны планшета диафрагмами из рентгенонепрозрачного материала с отверстиями, размеры которых меньше шага между отверстиями в рентгенонепрозрачном слое планшета, а расстояния между центрами соседних диафрагм не кратны этому шагу, на подвижной платформе напротив отверстий диафрагм пишущей головки установлен источник рентгеновского излучения, на координатных механизмах установлены датчики начального положения, выходы которых соединены с первым и вторым входами блока начальной установки, второй выход блока обмена информацией подключен к третьему входу блока начальной установки, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого и второго коммутаторов, третий выход блока начальной установки подключен к установочным входам реверсивных счетчиков, третий выход блока обмена информацией через первый усилитель соединен с управляющим входом пишущей головки, выход первого рентгеноприемника через второй усилитель подключен к первым входам первого и второго элементов И, выход второго рентгеноприемника через третий усилитель соединен с вторым входом первого и первым входом третьего элементов И, выход третьего рентгеноприемника через четвертый усилитель подключен к первому входу четвертого и второму входу второго элементов И, выход четвертого рентгеноприемника через пятый усилитель соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы первого и четвертого элементов И подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам первого реверсивного счетчика, выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами второго реверсивного счетчика, выходы первого и второго реверсивных счетчиков подключены к третьему и четвертому входам блока коррекции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3