УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ РЕЛЬЕФОВ (ОПТООРИЕНАТОР) Российский патент 2002 года по МПК G01D7/02 

Изобретение относится к области пространственного отображения информации и может быть использовано в информационных технологиях, например, в виде терминалов к средствам кибернетической обработки числовых массивов.

Известно множество различных систем графического, индикаторного и электронного изображения информации на плоскости. Большинство из них основано на координатной развертке, которая последовательно смещает с позиции на позицию орган, инициирующий элемент изображения. На каждой позиции могут быть выделены участки разноцветного излучения, которые управляются блоками цветности (Диалоговые устройства отображения информации на ЭЛТ, под ред. М. К. Сулима, "Статистика", 1977).

За прототип принято "Устройство для построения пространственных рельефов" (авторское свидетельство СССР 498479, G 01 D 7/02).

Структура устройства объединяет реверсивный трехкоординатный привод, сочлененный посредством распределительного механизма, с набором стержней. Реверсивный трехкоординатный привод позволяет избирательно перемещать в продольном направлении любой стержень. Заданные извне условия перемещения отдельных стержней формируют совместно пространственный рельеф.

Недостатком известных устройств является неполнота информативности, проявляющаяся в малом количестве совместно отображаемых параметров, и, следовательно, неадекватности восприятия ситуаций.

Сущность изобретения заключается в упрощении и ускорении дополнения и анализа пространственно обобщенной трехфакторной информации многоцветной графикой, зависимой от сопутствующей множественной информации. Суть реализована объединением кинематики с оптикой и электроникой. Подвижные стержни, сочлененные с реверсивным трехкоординатным приводом, выполнены в виде световодов, совмещенных одним торцом с излучателями.

На чертеже приведена структурная схема устройства в виде электронных, оптических и кинематических блоков (позиция 4 - резьба на световоде и позиция 11 - логические элементы условно не показаны).

Устройство содержит набор стержней, выполненных в виде двух соосно охватывающих друг друга световодов 1 и 2. Первый световод выполнен пустотелым в виде жесткой трубки и снабжен светоотражающим покрытием внутренней поверхности.

Второй световод размещен в полости пустотелого световода 1, закреплен неподвижно и выполнен из оптически прозрачного твердотельного материала. Световоды 1 и 2 сопряжены с возможностью свободного смещения относительно друг друга. Оси неподвижных световодов 2 ориентированы в едином направлении и торцы их размещены и закреплены между собой в координатном порядке.

Световод 1 имеет возможность смещения продольно своей оси и ограничен от вращения стопором 3. Рабочий ход световода 1 выбран не менее наибольшего значения координаты Z, то есть предельного уровня формируемого рельефа.

Внешняя поверхность световода 1 снабжена упорами 4, например резьбой, которая сочленена посредством гаек 5 с двухкоординатно управляемыми муфтами сцепления 6, состоящими из ведущей и ведомой полумуфт. Двухкоординатно управляемые муфты сцепления 6 размещены на световоде 1.

Гайки 5 объединены с ведомыми полумуфтами и зафиксированы от линейного перемещения в осевом направлении.

Совокупность стопора 3, резьбовых упоров 4 на стержнях, гайки 5, сочлененной со стержнем 1 и ведомой и управляемой полумуфтами 6, является частным случаем конструктивного исполнения движителя.

Ведущие полумуфты двухкоординатно управляемых муфт сцепления 6 снабжены зубчатыми венцами, которые взаимно зацеплены между собой и двигателем и являются кинематической передачей и выходными элементами реверсивного трехкоординатного привода 7.

Торцы неподвижных световодов 2 оптически сочленены с отдельными линзами 8 комплекта. Комплект линз 8 собран на общей плате. Линзы 8 выполнены преимущественно плосковогнутыми.

Линзы 8 совмещены с комплектом триад 9 разноцветных источников излучения, например, в виде красного, зеленого, желтого светодиодов. Каждая триада излучения (светодиоды) совмещена с вогнутой (внутренней) поверхностью отдельной линзы 8. Триады излучения, объединенные с линзами, представляют собой концентратор цветности.

Комплект триад излучения 9 может быть представлен так же электронно-лучевой трубкой, экран которой, как известно, снабжен трехцветным излучающим люминофором.

Совокупность триад излучения 9, линз 8 и схемы избирательного управления триадами излучения 10 представляет собой один из вариантов исполнения полихромного поля 12.

Многообразие триад источников излучения и схем избирательного управления их цветом используются в различных индикаторах, например, в полихромных мониторах, мозаичных табло и прочее.

В представленном упрощенном варианте комплект триад излучения соединен со схемой избирательного управления 10 ими, собранной на логических элементах 11, например, на многовходовых ключах, а также схемах И.

Световоды 1 и 2, комплект линз 8 и триады излучения 9 размещены по единой координатной системе.

Выводы схемы избирательного управления 11 триадами излучения присоединены к выходам плоскостной (двухкоординатной) развертки 13 и памяти 14.

Память 14 снабжена множеством звеньев памяти 15, количество которых равно набору световодов 1 и 2.

Каждое звено памяти содержит минимум по шесть ячеек памяти, то есть 16, 17, 18 для соответствующего цвета источников излучения, и 19, 20, 21 для значений трех координат X, Y, Z.

Выходы ячеек памяти значений координат являются первыми выходами и соединены с реверсивным трехкоординатным приводом 7. Выходы ячеек памяти цвета являются вторыми выходами и соединены с полихромным полем 12. Вход считывания памяти 14 подключен к блоку управления циклом 22 устройства, к которому параллельно подключен управляющий вход плоскостной (двухкоординатной) развертки 13. Запись информации в память 14 производится по отдельной линии связи от автономного устройства ввода, например от клавиатуры.

Устройство работает следующим образом.

Согласно командам считывания, подаваемым из блока управления циклом 22, координаты X, Y, Z поступают из памяти 14 на реверсивный трехкоординатный привод 7. Значения координат Х и Y избирательно включают одну из муфт сцепления 6 на период, соответствующий координате Z. При работе реверсивный трехкоординатный привод 7 вращает весь набор зубчатых венцов муфт сцепления 6, подвижно размещенных на световодах 1.

Муфта сцепления 6 взаимодействует с гайкой 5 избранного световода. Пустотелый световод 1 перемещается относительно неподвижного 2.

Внешний конец любого пустотелого световода 1 в результате исполнения указанных функций изменяет исходное пространственное положение на заданное координатами X, Y, Z, в результате образуется заданный осязаемый рельеф.

Блок управления циклом 22 одновременно с командой считывания запускает в работу плоскостную (двухкоординатную) развертку 13. Единая команда синхронизирует последовательности считывания и развертки. Синхронизация обеспечивает совпадение координатного выбора соответствующих световода 1 через муфту сцепления 6 и обособленной триады излучения 9 через схему избирательного выбора триады излучения 10.

Конкретный цвет определяется ячейками цвета в задействованном звене памяти 15. Сочетание команд о цвете через полихромное поле 12 подается на управляющие входы избранной триады излучения 9, что вызывает совместную или частичную их светимость.

Светимость разных источников излучения в триадах излучения 9 смешивается линзой 8 и обоими световодами 1 и 2 за счет многократного отражения в оптически прозрачном материале и в отражающей полости. Удлинение или укорачивание полости пустотелого световода 1 не влияет на заданную цветность. Оптическая смесь цвета передается по световодам к его внешнему концу.

Количество параллельно функционирующих кинематических и оптических цепей в комплекте устройства может быть достаточно большим и ограничено лишь технологическими возможностями изготовления.

Объем, занимаемый сформированным цветовым рельефом, не относится к микроскопическим, так как ряд деталей устройства затруднительно изготовить сечением менее миллиметра. Максимальный объем связан с разрешающей способностью набора световодов, то есть шагом их следования. Средними габаритами с достаточно информативными свойствами следует принять высотные уровни до 100-120 мм, а по площади - в 150 мм на 200 мм (при 1200 информационных элементах).

Таким образом, последовательное пространственное перемещение световодов создает рельеф, заданный числами в памяти. Раскраска рельефа и разноцветие траекторий на нем определяются той же памятью в зависимости от введенных условий.

Доступность всестороннего обзора и естественного осязания пространственно натуризованного рельефа ускоряет адекватность восприятия и ориентации в многофакторной ситуации.

Исключен один из существенных недостатков плоскостных изображений псевдопространства, в частности, ограничение видимости глубины элементами форм переднего плана.

Структура устройства позволяет динамично формировать, оптически изображать или исключать построения графического анализа без нарушения рельефа.

Изобретение является универсальным устройством, пригодным для натуризации (рельефного формирования) длительных и кратковременных статических, а также динамически изменяемых, по крайней мере, шестипараметрических информационных массивов.

Предлагаемое устройство относится к области пространственного отображения информации и может быть использовано в информационных технологиях, например, в виде терминалов к средствам кибернетической обработки числовых массивов. Технический результат - упрощение и ускорение дополнения и анализа пространственного обобщения трехфакторной информации полихромной графикой, зависимой от сопутствующей множественной информации, реализован объединением кинематики с оптикой. Подвижные стержни, сочлененные с реверсивным трехкоординатным приводом, выполнены в виде телескопических световодов, совмещенных одним торцом с излучателями. Последовательное пространственное перемещение телескопических световодов создает рельеф, заданный числами в трехкоординатной трехпараметрической памяти. Раскраска рельефа и разноцветие траекторий на нем определяются той же памятью в зависимости от введенных условий. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для построения пространственных рельефов, содержащее множество стержней, смещаемых ортогонально плоскости, размещенных на ней координатно и сочлененных кинематически посредством движителей с реверсивным трехкоординатным приводом, отличающееся тем, что оно дополнено трехкоординатной трехпараметрической памятью и последовательно соединенными блоком управления циклом, плоскостной разверткой, полихромным полем, выполненным в виде триад красного, зеленого и желтого светодиодов и снабженным схемой избирательного управления триадами излучения и линзами, при этом упомянутые стержни выполнены в виде телескопических световодов, каждый неподвижный световод которых оптически сочленен с линзой, трехкоординатная трехпараметрическая память первыми выходами соединена с реверсивным трехкоординатным приводом, вторыми выходами соединена с полихромным полем и ее вход считывания соединен с блоком управления циклом. 2. Устройство для построения пространственных рельефов по п.1, отличающееся тем, что его телескопические световоды выполнены в виде полых световодов, которые снабжены отражающей внутренней поверхностью и внешними упорами в виде резьбы, и неподвижных световодов, которые введены в пространство подвижных световодов с возможностью относительного перемещения, выполнены из оптически прозрачного твердотельного материала. 3. Устройство для построения пространственных рельефов по п.1, отличающееся тем, что каждое звено трехкоординатной трехпараметрической памяти содержит три ячейки памяти параметров, в частности цветности, выходы которых являются вторыми выходами трехкоординатной трехпараметрической памяти и три ячейки памяти координат, выходы которых являются первыми выходами трехкоординатной трехпараметрической памяти.