УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНТЕЗА РЕЛЬЕФНО-ТОЧЕЧНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК B41J3/38 B41J3/32 

Изобретение относится к тифлотехнике, а именно к устройствам для синтеза рельефно-точечных изображений.

Известно устройство для синтеза рельефно-точечного изображения, содержащее матрицу с отверстиями, плату с отверстиями и прикрепленными к ней микрокорпусами, в отверстиях которых, выполненных соосно отверстиям матрицы и платы, размещены пуансоны, выполненные из немагнитного материала и имеющие сферические головки и кольцевые выступы, орган управления пуансонами, включающий в себя электромагнитный привод каждого пуансона, состоящий из стержня, выполненного из материала с остаточной намагниченностью, обмотки электромагнита втяжного типа, намотанной на цилиндрическую поверхность микрокорпуса, П-образного магнитопровода, расположенного в нижней части каждого микрокорпуса и имеющего разновысокие вертикальные составляющие [1].

Недостатком известного устройства является низкая информативность синтезируемого рельефно-точечного изображения.

Известно устройство для синтеза рельефно-точечного изображения, выбранное в качестве прототипа, содержащее матрицу с отверстиями, плату с отверстиями и прикрепленными к ней микрокорпусами, в отверстиях которых, выполненных соосно отверстиям матрицы и платы, размещены пуансоны, выполненные из немагнитного материала и имеющие сферические головки и кольцевые выступы, орган управления пуансонами, включающий в себя электромагнитный привод каждого пуансона, состоящий из стержня, выполненного из материала с остаточной намагниченностью, обмотки электромагнита втяжного типа, намотанной на цилиндрическую поверхность микрокорпуса, пружины, с помощью которых каждый пуансон подпружинен между его кольцевым выступом и внутренней стороной матрицы. Электромагнитный привод каждого пуансона содержит расположенные на дне каждого микрокорпуса соленоиды, обмотки которых намотаны на цилиндрические поверхности микрокатушек, в отверстиях которых расположены стержневые магнитопроводы, а обмотки соленоидов электрически подключены к блоку управления рельефом [2]. Известное устройство при синтезе рельефного изображения позволяет передать минимальную информацию о характере поверхности синтезируемого изображения при сохранении высокой достоверности съема отображаемой рельефно-графической информации операторами с низкой тактильной чувствительностью. Указанное устройство является ближайшим аналогом предлагаемого изобретения.

Недостатком известного устройства для синтеза рельефно-точечного изображения является недостаточная информативность синтезируемого рельефно-точечного изображения (особенно рисунка, карты), что обусловлено низкой разрешающей способностью по глубине (высоте) рельефа. Это связано с тем, что синтез рельефного изображения в известном устройстве осуществляется с помощью пуансонов со сферическими головками, которые могут находиться только в трех состояниях: втянутом, когда сферическая головка пуансона находится в отверстии матрицы и ее тактильное восприятие исключено, и двух выдвинутых состояниях, когда сферическая головка пуансона выступает на одну из двух возможных фиксированных высот над матрицей.

Наличие трех устойчивых состояний пуансонов в известном устройстве, в случае представления графической информации в виде рельефного рисунка или объемного символа, позволяет передать предельно минимальную информацию о характере поверхности синтезируемого изображения, то есть исключается возможность отображения многоуровневого рельефного рисунка. Для того чтобы иметь более полное представление о характере поверхности рельефного изображения, необходимо наличие как можно большего числа возможных состояний пуансонов.

Целью предлагаемого изобретения является повышение информативности синтезируемого рельефно-точечного изображения путем улучшения разрешающей способности по глубине или высоте рельефа при сохранении высокой достоверности съема информации операторами, имеющими низкую тактильную чувствительность.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для синтеза рельефно-точечного изображения, содержащем матрицу с отверстиями, плату с отверстиями и прикрепленными к ней микрокорпусами, в отверстиях которых, выполненных соосно отверстиям матрицы и платы, размещены пуансоны, выполненные из немагнитного материала и имеющие сферические головки и кольцевые выступы, орган управления пуансонами, включающий в себя электромагнитный привод каждого пуансона, состоящий из стержня, выполненного из материала с остаточной намагниченностью, обмотки электромагнита втяжного типа, намотанной на цилиндрическую поверхность микрокорпуса, пружины, с помощью которых каждый пуансон подпружинен между его кольцевым выступом и внутренней стороной матрицы, электромагнитный привод каждого пуансона содержит расположенные на дне каждого микрокорпуса соленоиды, в отверстиях которых находятся стержневые магнитопроводы, а обмотки соленоидов электрически подключены к блоку управления рельефом, согласно предлагаемому изобретению соленоиды с магнитопроводами расположены по окружности на дне каждого микрокорпуса вдоль его внутренней боковой поверхности и ориентированы перпендикулярно дну микрокорпуса, а касательная к верхним частям магнитопроводов образует один виток винтовой линии. При этом поверхность верхних частей каждого магнитопровода может иметь вогнутую форму, а нижний конец стержня, выполненного из материала с остаточной намагниченностью, должен быть заострен. Верхние части каждого магнитопровода могут быть заострены, но при этом поверхность нижнего конца стержня, выполненного из материала с остаточной намагниченностью, должна иметь вогнутую форму.

Перечисленные выше существенные признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям “новизна” и “изобретательский уровень”.

Предлагаемое устройство для синтеза рельефно-точечного изображения поясняется чертежами:

на фиг.1 представлен вертикальный разрез устройства; на фиг.2 - вид сверху на соленоиды с магнитопроводами по разрезу Б-Б; на фиг.3 - развертка нижней части микрокорпуса по сечениям A1, A2, A3 (дно микрокорпуса с расположенными на нем соленоидами и магнитопроводами); на фиг.4 и 5 - варианты выполнений верхней части магнитопроводов и нижней части стержня, выполненного из материала с остаточной намагниченностью.

Устройство для синтеза рельефно-точечного изображения содержит матрицу 1 с отверстиями 2, плату 3 с отверстиями 4, микрокорпус 5 с цилиндрической частью 6, отверстиями 7, дном 8 и боковой поверхностью 9. Пуансоны 10, выполненные из немагнитного материала (например, латуни), имеют сферические головки 11 и кольцевые выступы 12 и размещены в соосных отверстиях 2, 4, 7. Электромагнитный привод каждого пуансона состоит из стержня 13, выполненного из материала с остаточной намагниченностью (например, сталь марки Ст-45), обмотки электромагнита 14 втяжного типа, расположенной на цилиндрической части 6 микрокорпуса 5. Каждый пуансон 10 подпружинен между его кольцевым выступом 12 и внутренней стороной матрицы 1 с помощью пружины 15. Электромагнитный привод каждого пуансона содержит соленоиды 16 (на чертежах их шесть штук), расположенные на дне 8 каждого микрокорпуса 5, обмотки 17 соленоидов 16 намотаны на цилиндрические поверхности 18 микрокатушек 19, в отверстиях которых расположены стержневые магнитопроводы 20, выполненные из материала, не имеющего остаточной намагниченности (например, трансформаторная сталь типа Э305). Обмотки 17 соленоидов 16 электрически подключены к блоку 21 управления рельефом. Соленоиды 16 со стержневыми магнитопроводами 20 расположены по окружности на дне 8 каждого микрокорпуса 5 вдоль его внутренней боковой поверхности 9 и установлены перпендикулярно дну 8 микрокорпуса 5. Стержневые магнитопроводы 20 различны по высоте и чередуются так, что касательная к их верхним частям образует один виток винтовой линии (фиг.3, линия Z).

На фиг.4 показан вариант исполнения устройства, когда верхняя часть магнитопровода 20 имеет вогнутую форму, а нижний конец стержня 13 заострен. На фиг.5 показан вариант исполнения устройства, когда верхняя часть магнитопровода 20 заострена, а поверхность нижнего конца стержня 13 имеет вогнутую форму.

На чертежах показан вариант устройства, имеющий шесть соленоидов с магнитопроводами, что позволяет задать семь возможных состояний пуансонов 10, в т.ч. состояние, когда сферические головки 11 пуансонов 10 находятся в отверстиях 2 матрицы 1 заподлицо и не выступают над ней.

Устройство для синтеза рельефно-точечного изображения работает следующим образом.

В исходном состоянии пуансоны 10, прижатые пружиной 15 к плате 3, находятся в крайнем нижнем положении, опираясь своими кольцевыми выступами 12 на плату 3 так, что сферические головки 11 пуансонов 10 находятся в отверстиях 2 матрицы 1 заподлицо. При этом нижние концы стержней 13 расположены внутри кольца, состоящего из соленоидов 16, и могут опираться на дно 8 микрокорпуса (в исходном состоянии положение пуансонов 10 и стержней 13 на фиг.1 и 2 показано пунктиром).

Для синтеза рельефно-точечного изображения на обмотки электромагнитов 14 втяжного типа селективно подают импульсы положительной или отрицательной полярности. Независимо от полярности поданного импульса в первый момент стержень 13 втягивается в катушку, образованную цилиндрической частью 6 микрокорпуса 5, отверстием 7 и обмоткой электромагнита 14, и поднимает вверх пуансон 10. При этом пуансон 10, поднимаясь вверх, своим кольцевым выступом 12 до предела сжимает пружину 15, а стержень 13 намагничивается, и в зависимости от поданной полярности импульса его нижний конец приобретает южную или северную полярность намагниченности. При обесточивании обмотки электромагнита 14 стержень 13 и опирающийся на него пуансон 10 под действием собственного веса и силы распрямляющейся пружины 15 начинают движение вниз, причем небольшая намагниченность стержня 13 сохраняется.

При каждом начале движения стержня 13 вниз на обмотку 17 одного из соленоидов 16 селективно от блока управления рельефом 21 подают управляющие импульсы соответствующей полярности. Эта полярность выбирается таким образом, чтобы при воздействии на соленоид управляющего импульса верхняя часть стержневого магнитопровода 20 приобретала другую полярность намагниченности по сравнению с полярностью остаточной намагниченности нижнего конца стержня 13. При соблюдении этого условия движущийся вниз стержень 13 будет притянут к магнитопроводу 20 того соленоида 16, на обмотку которого был подан управляющий импульс. После соприкосновения нижнего конца стержня 13 с магнитопроводом 20 управляющий импульс с обмоток соленоида 16 может быть снят. При этом надежность фиксации стержня 13 на магнитопроводе 20 будет обеспечена механически как за счет соответствующих форм поверхностей верхней части магнитопровода 20 и нижней части стержня 13 (фиг.4 и 5), так и за счет подпружинивания пуансона 10 пружиной 15. При каждой подаче управляющих импульсов на электромагнитный привод устройства стержень 13 при своем движении вниз будет фиксироваться на том магнитопроводе 20, соленоид которого будет активирован в данный момент времени. Учитывая тот факт, что высота стержней всех магнитопроводов 20 различна, на различную высоту над матрицей 1 может быть выдвинут и зафиксирован пуансон 10. Таким образом, число возможных состояний пуансонов, а соответственно, и уровней квантования рельефного изображения будет зависеть от количества соленоидов с магнитопроводами в устройстве. Распределение магнитопроводов по высоте на дне микрокорпуса по закону, при котором касательная к верхним частям магнитопроводов образует виток винтовой линии, позволяет обеспечить равномерный шаг квантования уровней синтезируемого рельефно-точечного изображения, что скажется на повышении точности синтеза.

Предлагаемое устройство может быть реализовано в виде функционально и конструктивно законченного микромодуля, представляющего собой преобразователь электрических сигналов в механическое многошаговое перемещение исполнительного органа.

На основе таких микромодулей становится реально возможным построение управляемых от ПЭВМ страничных дисплеев для синтеза многоуровневых рельефно-графических изображений со стабильными уровнями квантования глубины (высоты) рельефа, что позволит оперативно получать рельефные изображения с высокой разрешающей способностью при обеспечении высокой достоверности съема рельефно-графической информации.

Источники информации

1. Патент RU 2148000, кл. В 41 J 3/38, опубл. 27.04.2000 г., БИ № 12.

2. Патент RU 2183559, кл. В 41 J 3/32, 3/38, G 09 В 21/00, опубл. 20.06.2002 г., БИ № 17.

Устройство для синтеза рельефно-точечного изображения относится к тифлотехнике и позволяет оперативно формировать графическую информацию в рельефном виде, удобном для тактильного ее считывания операторами, а также людьми с тотальной потерей зрения. Цель изобретения - повышение информативности синтезируемого рельефно-точечного изображения путем улучшения разрешающей способности по глубине или высоте рельефа при сохранении высокой достоверности съема информации операторами, имеющими пониженную тактильную чувствительность. Изобретение содержит матрицу с отверстиями и прикрепленными к ней микрокорпусами, пуансоны, выполненные из немагнитного материала и имеющие сферические головки и кольцевые выступы, орган управления пуансонами, включающий в себя электромагнитный привод, пружины, расположенные между кольцевыми выступами пуансонов и внутренней стороной матрицы, соленоиды, расположенные на дне каждого микрокорпуса и содержащие стержневые магнитопроводы, блок управления рельефом, электрически подключенный к обмоткам соленоидов. Новым является то, что соленоиды с магнитопроводами расположены по окружности на дне каждого микрокорпуса вдоль его внутренней боковой поверхности и ориентированы перпендикулярно дну микрокорпуса, при этом касательная к верхним частям магнитопровода образует один виток винтовой линии. Нижний конец стержня, выполненный из материала с остаточной намагниченностью, и верхние части каждого магнитопровода имеют формы, обеспечивающие повышенную устойчивость функционирования. Введение новых признаков в устройство позволяет синтезировать рельефные изображения с большим количеством уровней квантования по глубине или высоте рельефа, что повышает информативность рельефных изображений. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для синтеза рельефно-точечного изображения, содержащее матрицу с отверстиями, плату с отверстиями и прикрепленными к ней микрокорпусами, в отверстиях которых, выполненных соосно с отверстиями матрицы и платы, размещены пуансоны, выполненные из немагнитного материала и имеющие сферические головки и кольцевые выступы, орган управления пуансонами, включающий в себя электромагнитный привод каждого пуансона, состоящий из стержня, выполненного из материала с остаточной намагниченностью, обмотки электромагнита втяжного типа, намотанной на цилиндрическую поверхность микрокорпуса, пружины, с помощью которых каждый пуансон подпружинен между его кольцевым выступом и внутренней стороной матрицы, электромагнитный привод каждого пуансона содержит расположенные на дне каждого микрокорпуса соленоиды, в отверстиях которых находятся стержневые магнитопроводы, а обмотки соленоидов электрически подключены к блоку управления рельефом, отличающееся тем, что соленоиды с магнитопроводами расположены по окружности на дне каждого микрокорпуса вдоль его внутренней боковой поверхности и ориентированы перпендикулярно дну микрокорпуса, при этом касательная к верхним частям магнитопроводов образует один виток винтовой линии.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхность верхних частей каждого магнитопровода имеет вогнутую форму, а нижний конец стержня, выполненного из материала с остаточной намагниченностью, заострен.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхние части каждого магнитопровода заострены, а поверхность нижнего конца стержня, выполненного из материала с остаточной намагниченностью, имеет вогнутую форму.