Устройство для вывода графической информации Советский патент 1983 года по МПК G06K15/22 

Изобретение относится к автоматике и вы 1ислительной технике и может быть использовано в автоматических построителях графиков планшетного типа. . Известны устройства для вывода графической информации, содержащие планшет, пишущую головку, механизмы перемещения по координатам двухкоординатный электропривод, связанный с механизмами перемещения и состоящи из шаговых двигателей и коммутаторов интерполятор, соединенный с коммутаторами, блок сопряжения с ЭВМ, на . вход которого поступает информация. из канала связи, а выходы подключены к интерполятору и усилителю пишущей головки 1 . Однако известных устройств с приводом на шаговых двигателях отсутствует контроль погрешности перемещения пишущей головки и, преаде всего, накапливающейся погрешности, возникающей в результате пропуска шагов шаговыми двигателями, особенно в режиме форсирования скорости перемещения. 8 этом режиме погрешность нередко достигает величины порядка мил лиметра при построении сложных изображений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для вывода графической информации, содержащее планшет, пишу щую головку с пишущими узлами, механизмы перемещения по координатам, двухкоординатны4 электропривод, меха нически связанный с шаговыми двигате лями, подключенными к коммутаторам, усилитель к пишущей головке, интерпо лятор, соединенный С; коммутаторами, и блок обмена информацией, выходы ко торого соединены с соответствующими входами интерполятора и усилителя пишущей головки Г 21. Недостатком этого графопостроителя также является отсутствие контроля погрешности перемещения, т.е. контроля за соответствием действительного перемещения заданному, что ведет к снижению точности построения графиков. Цель изобретения - повышение томнести устройства. Указанная цельдостигается тем, что в устройство для вывода графич эской информации, содеджащее планшет, пишущую головку, механически связанную с координатными механизмами перемещения, механически связанными с шаговыми двигателями, подключенными к коммутаторам, усилитель, выход которого подключен к управляю- . щему входу пишущей головки, блок об- мена информацией, выходы которого соединены с соответствующими входами усилителя и интерполятора, и блок управления, введены излучатель ультразвука , установленный на пишущей головке, точечные приемники ультразвука, расположенные на планшете, по линии, параллельной одной из осей координат, последовательно соединенные усилители-ограничители, демодулятор и преобразователь перемещений в код, а также блок определения координат, блок коррекции координат и последовательно включенные генератор опорных синусоидальных сигналов и блок формирования излучаемых сигналов, выход которого соединен с входом излучателя ультразвука, акустически связанного с точечными приемниками ультразвука, входы блока коррекции координат подключены к выходам интерполятора и блока определения координат, входы которого соединены с одними из выходов блока управления и преобразователя перемещений в код, ДРУГОЙ выход которого подключен к одному из входов демодулятора, а другие выходы блока управления соединены с соответствующими входами блока формирования излучаемых сигналов, демодулятора и преобразователя перемещений в код. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы работы ультразвуковой системы графопостроителя. Устройство содержит планшет 1 (фиг. 1)j пишущую головку 2, координатные механизмы 3 и i перемещения пишущей головки, приводимые в движение шаговыми двигателями 5 и 6, и коммутаторы 7 и 8, выходы которых подключены к соответствующим входам аговых двигателей 5 и 6, а входы коммутаторов - к выходам интерполяТо-. ра 9 через блок 10 коррекции коордиат. Другие входы блока 10 коррекции координат подключены к соответствую4им выходам блока 11 определения корйинат, а третий выход - к интерпоятору 9. Вход блока 12 обмена информацией одключен к каналу связи с ЭВМ, вто: рой ВХОД - к интерполятору 9f выходы блока 12 соединены с интерполятором 9 и усилителем 13 пишущей головки соответственно. Выход генератора опорных синусоидальных сигналов подключен к входу блока 15 формирования излучаемых сигналов, второй вход блока 15 подключен к соответствующему выходу блвка 16 управления, а выход блока 15 - к входу излучателя 1 ультразвука. Три точечных приемника 18 ультразвука, зафиксированные на планшете 1, акустически связаны с излучателем 17 через воздушную среду и своими выходами через соответствующие усилители-ограничители 19 соединены с входами демодулятора 20, другие входы которого соединены с выходами блока 16 управления и преобразователя 21 перемещений в код. Второй выход преобразователя 21 подклю чен к первому входу блока 11 определения координат, другие входы блока 11 и преобразователя 21 соединены с соответствующими входами блока 16 управления. Устройство работает следующим образом. От ЭВМ в блок 12 семена информацией поступают по линии связи команды, содержащие информацию о величине и направлении перемещения пишущей головки по координатам (координатам конечной точки на отрезке интерполяции), а также информацию о состоянии пишущих узлов головки Включеновыключено, Из блока 12 информация о величине и направлении перемещений передается в интерполятор 9, где координаты конечной точки перемещения преобразуются в координаты текущей точки перемещения пишущей головки. Команды управления работой пишущих узлов передаются на усилитель 13 пишущей головки 2, С выходов интерполятора 9 информация поступает в блок 10 коррекции, где текущие координаты, заданные интерполятором, сравниваются с реальными текущими координатами пишущей головки, измеренными ультразвуковым измерителем координат, и вырабатывается поправка на перемещение. Выходные сигналы блока коррекции в виде последовательностей импульсов поступают на коммутаторы 7 и 8, в которых осуществляется коммутация обмоток возбуждения шаговых двигате13 лей 5 и 6. Вращение роторов двигателей через механизмы 3 и перенеще- ния обеспечивает перемещение пишущей головки 2 по координатам X, Y и, следовательно, вычерчивание графика, В процессе вычерчивания графика происходит непрерывное отслеживание истинного перемещения пишущей гоповки, которое .осуществляется следующим образом. С помощью генератора 1А, блока 15 формирования излучаемых сигналов, излучателя 17 излучаются последовательно, через интерваты времени Т, сигналы в виде радиоимпульсов с фазовой одуляцией. Приемники 18 ультразвука обнаруживают Излучаемые сигналы. Последние после их усиления и ограничения по амплитуде в усилителях-ограничителях 19 поступают на входы демодулятора 20. В демодуляторе 20 для каждого из трех каналов анализируются фазы двух последовательно излученных сигналов с различными значениями фазовой модуляции. Процесс демодуляции происходит следующим образом. Периодически, с периодом 2Т, изменяются в моменты времени t , t,j, t и запоминаются на время Т для каждого из трех каналов, фазы принятых сигналов с первой фазовой модуляцией относительно фронтов сигналов, восстановленных из соответствующих кодов трех выходных величин - расстояний от излучателя 17 до приемников 18, определяющих моменты времени запоминания. Измеряются и вычитаются из запомненных значений фаз фазы соответствующих принятых сигналов с второй фазовой модуляцией, определённые относительно фронтов сигналов, восстановленных из кодов в моменты времени , t,j+T, ta+T, В зависимости от полученных разностей - относительных фазовых сдвигов двух принятых сигналов - для каждого из трех каналов выбирают ускорения роста выходных величин перемещений. Используемая ультразвуковая схема позволяет по единому алгоритму анализировать как излученные сигналы, так и сигналы из шума приемников при отсутствии приема излучаемого сигнала, и 6 зависимости от относительных фазовых сдвигов двух шумовых или излученных принятых сигналов выбирать ускорения роста выходных величин. На фиг, 2 сигналыd и (Г изображают последовательно излучаемые сигналы,

сигналы и 2 последовательно принятые на выходе линейной масти одного из усилителей-ограничителей 19

Сигналы д и е представляют собой те же сигналы, но после ограничения по амплитуде на выходе того же усилителя-ограничителя 19.

Си гнал Die является сигналом, восстановленным из кода расстояния от излучателя до соответствующего приемника (например 1 , фиг. 1). Задержка t этого сигнала относительно момента начала излучения изменяется в соответствии с изменением величины 1.

В демодуляторе 20 измеряется задержка /f переднего фронта сигнала

(первого излученного сигнала) относительно, сигнала DJC. Во вторую часть цикла работы демодулятора измеряется задержка р переднего фронта сигнала в (второго излучаемого сигнала) относительно сигнала J-(второго восстановленного из кода 1 сигнала)

Фазовая модуляция излучаемых сигг налов осуществляется таким образом что при совмещении этих сигналов ( сдвиге одного из сигналов на время Т) оказывается следующее: вначале один из сигналов запаздывает, а потом, начиная с некоторого периода другой. При этом определяемая указанным выше образом ае/мчина

Ч(. скацк(Ж при переходе через.фазоманипулированный период. ЕслиЧ 2. оказывается ниже заранее установленного порога, то результату измерения приписывается значение -1, если выше, то +1. Величина -И поступает в преобразователь 21, который отслеживает задержки фазоманипулированных фронтов и тем самым вычисляет расстояния :,j, J 2.

Необходимое быстродействие преобразователя обеспечивается благодаря тому, что в нем вычисляются не только 1, i, 3j, но и мгновенные скорости v , Yjj, v движения издучателй 17 относительно приемников 18.

При определении учитывается величина , определяющая смещение

излучателя за время Т (сигналы е, а, УС на .фиг. 2). При этом величины tl, поступающие от демодулятора 20, соответствуют ускорениям излучателя 5 относительно приемников 18. Координаты истинного положения пишущей головкм 2 вычисляются в блоке 11 , исходя из определяемых ультразвуковым измерителем величин отрезков 1, 1 , O 1 по формуле

- .t-x4

где 1 , Ц - расстояния от излучателя до соответ5ствующего приемника;

L - расстояния между крайними (первым и вторым) приемниками 0излучаемых сигналов.

Контроль правильности определения координат и коррекции воздействий окружающей среды осуществляется путем

5 использования равенства . Коррекция положения пишущей головки осуществляется с помощью блока 10 коррекции, где происходит сравнение

0 текущих координат головки, полученных

от интерполятора 9, с координатами истинного положения, полученных от блока 11 вычисления координат. Блок 16 управления обеспечивает синхрон5 У работу блока 15, демодулятора 20, преобразователя 21 и блока 11 определения координат.

Предлагаемое устройство позволяет при вычерчивании графиков исключить

Ф накапливающуюся ошибку, а статическую и динамическую ошибки снизить до величины ошибки единичного шага шагового привода. Кроме того, при допустимой точности в 0,1 мм снижаютj ся требования к точности изготовления сложных механических узлов устройства, а точность вычерчивания становится мало зависимой от степени износа механизма перемещения графопостроителя.

ктт €9язл еЭЬМ

f8

е

ииъиял-тги

и 2Г

эт J

1

2Т

М

Фиг.2