Перо для ввода рукописной информации Советский патент 1991 года по МПК G06K11/06 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам ввода в ЭВМ рукописных символов, подписей и другой рукописной информации с целью ее распознавания, идентификации и хранения на машинных носителях.

Цель изобретения - повышение точности пера.

На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого пера; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3,4 и 5 - конструкция пера с датчиками перемещения, реализованными в виде двух магнитопроводов с расположенными на них катушками индуктивности; на фиг. 6 - схема соединений катушек индуктивности (буквами а и б обозначены соответственно первый и второй выводы датчиков перемещения и катушек индуктивности); на фиг. 7 - схема последовательности процесса поворота подвижной системы координат вокруг шарика; на фиг. 8 - временная диаграмма работы устройства,

Перо содержит полый корпус 1, конусный колпачок 2, крышку 3, заполненный красящим веществом полый стержень 4 из немагнитного материала с шариком 5, датчики 6 и 7 перемещения, выводы 8 и 9(шины) датчиков и устройства, магнитопровод 10 и катушка 11 индуктивности.

Корпус 1 является несущей конструкцией, используемой для закрепления на нем колпачка 2 и крышки 3, выполненных из немагнитного электропроводящего материала, которые вместе с корпусом 1, покрытым электропроводящим материалом, служат защитным (электромагнитным) экраном, защищающим датчики 6 и 7 от внешних магнитных полей. Корпус выполнен трехгранным. Это необходимо для фиксации корпуса и жестко связанных с ним осей X, У подвижной системы координат устройства в руке человека таким образом, чтобы указательный палец руки лежал на специально помеченной грани, тем самым устанавливается исходная ориентация осей X, У относительно пальцев руки человека. Корпус может быть выполнен целиком из немагнитного электропроводящего материала.

Колпачок 2 предохраняет совместно с корпусом 1 датчики 6 и 7 от внешних электромагнитных помех. Колпачок 2 выполнен целиком или покрыт немагнитным электропроводящим материалом и в собранном состоянии электрически соединен с корпусом 1.

Крышка 3 открывает доступ внутрь корпуса 1 для смены стержня 4. Крышка 3 также выполнена целиком или покрыта немагнитным электропроводящим материалом и в

собранном состоянии электрически соединена с корпусом 1.

Стержень 4 с шариком 5 образуют пишущий элемент и служат для нанесения красящего вещества, находящегося внутри элемента 4, на носитель информации. Стержень 4 выполнен из немагнитного материала, вставляется в корпус 1 с натягом и удерживается в нем за счет сил трения.

0Шарик 5, выполненный из магнитного

материала, служит для нанесения красящего вещества на носитель и создания переменного магнитного поля в зазоре магнитопровода, формируемого при враще5 нии шарика 5 в процессе письма. Шарик 5 завальцован в гнезде подвижно по периметру ниже самой его широкой части. В качестве шарика 5 может быть использован стальной намагниченный шарик обычного

0 пишущего стержня.

Датчики 6 и 7 служат для преобразования напряженности магнитного поля, образуемого при вращении шарика 5 во время письма, в электрические сигналы, при этом

5 одна пара датчиков используется для формирования сигналов относительно одной, а другая - относительно другой координаты. Датчики 6 и 7 перемещения выполнены в виде расходящихся лепестков из магнито0 электрического материала, расположенных в зазоре между колпачком 2 и стержнем 4. В качестве датчиков 6 и 7 могут быть исполь- зованы любые датчики преобразования энергии магнитного поля в электрические

5 сигналы, например, магниторезисторы, маг- нитодиоды, магнитотранзисторы, датчики, основанные на эффекте Холла и др. или датчики (фиг. 2), состоящие из магнитопровода

10и катушек 11 индуктивности. Буквами а и 0 б обозначены соответственно первый и второй выходы датчиков.

Выводы 8 и 9 датчиков 6 и 7 и катушек

11индуктивности являются выводами пера и служат для передачи сигналов на выход

5 устройства.

Магнитопровод 10 магнитоэлектрических датчиков (фиг. 2) выполнен из материала с высокой магнитной проницаемостью и используется для концентрации в нем маг0 нитных силовых линий, формируемых вращающимся в процессе письма в зазоре магнитопровода магнитным шариком 5, и создания магнитного потока в замкнутом магнитном контуре.

5Катушка 11 индуктивности служит для

преобразования энергии магнитного поля, протекающего в замкнутом магнитопрово- де, в электрические сигналы. Буквами а и б помечены соответственно первый и второй выводы катушек индуктивности, причем выводы соединены таким образом, что второй выход б первой и выход а второй катушки первой и второй пары катушек 11 соединены между собой, а первый выход а первой и второй выход б второй катушки первой и второй пары катушек 11 являются выходами устройства (8, 9) (фиг. 3).

Перо в сборе представляет собой конструкцию в виде ручки. В корпус 1 с натягом вставляется стержень 4, на конце которого расположен шарик 5. Сверху корпус 1 закрыт крышкой 3, снизу - колпачком 2. Все вместе корпус, крышка и колпачок механически с натягом соединяются друг с другом, при этом они соединяются электрически и образуют общий экран, защищающий датчики 6 и 7 и их выводы от водействия внеш- него электрического поля. Шарик 5 установлен в центре расходящихся лепестков, одним концом соприкасающихся с его поверхностью.

Перо работает следующим образом (фиг, 1 и 2).

При начертании символа или некоторой кривой на носителе информации шарик 5 под действием возникающих сил трения вращается так, что его ось всегда перпендикулярна траектории движения корпуса 1. Вращение намагниченного шарика 5 в чувствительной к изменению магнитного поля зоне датчиков 6 и 7 или зазоре магнитопро- вода 10 наводит в каждой паре датчиков или катушек 11 индуктивности синусоидальное напряжение, частота которого соответствует скорости вращения шарика 5. В процессе письма шарик 5 вращается от трения о носитель, смачивается с красителем, находящимся в полом стержне 4 и переносит частички красителя на носитель, оставляя на его поверхности контрастный след.

Сформированные в датчиках 6 и 7 или катушках 11 индуктивностей сигналы по шинам 8 и 9 подаются на выход пера и используются для определения направления и величины перемещения кончика пера по поверхности носителя относительно подвижной системы координат, связанной с корпусом 1 пера.

Одному обороту шарика 5 соответствует один период синусоидального напряжения. Зная диаметр шарика 5, величину и количество периодов синусоидального напряжения, наводимого в датчиках 6 и 7, можно определить величину перемещения кончика пишущего элемента по поверхности носителя в направлении каждой из осей координат, связанных с корпусом 1 пера, При этом направление перемещения пера определяется знаком синусоидального напряжения, наводимого в датчиках 6 и 7 или

в катушках 11 индуктивности в начальный период перемещения пишущего элемента. Так, движению в одном направлении соответствует полярность начального периода

синусоиды одного знака, а движению в другом направлении - полярность противоположного знака. Анализируя полярность, амплитуду и число периодов наведенного напряжения, можно определить направление и величину перемещения пишущего элемента по поверхности носителя.

Из всех возможных нежелательных положений оси намагниченности шарика 5 относительно датчиков 6 и 7 является такое

положение оси, когда она совпадает с осью вращения. В этом случае индуцируемая в датчиках 6 и 7 ЭДС практически равна нулю. Вероятность такого события с учетом того, что чувствительность датчиков 6 и 7 к изменению направления движения шарика 5 вблизи рассматриваемого положения не менее 0,5 градуса, составляет 0,0013. Согласно теореме трех сигм, любые события с вероятностью меньшей, чем 0,003, можно считать практически невозможными. Однако даже такую маловероятную ситуацию можно полностью исключить, если магнитному полю шарика 5 относительно оси намагниченности придать форму эллипсоида или

произвести намагничивание шарика 5 с некоторой асимметрией относительно геометрической оси. Шарик намагничивается любым известным способом в сборе с пишущим элементом.

Таким образом, регистрируя напряжение на соответствующих катушках датчиков, можно определить величину и направление перемещения пера при начертании символов или кривых на бумаге, что в конечном

итоге повышает точность пера.

Формула изобретения Перо для ввода рукописной информации, содержащее полый корпус г рышкой и

закрепленным на его конце конусным колпачком с центровым отвррстием, внутри которого расположен пишущий элемент в виде стержня и датчики перемещения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности пера, стержень выполнен полым из немагнитного материала, заполнен красящим веществом и содержит на конце шарик из магнитного материала, завальцо- ванный в гнезде подвижно по периметру

ниже самой его широкой части, а датчики перемещения выполнены в виде расходящихся лепестков из магнитоэлектрического материала, расположенных в зазоре между конусным колпачком и стержнем, шарик установлен в центре лепестков, одним концом

цом соприкасающихся с его поверхностью, причем корпус, крышка и конусный колпачок выполнены из немагнитного электропроводящего материала, электрически соединены между собой и образуют защитный электромагнитный экран.

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам ввода в ЭВМ рукописных символов, подписей и другой рукописной информации с целью ее распознавания, идентификации и дальнейшей машинной обработки, а также хранения на машинном носителе. Цель изобретения - повышение точности пера. Цель достигается тем, что в пере для ввода рукописной информации, содержащем/юлый корпус 1 с крышкой 3 и закрепленным на его конце конусным колпачком 2 с центровым отверстием, внутри которого расположены пишущий элемент в виде стержня 4 и датчики перемещения, стержень 4 выполнен полым из немагнитного материала, заполнен красящим веществом и содержит на конце шарик 5 из магнитного материала, заваль- цоеанный в гнезде подвижно по периметру ниже самой его широкой части, а датчики перемещения выполнены в виде расходящихся лепестков из магнитоэлектрического материала, расположенных в зазоре между колпачком 2 и стержнем 4, шарик 5 установлен в центре лепестков, одним концом соприкасающихся с его поверхностью. Причем корпус 1, крышка 3 и колпачок 2 выполнены из немагнитного электропроводящего материала, электрически соединены между собой и образуют защитный электромагнитный экран.8 ил. 9 Ё ON Ю ON Ю СЛ Ю

Фиг. 2

п

11

11

Фиг.5

z, г, i,t