Графопостроитель Советский патент 1993 года по МПК G06K15/22 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам регистрации графической информации, и может быть использовано в проектно-конст- рукторских подразделениях, учебных заведениях,, в том числе, в школьных компьютерных классах.

Целью изобретения является создание переносного графопостроителя упрощенной конструкции с возможностью регистрации графической информации как в прямоугольных координатах, так и в полярных.

На фиг.1 изображен графопостроитель, общий вид; на фиг.2- вид А на фиг,1; на фиг.З - схема настройки графопостроителя для регистрации в прямоугольных координатах; на фиг.4 - схема настройки графопостроителя для регистрации чертежной информации в полярных координатах.

Конструктивно графопостроитель состоит из рамки 1, к которой закреплен индуктор 2 линейного электродвигателя и направляющих 3, размещенных справа и слева в рзм.ке 1. По ним с помощью направляющих роликов 4 перемещается подвижная каретка. 5 с якорем 6 линейного электродвигателя, при этом якорь 6 является частью корпуса каретки 5, К якорю 6 крепится пишущий узел 7, В рамке 1 закреплен своим фланцем шаговый электродвигатель 8, на валу которого насажен приводной ролик 9, ось которого установлена в плоскости движения пишущего элемента 7. По бокам рамки 1 закреплены кронштейны 10 и 11, на их концах заделаны вилки 12 и 13, в которых находятся вкладыши 14 со свободно вращающимися на их осях ходовыми роликами 15 и 16, диаметры которых равны диаметру приводного ролика 9. Ходовые ролики 15 и 16 могут занимать два положения: I-параллельно оси вращения приводного ролика 9; II - по касательной к окружности с центром, лежащим на продолжении оси вращения приводного ролика 9 (см.фиг.2) и фиксироваться точными по диаметру болтами 17 и 18, При этом болт 17 является осью, вокруг которой поворачивается вкладыш 14 и в нужном положении фиксируется болтом 18. В положении II ходовые ролики 15 и 1 б установлены так, что их оси вращения параллельны оси вращения приводного ролика 9 (см.фиг.З). При этом положении графопостроитель может осуществлять движение в направлений, перпендикулярном к плоскости движения пишущего узла 7. В положениигН ходовые ролики 15 и 16 установлены так, что их плоскости расположены по касательной к окружности радиуса R, с центром в точке 0. Радиус R равен расстоянию от центра О

до плоскости приводного ролика 9, а центр О находится в плоскости движения пишущего узла 7 (см,фиг.4). При этом положении ходовых роликов 15-и 16 графопостроитель

может осуществлять поворот вокруг центра О, На приводном ролике 9 нанесена риска 19, которая совпадаете началом шага шагового электродвигателя 8. На рамке 1 нанесена миллиметровая шкала (на чертеже не

показана), а на пишущем элементе 7 закреплен визир 20 для отсчета положения пишущего элемента 7. При этом ноль шкалы находится в точке 0 (см.фиг.З и фиг.4) и отсчет ведется в обе стороны от ноля. Для

5 переноски и установки графопостроителя на рамке 1 выполнены ручки 21.

Конструкция графопостроителя предусматривает два вида настроек (см.фиг.З и фиг.4),,с пЬмощью которых можно выполнять

0 соответствующие виды работ.

Однако, общим для всех видов работ является то, что регистрация графической информации происходит как за счет перемещения всего графопостроителя, так и дви5 жения пишущего узла 7 внутри графопостроителя. При этом перемещение графопостроителя осуществляется путем вращения приводного ролика 9 от шагового электродвигателя 8, а движение пишущего

0 элемента 7 осуществляется за счет перемещения якоря 6 с кареткой 5 вдоль индуктора 2 линейного электродвигателя. В итоге, пишущий элемент 7 совершает движение по двум координатам, которые могут быть как

5 прямоугольными (см.фиг.З), так и полярными (см.фиг.4).

При наладке графопостроителя по схеме, показанной на фиг.З, приводной ролик 9 совместно с ходовыми роликами 15 и 16

0 осуществляют перемещения графопостроителя вдоль оси X, пишущий элемент 7 перемещается, с помощью якоря б линейного электродвигателя вдоль оси Y. Это дает возможность получать графическую информа5 цию в прямоугольных координатах, заданную в виде функции

(x).(1)

или в параметрической форме задания функции

0 (t); у у(т).(2)

Поступающие от программно-вычислительного устройства цифровые коды, соответствующие значениям текущих координат X и Y, при задании функции в виде (1), через

5 блоки управления преобразуются в соответствующие команды в виде электрических сигналов, которыми управляются шаговый и линейный электродвигатели (программно- вычислительное устройство и блоки управления на чертежах не показаны).

ет

Шаговый электродвигатель 8 отрабатывает команды, соответствующие значениям

XV

графопостроитель на величину X. При этом соблюдение направления движения графопостроителя вдоль координаты Х.обеспечиется совместной работой.приводного рслика 9 с ходовыми роликами 15 и 16. Линейный электродвигатель отрабзтызт команды, соответствующие значениям

, вращая приводной ролик 9, перемещает

Y,

щ 1й элемент 7 на величину Y.

В результате происходит регистрация графической информэции,заданной функu,v

(2)

яМ

перемещает совместно с якорем б ли:.иуей в виде (1). При задании функции в виде цифровые коды соответствуют зпач ени- текущих координат в виде .

(t) и (t):

Далее работа электродвигателя знало- ша предыдущему случаю. При этом про-

ги

исходит регистраци я графической информации функции, заданной в лэрамст- ри ческой форме (2).

В качестве программно-вычислитель- нь х устройств для управления работой графе построителя в процессе регистрации графической информации используются персональные компьютеры.

Величина перемещения Sx грзфопостга

/ггеля по оси X при повороте шагового жтродвигателя 8 па один шаг зависит от

ро эл

диаметра D приводного ролика 9 и угла поворота а механического шага электродви- еля и равна: nDa

Sx

ГГ (мм)

или Sx 0,00873 Da (мм).

(4)

I Работа графопостроителя может осуществляться на любой ровной горизонтальной

по де но

зерхности, в том числе на росной без формации чертежной доске, устаноплен- 1 горизонтально.

1 В случае, если графическая информация должна быть привязана к координатным осям чертежа, необходимо приводной ро- .лик 9 установить так, чтобы рискз 17 была в .никнем вертикальном положении, а пишущий узел 7 устанавливают на величину Y при по шкале на рамке 1 и визиру 18. Затем графопостроитель устанавливают так, чтобы ось пишущего узла 7 совпала с тонкой Y при , а риска 17 на приводном ро/ ике 9 совпала с осью X на чертеже. Далее включают с работу персональный компьютер, блоки управления электродвигателями и с эми электродвигатели, в результате чего графопостроитель и пишущий элемент 7 на- ч зют соответствующим образом перемещаться по рабочей плоскости и

ре порируют заданную графическую .,мфОПМсШИЮ.

Для надежной работы графопостроителя необходимо обеспечить при его движении достато:п- ое сцепление приводного ролика 9 и ходовых роликов 15 и 16 с бумагой. Д.т этого но ободку роликов нанесена мелкая, сетчатая накатка, а скорость вращения природного ролика 9 устанавливают с у-етом исключения проскальзывания его от динамических нагрузок при пуска и остановке графопостроителя.

При наяздкс; графопостроителя по схеме, 1О|;лЗ пноп па Фиг/ , как уже было сказано, приходной ролик 9 совместно с роликами 15 и 16 осуществляют вращение графопостроителя вокруг центра О. Зго дает возможность получать графическую информацию в полярных координатах, заданную в в-/,де функции

((5)

В этом случае полюсом полярных координат япллется точка О. приводной ролик 9, вращаясь, поворачивает графопостроитель на угол у-, а пишущий узел 7 перемещается на величину /. Управление работой графопостроителя осуществляется аналогично работе графопостроителя при наладке по схеме фиг.З с той разницей, что вместо значений текущих координат X и Y применяются соответственно значения координат ip и р

Величина угла поворота графопостроителя при повороте шагового электродвигателя 8 на один шаг (угол а) равна:

iDc УМ - (рад)(6)

пли

р,-, ----0,00873 (рад)

(7)

0

5

0

Это вытекает и того, что, как известно, угол Б радианах измеряется отношением длины дуги, на которую этот угол спирается к длине радиуса этой окружности.

В данном случае длина дуги радиуса R угла поворота графопостроителя при повороте шагового электродвигателя 8 на один шаг (угол г; ) равна Sx (см. формулы 3 и 4), т.к. на эту величину прокатится приводной ролик 9 г;о окружности радиуса R. В случае необходимости привязки графопостроителя к полярным координатам чертежа, привязка производится аналогично предыдущему случаю с той разницей, что пишущий узел 7 уст.с. н, н ;и;иается но величину р при уз 0 и совмещается на чертеже с этой точкой на oc:i р . С зтсй же полярной осью совмещается риска 17 на приводном ролике 9 при нижнем вйотпкаяьном положении опеки.

Предлагаемый графопостроитель, по сравнению с прототипом, конструктивно и кинематически более прост, имеет вместо четырех электродвигателей только два. Кроме того, графопостроитель является переносным.,в связи с чем не требуется стационарного стола-планшета и может быть использован для работы на обычной чертежной доске. И, наконец, графопостроитель является многофункциональным прибором, который может регистрировать графическую информацию как в прямоугольных, так и в полярных координатах.

Формула изобретения 1. Графопостроитель, содержащий каретку с пишущим узлом, установленную на направляющих с возможностью перемещения шаговым электродвигателем., выполненным линейным, якорем которого является часть корпуса каретки, ходовые элементы и второй шаговый электродвигатель, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения графопостроителя путем обеспечения возможности регистрации графической информации как в прямоугольных координатах, так и в полярных, ходовые элементы содержат три ролика, один из которых является приводным и насажен на вал второго шагового электродвигателя, закрепленного на рамке, а два

других ролика являются ходовыми и установлены с возможностью свободного вращения на осях и их перестановки на кронштейнах, закрепленных по бокам рамки, причем индуктор линейного шагового

двигателя и направляющие закреплены в рамке, а ось приводного ролика расположена в плоскости движения пишущего узла,

2.Графопостроитель по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью регистрации

графической информации в прямоугольных координатах, оси вращения ходовых роликов расположены параллельно оси вращения приводного ролика.

3.Графопостроитель по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью регистрации

графической информации в полярных координатах, плоскости ходовых и приводного роликэв расположены по касательной к ок-: ружности с центром, лежащим на продолже- нии оси вращения приводного ролика и на равном расстоянии от центров вращения ходовых и приводного роликов.

вЈ/#4

78

17

(рие.2

ar

16