Устройство для вывода графической информации

 

09) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зов а 06 К 15/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н втоеСНом Св итюьСтву

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (21) 3404796/18-24 (22) 10.03.82 (46) 07 07.83. Бюл. Н 25

{72) А.Л. Лукашенко, H.À. Иедведкин и Э.К. Скворцов (71) Институт теплофизики Сибирского отделения AH СССР и Специальное кон" структорско-технологическое бюро специальной электроники и аналитического приборостроения Сибирского отделения AH СССР (53) 681 327. 12(088.8) (56) 1. Басов Е.П., Абрамов В.Н, Графические регистрирующие устройства

ЕС ЭВИ. И., "Статистика", 1977, с. 29.

2. Управляющие системы и машины.

Киев, "Наукова думка", 1974, И 5, с. 96 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫВОДА ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРИАЦИИ, содержащее планшет, пишущую головку, механически связанную с координатными механизмами перемещения, механически связанными с шаговыми двигателями, подклю" ченными к коммутаторам, усилитель, выход которого подключен к управляющему входу пишущей головки, блок об" мена информацией, выходы которого соединены с соответствующими входами усилителя и интерполятора, и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены излучатель ультразвука, установленный на пишущей головке, точечные приемники ультразвука, расположенные на планшете по линии, параллельной одной иэ осей координат, последовательно соединенные усилители-ограничи« тели, демодулятор и преобразователь перемещений в код, а также блок определения координат, блок коррекции координат и последовательно включенные генератор опорных синусоидаль" ных сигналов и блок формирования д излучаемых сигналов, выход которого соединен с входом излучателя ультразвука, акустически связанного с точечными приемниками ультразвука, вхо- (, ды блока коррекции координат подключены к .выходам интерполятора и блока определения координат, входы которого соединены с одними из выkiea0 ходов блока управления и преобразователя перемещений в код, другой выход которого подкпючен к одному иэ входов Ю демодулятора, а другие выходы блока «4 управления соединены с соответствующими входами блока формирования излучаемых сйгналов, демодулятора и преобразователя перемещений в код.

1027743

Изобретение относится к автоматике и вычислительной 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 состоящий 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 1).

Однако g известных устройств с приводом на шаговых двигателях отсутствует контроль погрешности перемеще- ния пишущей, головки и, прежде set:ro, накапливающейся погрешности, возни" кающей в результате пропуска шагов шаговыми двигателями, особенно в режиме форсирования скорости перемещения. В этом режиме погрешность нередко достигает величины порядка миллиметра 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, двухкоординатныч электропривод, механически связанный с шаговыми двигате. лями, подключенными к коммутаторам, усилитель к пишущей. головке, интерполятор, соединенный с коммутаторами, и блок обмена информацией, выходы которого соединены с соответствующими входами интерполятора и усилителяпишущей головки (2j .

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 точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для вывода графической информации, содержащее планшет, пишущую головку, механически

f0

l5

35 связанную с координатными механизмами перемещения, механически связанными с шаговыми двигателями, подключенными к коммутаторам, усилитель, выход которого подключен к управляющему входу пишущей головки, блок обмена 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. 2временные диаграммы работы ультразву" ковой системы графопостроителя.

Устройство содержит планшет 1 (Фиг. 1), пишущую головку 2, координатные механизмы 3 и 4 перемещения пищущей головки, приводимые в движение шаговыми двигателями 5 и 6, и коммутаторы 7 и 8, выходы которых подключены к соответствующим входам шаговых двигателей 5 и 6, а входы коммутаторов - к выходам интерполято-. ра 9 через блок 10 коррекции координат, Другие входы блока 10 коррекции координат подключены к .соответствующим выходам блока 11 определения координат, а третий выход - к интерполятору 9.

Вход блока 12 обмена информацией подключен к каналу связи с ЭВМ, вто.Выходные сигналы блока коррекции в виде последовательностей импульсов поступают на коммутаторы 7 и 8, в которых осуществляется коммутация . обмоток возбуждения шаговых двигате3 1 .:рой вход - к интерполятору 9, выходы блока 12 соединены с интерполятором

9 и усилителем 13 пишущей головки соответственно. Выход генератора 14 опорных синусоидальных сигналов подключен к входу блока 15 формирования излучаемых сигналов, второй вход блока 15 подключен к соответствующему выходу блэка 16 управления, а вы" ход блока 15 - к входу излучателя 17 ультразвука. Три точечных приемника

18 ультразвука, зафиксированные на планшете 1, акустически связаны с излучателем 17 через воздушную сре- ду 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 подключен к первому входу блока 11 определения координат, другие входы блока 11 и преобразователя 21 соединены с соответствующими входами бло" ка 16 управления.

Устройство работает следующим образом.

От ЭВМ в блок 12 обмена информа" цией 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 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 поправ- ка на перемещение.

027743 4 лей 5 и 6. Вращение роторов двигателей через механизмы 3 и 4 перемещения обеспечивает перемещение пишущей головки 2 по координатам Х, Y и, следовательно, вачерчивание -графика.

В процессе вычерчивания графика происходит непрерывное отслеживание истинного перемещения пишущей головки, которое, осуществляется..следующим образом. С помощью генератора 14, блока 15 формирования излучаемых сигналов, излучателя 17 излучаются последовательно, через интервалы времени Т, сигналы в. виде радиоимпульсов с фазовой модуляцией. 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 раэличными значениями фазовой модуляции.

Процесс демодуляции происходит следующим образом. Периодически, с периодом 2Т, изменяются в моменты времени t<, t t> и запоминаются на время Т для каждого из трех каналов фазы принятых сигналов с первой

30 фазовои модуляцией относительно фронтов сигналов, восстановленных из соответствующих кодов трех выходных величин - расстояний от излучателя

17 до приемников 18, определяющих

35 моменты времени запоминания. Измеряются и вычитаются иэ запомненных значений фаз фазы соответствующих принятых сигналов с второй фаэовой модуляцией, определенные относитель40 но фронтов сигналов, восстановленных . из кодов в моменты времени t +T, t, +Т, 1 +Т. В зависимости от полученных разностей - относительных фазовых сдвигов двух ApHHATblx сигна45 лов - для каждого иэ трех каналов выбирают ускорения роста выходных величин перемещений. Используемая ультразвуковая схема позволяет по единому алгоритиу анализировать как

50 излученные сигналы, так и сигналы из шума приемников при отсутствии приема излучаемого сигнала, и в за" висимости от относительных фазовых сдвигов двух шумовых или иэлученных

55 принятых сигналов выбирать ускорения роста выходных величин.

На фиг. 2 сигналы 0 и К изображают последовательно излучаемые сигналы, S 10 сигналы 4 и 2 - последовательно при-. нятые на выходе линейной части одно"

ro иэ усилителей-ограничителей 19.

Сигналы д и Р представляют собой те же сигналы, но после ограничения по амплитуде на выходе того же усилителя-ограничителя l9.

Сигнал Ж является сигналом, восстановленным иэ кода расстояния от излучателя до соответствующего приемника (например 1, фиг. 1). Задержка этого сигнала относительно момента начала излучения изменяется в соответствии с изменением величины 1 ..

В демодуляторе 20 измеряется задержка fy переднего фронта сигнала ф (первого излученного сигнала) относительно. сигнала з С. Во вторую часть цикла работы демодулятора измеряется задержка ф< переднего фронта сигнала 6 (второго излучаемого сигна-. ла) относительно сигнала ф (второго восстановленного иэ кода 14.сигнала). фаэовая модуляция излучаемых сиг-. налов осуществляется таким образом, что при совмещении этих сигналов (при сдвиге одно о из сигналов на время Т) оказывается следующее: вначале один из сигналов запаздывает, а потом, начиная с некоторого периода, другой. При этом определяемая укзэанным вьае образом величина

9<- меняете скачком при переходе через фазоманипулированный период.

Если,1 - оказывается ниже заранее установленного порога, то результату измерения приписывается значение

-l, если выше, то +1. Величина +1 поступает в преобразователь 21, который отслеживает задержки фазоманипу.лированных фронтов и тем самым вычисляет расстояния ф4, 3q, Х .

Необходимое быстродействие преобразователя обеспечивается благодаря тому, что в нем вычисляются не только 1,. 1, Q, но и мгновенные скорости v4 Г р v движения излучате ля 17 относйтельно приемников.18.

При определении 9< - 9 учитывается величина +, определяющая смещение

27743 Ф излучателя эа время Т (сигналы р, Q y на фиг..2). При этом величины

Ы, поступающие от демодулятора 20, соответствуют ускорениям излучателя относительно приемников 18..Координаты истинного положения пишущей головки 2 вычисляются в блоке 11, исходя из определяемых ультразвуковым измерителем величин отрезков li, 1

2.

10 1 по формуле а х= — += — — +х т =11. -::+>

2L р 1 . " о где 1, 1, 1 - расстояния от излучателя до соответ15 ствующего приемника;

L - -расстояния между крайними (первым и вторым) приемниками

20 излучаемых сигналов.

Контроль правильности определения координат и коррекции воздействий окружающей среды осуществляется путем

25 использования равенства

21<+2> -41 -L =О.

- -3

Коррекция положения пишущей головки осуществляется с помощью блока 10 коррекции, где происходит сравнение

З0 текущих координат головки, полученных от интерполятора 9, с координатами истинного положения, полученных от блока 11 вычисления координат. Блок 16 управления обеспечивает синхронную работу блока 15 демодулятора

20, преобразователя 21 и блока ll определения координат.

Предлагаемое устройство позволяет при вычерчивании графиков исключить

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

- - 1-027743

I

1027743

Составитель T. Ничилорович

Тех вд А.Бабинец !(кто О. Тигор

P акто Е, Па илиал П П атент, г. Ужгород, ул. Проектная, Заказ 771 55. ирак 70 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра аская наб. . 4/