Устройство для вывода графической информации

/22 МИТЕТ СССРИЙ И ОТКРЫТИИ ГОС АРСТВЕННЫИ АМ ИЗОБРЕНИЯ СТВ ы ОПИСАНИЕ Ин двтоеСНомМ Сеют(71) Институт теплофизики СибирскоГоотделения АН СССР и Специальное кон"структорско-технологическое бюроспециальной электроники и аналитического приборостроения Сибирского отделения АН СССР(56) 1. Басов Е.П., Абрамов В.Н, Графические регистрирующие устройстваЕС ЭВИ. И нСтатистика", 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, механическисвязанную с координатными механизма- .ми перемещения, механически связанными с шаговыми двигателями, подклю"ченными к коммутаторам, усилитель,выход которого подключен к управляющему входу пишущей головки, блок об"мена информацией, выходы которогосоединены 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 излу" чатель 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 р излучаемых сигналов, выход которого соединен с входом излучателя ультра" звука, акустически связанного с точечными приемниками ультразвука, вхо- ( ды блока коррекции координат подключены к .выходам интерполятора и блока определения координат, вход которого соединены с одними из выВаМ ходов блока управления и преобразователя перемещений в код, другой выход которого подкпючен к одному иэ входов 1 Я демодулятора, а другие выходы блока ф 3 управления соединены с соответствующими входами блока Формирования излучаемых сйгналов, демодулятора ипреобразователя перемещений в код.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и мо"жет быть использовано в автоматических построителях графиков планшетного типа,Известны устройства для выводаграфической информации, содержащиепланшет, пишущую головку, механизмыперемещения по координатам двухкоординатный электропривод, связанныйс механизмами перемещения и состоящийиз шаговых двигателей и коммутаторов,интерполятор, соединенный с коммутаторами, блок сопряжения с ЭВМ, на. вход которого поступает информация.из канала связи, а выходы подключенык интерполятору и усилителю пишущейголовки 1 11.Однако у известных устройств с при"водом на щаговых двигателях отсутствует контроль погрешности перемеще-ния пишущей, головки и, прежде всего,накапливающейся погрешности, возни"кающей в результате пропуска шаговшаговыми двигателями, особенно в режиме форсирования скорости перемещения. В этом режиме погрешность нередко достигает величины порядка миллиметра при построении сложных изображений.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для вывода графическойинформации, 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 соответствующимивходами интерполятора и усилителя .пишущей головки 2.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 5 0 15 20 25 30 35 связанную с координатными механизмами перемещения, механически связанными с шаговыми двигателями, подключенными к коммутаторам, усилитель,выход которого подключен к управляю"щему входу пишущей головки, блок обмена информацией, выходы которогосоединены с соответствующими входамиусилителя и интерполятора, и блокуправления, введены излучатель ультразвука, установленный на пишущей головке, точечные приемники ультразвука, расположенные на планшете, по линии, параллельной одной из осей координат, последовательно соединенныеусилители-ограничители, демодулятори преобразователь перемещений в код,а также блок определения координат,блок коррекции координат и последовательно включенные генератор опорных синусоидальных сигналов и блокформирования излучаемых сигналов,выход которого соединен с входомизлучателя ультразвука, акустическисвязанного с точечными приемникамиультразвука, входы блока коррекциикоординат подключены к выходам интерполятора и блока определения координат, входы которого соединены содними из выходов блока управленияи преобразователя перемещений в код,другой выход которого подключен кодному из входов демодулятора, адругие выходы блока управления соединены с соответствующими входами бло"ка Формирования излучаемых сигналов,демодулятора и преобразователя перемещений в код. На Фиг. 1 приведена Функциональная схема устройства; на Фиг, 2- временные диаграммы работы ультразву" ковой системы графопостроителя,Устройство содержит планшет 1 (Фиг, 1), пишущую головку 2, координатные механизмы 3 и 4 перемещения пишущей головки, приводимые в движение шаговыми двигателями 5 и 6, и коммутаторы 2 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 двигате" 3 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 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 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 об" разом.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 состоя" нии пишущих узлов головки "Включено- выключено". 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 интер" полятора 9 информация поступает в блок 10 коррекции, где текущие координаты, заданные интерполятором, сравниваются с реальными текущими координатами пишущей головки, измеренными ультразвуковым измерителемкоординат," и вырабатывается поправ-ка на перемещение. 35 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 лей 5 и 6. Вращение роторов двигателей через механизмы 3 и 4 перемещения обеспечивает перемещение пишущей головки 2 по координатам Х, У и, следовательно, вычерчивание графика.В процессе вычерчивания графика происходит непрерывное отслеживание истинного перемещения пишущей головки, которое, осуществляется. следующим образом. С помощью генератора 14,блока 15 Формирования излучаемых сиг" налов, 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 де" модуляторе 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 2 Т, изменяются в моменты времени 14, 1, 1 и запоминаются на время Т для каждого из трех каналов. Фазы принятых сигналов с первой фазовой модуляцией относительно фронтов сигналов, восстановленных из со" ответствующих кодов трех выходных величин - расстояний от излучателя 17 до приемников 18, определяющих моменты времени запоминания, Измеряются и вычитаются иэ запомненных значений фаз фазы соответствующих принятых сигналов с второй фаэовой модуляцией, определенные относительно фронтов сигналов, восстановленных из кодов в моменты времени 1 +Т, 1 +Т, 1+Т, В зависимости от полученных разностей " относительных фазовых сдвигов двух принятых сигналов - для каждого иэ трех каналов выбирают ускорения роста выходных величин перемещений. Используемая ультразвуковая схема позволяет по единому алгоритиу анализировать как 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 принятых сигналов выбирать ускорения роста выходных величин.На фиг. 2 сигналы б и К изображают последовательно излучаемые сигналы,3 10сигналы Я и 2 - последовательно принятые на выходе линейной части одно"го иэ усилителей-ограничителей 19.Сигналы д и Р представляют собойте же сигналы, но после ограниченияпо амплитуде на выходе того же усилителя-ограничителя 19,Сигнал Ж является сигналом, восстановленным иэ кода расстояния отизлучателя до соответствующего прием"ника (например 1 , Фиг. 1). Задержкаэтого сигнала относительно момента начала излучения изменяется в соответствии с изменением величины 1В демодуляторе 20 измеряется задержка 4 переднего фронта сигнала ф(первого излученного сигнала) относительно. сигнала 4 С. Во вторуючасть цикла работы демодулятора измеряется задержка ф переднего фронтасигнала 6 (второго излучаемого сигна-.ла) относительно сигнала ф (второговосстановленного иэ кода 14.сигнала).Фаэовая модуляция излучаемых сиг-,налов осуществляется таким образом,что при совмещении этих сигналов(при сдвиге одноо из сигналов навремя Т) оказывается следующее: вначале один из сигналов запаздывает,а потом, начиная с некоторого периода, другой. При этом определяемаяукзэанным вьае образом величинаЧ 1" 9 меняетбй скачком при переходечерез.фазоманипулированный период.Если- оказываетсв ниже заранееустановленного порога, то результату измерения приписывается значение-1, если выше, то +1. Величина +1поступает в преобразователь 21, который отслеживает задержки Фазоманипу.лированных Фронтов и тем самым вычисляет расстояния 34, Х, Х.Необходимое быстродействие преобразователя обеспечивается благодарятому, что в нем вычисляются не только 1,. 1, 3, но и мгновенные скорости ч 4 ч чц движения излучателя 17 относйтельно приемников.)8.При определении М 4 " 9 учитываетсявеличина + , определяющая смещение 27743 Физлучателя эа время Т (сигналы р,ц,на Фиг. 2). При этом величиныЫ, поступающие от демодулятора 20,соответствуют ускорениям излучателя 5 относительно приемников 18 Координаты истинного положения пишущейголовки 2 вычисляются в блоке 11,исходя из определяемых ультразвуковымизмерителем величин отрезков 1, 1 10 1 по Формулеа ах = - +- - +х т = 1 д, -фн2 Ь оф: " огде 11 12 . 13 - расстояния от излучателя до соответ ствующего приемника;Ь - расстояния междукрайними (первым ивторым) приемниками 20 излучаемых сигналов. Контроль правильности определениякоординат и коррекции воздействийокружающей среды осуществляется путем 25 использования равенства2 а+2 ъ , э.- х -ЪКоррекция положения пишущей головкиосуществляется с помощью блока 10коррекции, где происходит сравнение З 0 текущих координат головки, полученныхот интерполятора 9, с координатамиистинного положения, полученных отблока 11 вычисления координат. Блок16 управления обеспечивает синхронную Работу блоха 15 демодулятора20, преобразователя 21 и блока 11определения координат.Предлагаемое устройство дозволяетпри вычерчивании графиков исключить 4 О накапливающуюся ошибку, а статическую и динамическую ошибки снизитьдо величины ошибки единичного вагааагового привода. Кроме того, придопустимой точности в 0,1 мм снижаются требования к точности изготовления сложных механических узлов устройства, а точность вычерчивания становится мало зависимой от степениизноса механизма перемещения графопостроителя.Составитель Т. НичилоровичТех вр А.Бабинец К кто О. Тиго акто Е,771 5 з писное атент , г. Ужгород, ул. Проектная,илиал 5. ираж 70ВНИИПИ Государственного копо дулаи изобретений и113035 Москва ЖРа щ П митета СССР ткрытий кая наб.