Apparat zur graphischen Darstellung von numerischen Werten Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Apparat zur graphischen Darstellung von numerischen Werten, gekennzeichnet durch mindestens eine durch sichtige, ein Aufschreiborgan tragende Platte, min destens eine Fläche, auf welche dieses Aufschreib- organ einwirkt, und Transportmittel, um diese Platte und diese Fläche zwecks Aufzeichnung der Werte relativ zueinander zu verstellen.
In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht, Fig. 2 im grösseren Massstab einen Vertikalschnitt, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-111 in Fig. 1, Fig. 4 die Anordnung von mehreren Apparaten, Fig. 5 die Anordnung der Linsen, Fig. 6 einen Steuerstromkreis,
Fig. 7 eine teilweise Ansicht eines zweiten Aus führungsbeispiels und Fig. 8 das Koordinatensystem für die Ausführung gemäss Fig.7.
Der in Fig. 1 bis 3 dargestellte Apparat weist Zeichnungsmittel 10 und Transportmittel 11 auf, um diese Zeichnungsmittel in Richtung des Pfeiles H zu verstellen. Ferner sind weitere Transportmittel 12 vorgesehen, um die Mittel 10 und 11 in Richtung des Pfeiles V in die Höhe zu verstellen. Dadurch sind die Mittel 10 in ihrer Ebene in allen Richtungen verstellbar. Ferner sind A.ufschreibemittel 13 vor gesehen, die mit den Mitteln 10 in Wirkverbindung stehen. Die von den Mitteln 13 auf die Mittel 10 gemachten Aufzeichnungen werden von der Beleuch tungsvorrichtung 14 auf die Projektionseinrichtung 15 projiziert.
Die Mittel 10 bestehen aus einer flachen Platte 20 (oder einem flachen Bogen), die oben und unten in Leisten 23, 24 gespannt ist, welche Leisten 23, 24 Lagerblöcke 21 bzw. 22 aufweisen. Die Platte 20 besteht vorzugsweise aus einem wärmebeständigen Material mit einer harten Oberfläche wie beispiels weise Pyrexglas (eingetragene Marke) oder einem hellen Kunststoff wie Lucite (eingetragene Marke). Mit dieser Platte 20 wirkt ein durchsichtiger Stift 25 aus geschmolzenem Quarz oder dergleichen zu sammen. Der Stift 25 ist an der Platte 20 vorzugsweise in deren Mitte befestigt (Fig. 2) und weist eine Spitze 26 auf.
Die Platte 20 ist nicht fest mit :den Leisten 23, 24, sondern seitlich verschiebbar verbunden. Die Lei sten 23, 24 tragen mit einem Kopf versehene Bolzen 27, die sich durch Öffnungen der Rahmenurteile 28, 29 beidseitig der Platte 20 erstrecken. Auf den Bolzen 27 sind Federn 30 aufgesetzt, und zwar zwischen den Elementen 23, 28 bzw. 24, 29. Die Platte 20 ist somit stets unter Federbelastung in ihrer linken Lage (Fig. 3) gehalten. Die Köpfe der Bolzen 27 dienen als Anschläge und begrenzen die Bewegung der Platte 20.
Die Mittel 11 bestehen aus einer Leitspindel 31, die durch die mit Gewinde versehenen Lagerblöcke 22 geführt und in einem Gestell 32 gelagert ist. Ein Antriebsmechanismus, z. B. ein Servomotor 33, treibt diese Leitspindel 31 an, so d:ass .die Platte 20 hin oder her in Richtung des Pfeiles H verstellt wird. Am oberen Ende des Gestelles 32 ist eine Führungs stange 34 vorgesehen, die durch die Blöcke 21 ge führt ist. Das Gestell 32 ist, wie dargestellt, zweck mässig U-förmig.
Die Mittel 12 bestehen ebenfalls aus einer Leit- spindel 35, die senkrecht zur Leitspindel 31 ange- ordnet und in eine mit Gewinde versehene Bohrung des Gestells 32 geführt ist.
Ein Servomotor 37 treibt diese Leitspindel 35 an, während auf .der anderen Seite des Gestells eine Führungsstange 38 vorgesehen ist. Der Servomotor 37, die Leitspindel 35 und die Führungsstange 38 sind an einem Träger 36 befestigt.
Der Stift 25 kann sich somit innerhalb der kon struktiven Grenzen in allen Richtungen der Ebene der Platte 20 bewegen.
Als Aufschreibemittel 13 ist eine durchsichtige Platte 39 vorgesehen, die parallel zur Platte 20 angeordnet ist und deren Breite und Länge etwas kleiner sind als die der Platte 20. Die Federn 30 sind bestrebt, den Stift 25 gegen diese Platte 39 anzu drücken (Fig.2 und 3). Die entsprechende Seite der Platte 39 ist mit einem lichtundurchlässigen Überzug 40 versehen. Man kann beispielsweise Wachs oder Gelatine verwenden, die, wenn erstarrt, von der Spitze 26 weggekratzt werden können.
Die Bewegung der Spitze 26 hinterlässt eine klare Spur 41, die beidseitig mit Verdickungen 42 versehen ist, womit ihr Verlauf besonders deutlich wird.
Wie nachstehend beschrieben, isind die Servo motoren 33, 37 durch Impulse gesteuert, so dass ihre Bewegung von mit den Leitspindeln 31, 35 verbun denen Potentiometern 43, 44 gesteuert werden kann. Diese Patentiometer, die unmittelbar von diesen Zeitspindeln aus wirksam sind, bilden Bezugsmittel für die Stellung des Stiftes. Die in kartesischen Koordinaten darzustellenden Werte können somit direkt aufgezeichnet werden.
Die Platte 39 kann mittels die Platte 20 in Richtung der Pfeile 45 durchsetzenden Lichtstrahlen beleuchtet werden. Der Überzug 40 absorbiert diese Lichtstrahlen mindestens teilweise, ausser dort, wo der Stift eine Spur hinterlassen hat. Der Pfeil 46 zeigt die Richtung der Lichtstrahlen durch die Spur 41.
Die Beleuchtungsvorrichtung 14 weist eine Licht quelle 47 mit einem Reflektor 48 -und einen optischen Kondensator bildende Linsen 49 auf, welch letztere zwischen der Lichtquelle 47 und der Platte 20 ange ordnet sind. Die ganze Vorrichtung 14 ist in einem Gehäuse 50 untergebracht.
Die Projektionseinrichtung 15 weist Linsen 51 und einen Farbfilter 52 auf, die in einem Gehäuse 53 angeordnet sind. Das Bild der Spur 41 der Platte 39 wird somit -auf eine Leinwand 54 (Fig.4) projiziert.
Ferner .sind Führungen 55 vorgesehen, die dazu dienen, die Platte 39 leichter in bezug auf die Platte 20 und den Stift 25 anzuordnen. Währenddem muss natürlich der Stift 25 zurückgezogen werden. Zu die sem Zweck ist eine Anzahl Solenoide 56 vorgesehen, die entweder von Stangen 57 oder von den Führungen 55 getragen und fest in bezug auf das Gehäuse 53 sind.
Diese Solenoide haben verschiebbare Kerne 58, deren Köpfe 59 mittels Federn 60 gegen die Platte 20 angedrückt sind. Wenn die Solenoide aberregt sind, drücken die Federn 60 die Platte 20 von der Platte 39 weg, wobei zu diesem Zweck die Federn 30 .schwächer als die Federn 60 ausgebildet sind. Wenn der Stift 25 mit der Platte 39 in Kontakt kommen muss, werden die Solenoide erregt. Sie ziehen ihre Kerne zurück, worauf die Federn 30 den Stift gegen die Platte 39 hin bewegen können. Wenn jetzt die Platte 20 relativ zur Platte 39 bewegt wird, so entsteht eine Spur 41 im Überzug 40.
Das Aus einanderbringen der Platten wird auch dann durch geführt, wenn der Stift von einem Punkt zu einem anderen, ohne eine Spur zu hinterlassen, verstellt werden muss. Wenn die Aufzeichnungen punktweise erfolgen müssen, so ist dies durch zeitweise Erregung der Solenoide leicht zu verwirklichen.
Der dargestellte Apparat kann relativ klein aus geführt werden. Durch die Projektion :der Spuren ist deren Genauigkeit kaum beeinträchtigt. Dank den kleinen Dimensionen kann auch der Antrieb trotz hoher Arbeitsgeschwindigkeit billig herstellbar sein.
Anstelle einer Platte 39 könnte ein Film vorge sehen werden, der von einer Rolle auf eine andere aufgerollt wäre. Der Film könnte dann mit einer kontinuierlichen Geschwindigkeit in eine Richtung und der Stift 25 in die andere bewegt werden.
Es ist ferner möglich, die Bilder von verschie denen Spuren gleichzeitig zu projizieren, wodurch diese Spuren sich genau und leicht vergleichen lassen. In Fig. 4, 5 bezeichnen 61, 62, 63 Apparate wie in Fig. 1 bis 3 dargestellt. Die verschiedenen Spuren werden mittelbar über Reflektionsspiegel oder un mittelbar auf die Leinwand 54 projiziert. Die Spuren 64, 65 und 66 können sich ohne Beeinträchtigung ihrer Schärfe überschneiden. Da die Spuren aus Licht strahlen auf einem dunklen Grund bestehen, gibt es keine Variationen der Beleuchtung des Grundes und die Bildklarheit bleibt konstant.
Um den Vergleich der verschiedenen Spuren leichter zu machen, können Filter 52 mit verschie denen Farben verwendet werden. Wenn eine Spur einzeln betrachtet werden muss, wird ein Schalter 67 betätigt, der wahlweise einen oder mehrere der Appa rate ausschaltet. Dies kann ohne Verstellung dieser Apparate erfolgen, so .dass, wenn sie wiedereinge schaltet werden, die Spuren sich genau an gleicher Stelle auf der Leinwand befinden.
Es ist möglich, eine grössere Zahl Spuren gleich zeitig zu vergleichen. Man kann mindestens die sieben Grundfarben des Spektrums ohne Gefahr verwenden. Durch Dosieren der Färbung und der Intensität kann diese Zahl noch leicht erhöht werden.
Die Apparate weisen eine Parallaxverschiebung auf, ihre Bilder aber befinden sich auf einer :gemein samen Leinwand. Die Linsen 68, 69, 70 sind derart angeordnet, dass die Spurenbilder sich genau über decken.
In Fig. 6 ist ein zweckmässiger Steuerstromkreis schematisch dargestellt. Dieser weist einen Fehler detektor 71 zwischen der Eingangsspannung e., und der Ausgangsspannung e: und ein Rückkopplungs- potentiometer 73 auf. Die somit erzeugte Spannung ist vom Verstärker 73 verstärkt, der den Servomotor 33 antreibt bis Ein- und Ausgangsspannung über einstimmen. Der Stift 25 befindet sich dann in einer e, entsprechenden Lage. Ferner sind getrennte Steuer mittel 74, 75 vorgesehen, die die Verstellung von dem Stift für eine gegebene Spannungsdifferenz be stimmen.
Die Solenoide 56 werden von einer ge trennten Stromquelle 76 aus gespeist. Der Stromkreis für e,. ist identisch zum Stromkreis für e" wodurch der Servomotor 37 gesteuert wird. Man könnte natür lich auch andere an sich bekannte Steuerstromkreise verwenden.
In Fig. 7 ist eine zweite Ausführung .dargestellt, bei welcher die Werte in Polarkoordinaten (Fig. 8) aufgezeichnet werden. Als Koordinaten gelten be kanntlich der Winkel 0 im Uhrzeigerdrehsinn von der Geraden 0A aus und der Abstand<I>p</I> des Punktes P vom Nullpunkt O.
Die Führungsstange 34 und die Leitspindel 31 sind von einem Azimutring 80 getragen, der das Gestell 32 ersetzt. Dieser Ring wird entsprechend den ()-Werten verdreht. Die Leitspindel 31 steuert die Bewegung der Platte 20 mit dem Stift 25 in Funk tion der p-Werte. Sie ist über die Welle 81 und das Getriebe 82 vom Motor 33a angetrieben. Der Poten- tiometer 43 erzeugt eine Bezugsspannung entspre chend der Bewegung des Stiftes 25 während der Rotation des Ringes 80.
Dieser ist von Zahnrädern 83 getragen und von Zahrädern 84, 85 angetrieben. Diese Zahnräder sind alle auf einem Träger 86 angeordnet. Der Motor 37a treibt das Zahnrad 86 unmittelbar und das Zahn rad 85 mittelbar an.
Das Zahnrad 85 treibt das Potentiometer 44 über ein Reduktionsgetriebe derart, dass eine Um drehung des Ringes 80 eine Umdrehung des Potentio- meters 44 verursacht. Die Bezugsspannung des Poten- tiometers entspricht somit direkt der Rotation der Drehachse der Bewegung des Stiftes 25. Die Beleuchtungs- und Projektionsmittel sind die gleichen wie in bezug auf Fig. 1 bis 5 beschrieben.
Es wäre ferner möglich, diese Ausführung derart umzubauen, dass die Werte in anderen Koordinaten systemen gezeichnet wären, z. B. in parabolischen oder hyperbolischen Koordinaten. Es würde genügen, den Ring 80 längs einer entsprechenden Bahn zu bewegen.
Apparatus for the graphical representation of numerical values The present invention relates to an apparatus for the graphical representation of numerical values, characterized by at least one transparent plate carrying a writing element, at least one surface on which this writing element acts, and means of transport, to adjust this plate and this surface relative to one another for the purpose of recording the values.
In the accompanying drawings, execution examples of the subject invention are shown schematically. 1 shows a view, FIG. 2 on a larger scale a vertical section, FIG. 3 a section along line III-111 in FIG. 1, FIG. 4 the arrangement of several apparatuses, FIG. 5 the arrangement of the lenses , Fig. 6 shows a control circuit,
7 shows a partial view of a second exemplary embodiment and FIG. 8 shows the coordinate system for the embodiment according to FIG.
The apparatus shown in FIGS. 1 to 3 has drawing means 10 and transport means 11 in order to adjust these drawing means in the direction of arrow H. Further transport means 12 are also provided in order to adjust the means 10 and 11 in the direction of arrow V in height. As a result, the means 10 are adjustable in their plane in all directions. Furthermore, A.ufschreibemittel 13 are seen before, which are in operative connection with the means 10. The recordings made by the means 13 on the means 10 are projected onto the projection device 15 by the lighting device 14.
The means 10 consist of a flat plate 20 (or a flat arch), which is stretched at the top and bottom in strips 23, 24, which strips 23, 24 have bearing blocks 21 and 22, respectively. The plate 20 is preferably made of a heat-resistant material with a hard surface such as example Pyrex glass (registered trademark) or a light-colored plastic such as Lucite (registered trademark). With this plate 20 acts a transparent pin 25 made of fused quartz or the like to gether. The pin 25 is fastened to the plate 20, preferably in its center (FIG. 2), and has a tip 26.
The plate 20 is not firmly connected to: the strips 23, 24, but is laterally displaceable. The Lei most 23, 24 carry headed bolts 27 which extend through openings in the frame judgments 28, 29 on both sides of the plate 20. Springs 30 are placed on the bolt 27, namely between the elements 23, 28 and 24, 29. The plate 20 is thus always held in its left position (FIG. 3) under spring loading. The heads of the bolts 27 serve as stops and limit the movement of the plate 20.
The means 11 consist of a lead screw 31, which is guided through the threaded bearing blocks 22 and is mounted in a frame 32. A drive mechanism, e.g. B. a servomotor 33 drives this lead screw 31, so that the plate 20 is moved back or forth in the direction of the arrow H. At the upper end of the frame 32 a guide rod 34 is provided, which is ge through the blocks 21 leads. The frame 32 is, as shown, conveniently U-shaped.
The means 12 also consist of a lead screw 35, which is arranged perpendicular to the lead screw 31 and is guided into a threaded hole in the frame 32.
A servomotor 37 drives this lead screw 35, while a guide rod 38 is provided on the other side of the frame. The servomotor 37, the lead screw 35 and the guide rod 38 are attached to a carrier 36.
The pin 25 can thus move in all directions of the plane of the plate 20 within the constructive limits.
A transparent plate 39 is provided as the writing means 13, which is arranged parallel to the plate 20 and whose width and length are slightly smaller than those of the plate 20. The springs 30 endeavor to press the pin 25 against this plate 39 (FIG. 2 and 3). The corresponding side of the plate 39 is provided with an opaque coating 40. For example, wax or gelatin can be used which, when solidified, can be scraped off the tip 26.
The movement of the tip 26 leaves a clear trace 41, which is provided with thickenings 42 on both sides, which makes its course particularly clear.
As described below, the servomotors 33, 37 are controlled by pulses so that their movement can be controlled by potentiometers 43, 44 connected to the lead screws 31, 35. These patentometers, which work directly from these time spindles, form reference means for the position of the pin. The values to be displayed in Cartesian coordinates can thus be recorded directly.
The plate 39 can be illuminated by means of light beams passing through the plate 20 in the direction of the arrows 45. The coating 40 at least partially absorbs these light rays, except where the pen has left a mark. The arrow 46 shows the direction of the light rays through the track 41.
The lighting device 14 has a light source 47 with a reflector 48 - and an optical capacitor forming lenses 49, the latter between the light source 47 and the plate 20 is arranged. The entire device 14 is accommodated in a housing 50.
The projection device 15 has lenses 51 and a color filter 52 which are arranged in a housing 53. The image of the track 41 of the plate 39 is thus projected onto a screen 54 (FIG. 4).
Furthermore, guides 55 are provided, which serve to position the plate 39 more easily with respect to the plate 20 and the pin 25. During this, of course, the pin 25 must be withdrawn. For this purpose a number of solenoids 56 are provided, which are carried either by rods 57 or by the guides 55 and are fixed with respect to the housing 53.
These solenoids have displaceable cores 58, the heads 59 of which are pressed against the plate 20 by means of springs 60. When the solenoids are de-excited, the springs 60 push the plate 20 away from the plate 39, the springs 30 being weaker than the springs 60 for this purpose. When the pin 25 needs to come into contact with the plate 39, the solenoids are energized. They pull their cores back, whereupon the springs 30 can move the pin against the plate 39. If the plate 20 is now moved relative to the plate 39, a track 41 is created in the coating 40.
The disks are also moved apart when the pin has to be moved from one point to another without leaving a trace. If the recordings have to be made point by point, this can easily be achieved by temporarily exciting the solenoids.
The apparatus shown can be made relatively small. Due to the projection: of the tracks, their accuracy is hardly affected. Thanks to the small dimensions, the drive can also be inexpensive to manufacture despite the high operating speed.
Instead of a plate 39, a film could be provided that would be rolled up from one roll to another. The film could then be moved in one direction and the pin 25 in the other at a continuous speed.
It is also possible to project the images from different tracks at the same time, so that these tracks can be compared accurately and easily. In Figs. 4, 5, 61, 62, 63 denote apparatuses as shown in Figs. The various tracks are projected indirectly onto the screen 54 via reflection mirrors or directly. Tracks 64, 65 and 66 can overlap without affecting their sharpness. Since the tracks consist of rays of light on a dark background, there are no variations in the lighting of the background and the image clarity remains constant.
To make it easier to compare the different tracks, filters 52 with different colors can be used. If a track has to be viewed individually, a switch 67 is actuated, which optionally turns off one or more of the apparatus. This can be done without adjusting these devices, so that when they are switched on again, the tracks are exactly in the same place on the screen.
It is possible to compare a large number of tracks at the same time. You can use at least the seven basic colors of the spectrum without danger. This number can be increased slightly by adding more color and intensity.
The devices show a parallax shift, but their images are on a common canvas. The lenses 68, 69, 70 are arranged in such a way that the track images exactly overlap.
In Fig. 6, an appropriate control circuit is shown schematically. This has an error detector 71 between the input voltage e., And the output voltage e: and a feedback potentiometer 73. The voltage thus generated is amplified by the amplifier 73, which drives the servomotor 33 until the input and output voltages agree. The pin 25 is then in a corresponding position. Furthermore, separate control means 74, 75 are provided, which agree the adjustment of the pin for a given voltage difference be.
The solenoids 56 are fed from a separate power source 76. The circuit for e ,. is identical to the circuit for e "which controls the servomotor 37. Of course, other control circuits known per se could also be used.
A second embodiment is shown in FIG. 7, in which the values are recorded in polar coordinates (FIG. 8). As is known, the coordinates are the angle 0 in the clockwise direction of rotation from the straight line 0A and the distance <I> p </I> of the point P from the zero point O.
The guide rod 34 and the lead screw 31 are carried by an azimuth ring 80 which replaces the frame 32. This ring is rotated according to the () values. The lead screw 31 controls the movement of the plate 20 with the pin 25 in function of the p-values. It is driven by the motor 33a via the shaft 81 and the transmission 82. The potentiometer 43 generates a reference voltage corresponding to the movement of the pin 25 during the rotation of the ring 80.
This is carried by gears 83 and driven by gears 84, 85. These gears are all arranged on a carrier 86. The motor 37a drives the gear 86 directly and the gear 85 indirectly.
The gear 85 drives the potentiometer 44 via a reduction gear in such a way that one rotation of the ring 80 causes one rotation of the potentiometer 44. The reference voltage of the potentiometer thus corresponds directly to the rotation of the axis of rotation of the movement of the pin 25. The lighting and projection means are the same as those described with reference to FIGS.
It would also be possible to rebuild this design so that the values would be drawn in other coordinate systems, e.g. B. in parabolic or hyperbolic coordinates. It would suffice to move the ring 80 along an appropriate path.