CS214290B1 - Elektroakustický číslicový priestorový snímač súradníc - Google Patents

Description

214 290 1

Vynález sa týká elektroakustického číslicového priestorového snímače súradníc apatří do oblasti elektroakustických metod snímania súradníc objektov v priestore, kdezdroj akustickej vlny sleduje snímané body a mikrofony svojou polohou určujú súradnúsústavu.

Na snímanie súradníc v priestore sa v súčasnosti používajú dotykové snímače nasta-vované krokováním v smere jednotlivých súradníc osí pomocou servomechanizmov. V oblastielektroakustických číslicových snímačov sa použili doteraz snímacie mikrofony plošné,umiestnené v navzéjom kolmých rovinách alebo válcové mikrofony umiestnené v súradnýchosiach. Nevýhodou dotykových snímačov sú veíké nároky na presnú konštrukciu mnohých sú-častí, pomalá prevádzka obmedzenosl meracieho rozsahu přibližné do'2 metrov. Doterazpoužívané elektroakustické snímače vyžadujú robustná konštrukciu mikrofónov a ich nosní-kov, pričom sa ich rozměry zvačšujú úměrně rozsahu snímaných súradníc. Při rozsahu me-rania řádové jednotiek metrov je konštrukcia lineárnych alebo plošných mikrofónov veímináročná z hlediska dodržania priamosti, resp. rovinnosti. Bodový zdroj akustickéj vlnyrealizovaný pomocou miniatúrneho iskrišla má tiež rad nedostatkov spočívajících v né-hodných mewéteh Mháhy ? výhoja v íiskrišti a v skutočnosti, že toto nepředstavuje ideálnybodový zdroj akustického impulzu, ale sa blíži ideálnemu čiarovému zdrojů konečná malejdížky.

Uvedené nedostatky sú odstránené elektroakustickým priestorovým snímáčom súradnícpodlá vynálezu, ktorého^podstata^je v tom, že nulový mikrofon je umiesítnaný v středetrojrozměrného priestoru a v jeho súradniciach sú umiestnené pravý mikrofon, horný mikro-fon a predný mikrofon, pričom v tomto priestore je pohyblivo umiestnený akustický budičspojený so svorkou budiča. fialej nulový mikrofon je spojený s nulovou svorkou, hornýmikrofon je spojený s prednou svorkou. Mikrofony sú gulové, alebo miniatúrne a akustickýbudič je guíový, alebo miniatúrny zdroj akustického vlnenia.

Tieto mikrofony známým sposobem snímajú okamih dotyku akustickej vlny šíriacej saod guíového zdroja umiestneného v snímanom bode. Z číslicovo měřených dob šírenia vlnyod zdroja k jednotlivým mikrofónom sa vypočítájú hodnoty súradníc.

Použitie guíových mikrofónov dovoluje podstatné zníženie ich rozmerov v porovnanís doteraz používanými lineárnymi, válcovými alebo plošnými. Tým, že sa tieto mikrofonymóžu zmenšil, zvačší sa tým súčasne priestor medzi nimi, kde možno pomocou snímačej son-dy, tj. zdroja akustickej vlny sledoval snímané body. Přitom dosažitelná presnos! výrobytakýchto guíových snímačov, resp. vysielačov-zdrojov je například z piezokeramického ma-teriálu dostatočná pre snímanie s presnoslou o málo menšou ako u dotykových snímačov. V rozsahoch merania řádové jednotiek centimetrov až jednotiek metrov popritom presnoslprevýši možnosti realizovatelných lineárnych a rovinných akustických snímačov.

Na připojených výkresoch je znázorněné usporiadanie elektroakustického snímačapriestorových súradníc podlá vynálezu, kde značí obr. 1 usporiadanie snímača a guíovými 2 214 290 mikrofonmi a guíovým zdrojom akustického impulzu a obr. 2 bloková schéma meracích obvo-dov pře snímač,

Elektroakustický číslicový snímač súradníc podía obr. 1 pozostáva z mikrofónov gu-íového tvaru umiestnených tak, žé ich stredmi prechádzajú osi súradnicovej sústavy zozdroje akustickéj vlny, ktorý má tiež guíový tvar. Pravý mikrofon 22 s pravou svorkou 29určuje prvú súradnú os, predný mikrofon 23 a prednou svorkou 30 určuje druhů súradnúos, horný mikrofon 24 s hornou svorkou 31 určuje tretiu súradnú os, pričem všetky osiprechádzajú stredom nulového mikrofonu 2$ s nulovou svorkou J2. V oktante priestoru,vymedzenom polohou mikrofónov, je pohyblivo uaiestnený akustický budič, t.j. zdroj akus-tickej vlny 33 s manipulačnou rukovaťou 34 přepojený so svorkou budiča 35«

Bloková schéma meracích obvodov na obr. 2 znázorňuje napojenie jednotlivých blokovsnímáča na obvody z obr. 1. Svorka 32 nulového mikrofonu 25 je připojená cez prvý zosil-ňovač 130. prvý komparátor 140. prvý bistabilný klopný obvod 150. prvé hradlo 160 naprvý čítač 170. 3alej svorka 29 pravého mikrofonu 22 je připojená cez druhý zosilňovač 131. druhý komparátor 141. druhý bistabilný klopný obvod 151 a druhé hradlo 161 na dru-hý čítač 171. podobné svorka 30 predného mikrofonu 23 je připojená cez třetí zosilňovač 132. třetí komparátor 142. třetí bistabilný klopný obvod 152 a tretie hradlo 162 na tře-tí čítač 172 & áalej svorka 31 horného mikrofonu 24 je připojená cez štvrtý zosilňovač 133. štvrtý komparátox' 143. štvrtý bistabilný klopný obvod 153 a štvrté hradlo 163 naštvrtý čítač 173« Čítače 170« 171. 172 a 173 sú připojené na procesor 18, ku ktorému sú3alej připojené prvý displej 191. druhý displej 192 a třetí displej 193 a štartovaciasvorka 12. Z procesore 18 je cez zdroj spúšťacích impulzov 21 připojená svorka 35 akus-tického budiča 33. Procesor 18 je 3alej spojený s nulováními svorkami čítačov 170. 171.172 a 173 a výstup je napojený na nastavovacie svorky bistabilných klopných obvodov 150.12i, 122 a 122« Na hradlá 160. 161, 162 a 163 je 3alej připojený generátor hodinovýchimpulzov 20.

Akustický budič 31 guíového tvaru sa umiestni na snímané miesto sledovaného objektuumiestneného v priestore medzi mikrofonmi. Přivedením elektrického impulzu na štartovaciusvorku 12 procesore 18 tento spustí zdroj impulzov 21, ktorý vybudí akustický budič J3.Ten vytvoří akustický impulz, šíriaci sa guíovite na všetky strany. Signál z procesoresúčasne překlopí bistabilné klopné obvody 150. 151. 152. 153 do stavu, pri ktorom hradlá160. 161. 162 a 163 prepúšíajú impulzy z generátore hodinových impulzov 20 do čítačov120, 121, 122 a 12J.

Ke3 dosiahne čelo akustického impulzu aktívny povrch mikrofónov 22, 23. 24 a 25vzniknú na ich výstupných svorkách 2<3, „JO, 21» 22. elektrické signály, ktoré po zosilnenív zosilňovačoch 131. 132, 133 a 130 sa vedú do komparátorov 141, 142, 143 a 140, signálz ktorých překlopí bistabiné klopné obvody 151. 152, 153 a 150 do východiskového stavu,při ktorom hradlá 161. 162. 163 a 160 neprepúšóajú hodinové impulzy z ich generátore 20

Claims (2)

1. 214 290 3 do čítačov 171. 122, 173 a 170. Vtedy sa ukončí zvláál pra každý čítač načítanie impul-zov a výstupné signály čítačov 171. 172. 173 a 170 sa použijú v procesore 18 na vyhod-notenie súradníc. Na displejoch 191. 192 a 193 zobrazia čísla odpovedajúce súradniciamsnímaného bodu. ','·/ Pře potlačenievplyvu ruáivých náhodných akustických signálov sa nfo&amp;e s výhodoupoužil generovanie série akustických impulzov o přesnej frekvencii, najlepáie rezonanč-ně j frekvencii meniča a v obvodech mikrofónov použil úzkopásmové filtre pre túto frek-venciu. Pre menej přesné meranie sa namiesto guíových mikrofónov mSžupouŽil miniatúrnemikrofony a miesto guíóveného elektroakustickáho meniča miniatúrne iskrište alebo inýminiatúrny zdroj akustickej nárazověj vlny. Mikrofony možu byl trvalo upevněné na nosnom ráme, ktorý v případe pótreby možnoumiestnil priamo na tom mieste, kde je objekt, na ktorom budeme robil.merania, čo jevýhodné v prípadoch, ke3 meraný objekt nemažeme alebo nevieme premiestnil. PR.EDMET. VYNÁLEZU

   1. Elektroakustický číslicový priestorový snímač súradníc řádové jednotiek centimetrovaž jednotiek ntetrov je vyznačený tým, že nulový mikrofon (25) je umiestnený v středetrojrozměrného priestoru a v jeho súradniciach sú umiestnené pravý mikrofon (22),horný mikrofon (24) a predný mikrofon (23), pričom v tomto priestore je pohyblivoumiestnený akustický budič (33) spojený so svorkou budiča (35) pričom nulový mikro-fon (25) je spojený s nulovou svorkou (32), pravý mikrofon (22) je spojený s pravousvorkou (29), horný mikrofon (24) je spojený s hornou svorkou (31) a predný mikrofon(30) je spojený s prednou svorkou (30).
2. 2. Elektroakustický číslicový priestorový snímač súradníc pódia bodu 1, vyznačujúci satým, že mikrofony (22, 23, 24 a 25) eú guíové a/alebo miniatúrne, a akustický budič (33) je guíový a/alebo miniatúrny zdroj akustického vlnenia. 2 výkresy