DD212221A1

DD212221A1 - ARRANGEMENT FOR POSITION DETECTION ON A DIGITIZATION OR STRING SYSTEM

Info

Publication number: DD212221A1
Application number: DD24668882A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Leonhardt; Brigitte Uhlig
Original assignee: Tech Hochschule K M Stadt
Priority date: 1982-12-29
Filing date: 1982-12-29
Publication date: 1984-08-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Positionserfassung an einer Digitalisier- oder Zeichenanlage mit Koordinatenmesseinrichtung mittels frei beweglichen ueber ein flexibles Kabel mit der Auswertelektronik verbundenen Cursors. Es ist das Ziel der Erfindung, die x-y-Koordinaten des Fadenkreuzes auf der Suchlupe des Cursors zu ermitteln, gleichzeitig ohne zusaetzliche Winkelmesseinrichtung eine Information ueber die Winkellage des frei beweglichen Cursors zu gewinnen und wenn gewuenscht, dieser Lageinformation noch eineZusatzinfo. zuzuordnen. D. Aufg., eine Anordng. zur Erfassg., Anzeige u. Weiterverarbeitg. der Fadenkreuzposit. einschl. d. Drehrichtg. e. Cursors zu schaffen, wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass zwei Sensoren fuer eine am Digitalisier- oder Zeichenbrett vorhandene Koordinatenmesseinrichtung so auf dem Cursor angeordnet sind, dass die Ermittlung der Fadenkreuzposition und der Winkellage ueber trigonometrische Beziehungen moeglich ist. Messfehler werden durch Verwendung zweier Sensoren verringert. Vorteilhaft ist die Ermittlung der Winkellage ohne zusaetzlichen messtechnischen Aufwand aus den Koordinaten der Sensorenpositionen. Die erfindungsgemaesse Anordnung kommt in grafischen Datenerfassungsplaetzen zum Einsatz.The invention relates to an arrangement for position detection on a digitizing or drawing system with coordinate measuring device by means of freely movable connected via a flexible cable to the electronic evaluation cursor. It is the object of the invention to determine the x-y coordinates of the crosshair on the search magnifier of the cursor, simultaneously gaining information about the angular position of the freely movable cursor without additional angle measuring device and, if desired, adding additional information to this position information. assigned. D. Aufg., Anordng. to Erfassg., Display u. Weiterverarbeitg. the crosshair posit. including d. Drehrichtg. e. To create cursors is achieved according to the invention by arranging two sensors for a coordinate measuring device provided on the digitizing or drawing board on the cursor in such a way that it is possible to determine the crosshair position and the angular position by means of trigonometric relationships. Measurement errors are reduced by using two sensors. Advantageously, the determination of the angular position without additional metrological effort from the coordinates of the sensor positions. The arrangement according to the invention is used in graphic data acquisition locations.

Description

Anordnung zur Positionserfassung an einer Digitalisier- oder ZeichenanlageArrangement for position detection on a digitizing or drawing installation

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft den Aufbau eines durch ein flexibles Leitungsstück mit einer Auswerteeinheit verbundenen Cursors für eine Digitalisier- oder Zeichenanlage mit einer integrierten Soordinatenmeßeinrichtung, wobei Position und Winkellage des Cursors auf einer digital anzeigenden Anordnung ablesbar sind und in einer Speichereinheit zur Weiterverarbeitung mit dem Rechner zur Verfügung stehen*The invention relates to the construction of a connected by a flexible line piece with an evaluation unit cursor for a digitizing or drawing system with an integrated Soordinatenmeßeinrichtung, position and angular position of the cursor on a digitally indicating arrangement are readable and in a memory unit for further processing with the computer stand*

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es sind Anordnungen zur halb- oder vollautomatischen digitalen Erfassung geometrischer Informationen bekannt. Mit Digitalisiergeräten oder Zeichenanlagen können die Koordinaten relevanter Ponkte einer grafischen Darstellung in eine digitale Form gebracht werden, indem die Position eines Meßsensors einer Abtastvorrichtung gemessen wird. Neben frei beweglichen Abtaststiften hat sich auf Grund der besseren Positionsgenauigkeit durch Zuhilfenahme einer Suchlupe mit Fadenkreuz der Cursor als geeignetes Abtastinstrument für grafische Darstellungen, bei denen eine erhöhte Genauigkeit erforderlich ist, erwiesen. Vorzugsweise sind diese als Cursor bezeichneten 'Tastköpfe freibeweglich. Die in letzter Zeit bekannt gewordenen Anordnungen zur Positionserfassung mittels Cursor beruhenArrangements for semi-automatic or fully automatic digital acquisition of geometric information are known. With digitizers or drawing machines, the coordinates of relevant patches of a graphic representation can be brought into digital form by measuring the position of a measuring sensor of a scanning device. In addition to freely movable scanning pins, the cursor has proven to be a suitable scanning instrument for graphic representations, in which an increased accuracy is required due to the better positional accuracy by using a crosshair search magnifier. Preferably, these are designated as cursors' probes freely movable. The recently become known arrangements for position detection by means of cursor based

darauf, daß ein Sensor, entweder durch induktive oder durch kapazitive Spaimungseinkopplung zur Meßwertennittlung benutzt wird (DE-OS 2936975 und DE-OS 2939338). Damit ist es möglich, die Position des !Fadenkreuzes zu "bestimmen. ITicht möglich ist bei diesen Lösungen, gleichzeitig den Verdrehwinkel des frei beweglichen Cursors bezüglich einer iiullage zu erfassen. Fehler, die durch Toleranzen der Meßanordnung, bedingt sind, können bei der Positionsmessung mit einem Sensor nicht verbessert werden.the fact that a sensor, either by inductive or by capacitive Spaimungseinkopplung used for Meßwertdetittlung (DE-OS 2936975 and DE-OS 2939338). It is not possible with these solutions to simultaneously detect the angle of rotation of the freely movable cursor with respect to an axis position a sensor can not be improved.

In der DE-OS 2442668 wird ein Verfahren beschrieben, mit dem eine Information über die Winkellage eines frei beweglichen Tastkopfes gewonnen wird, nachteilig dabei ist jedoch die zusätzlich benötigte Einrichtung zur Erzeugung eines eine Winkelinformation enthaltenden Magnetfeldes mit einer entsprechenden De tekt or einrichtung zinn Ermitteln der Winkelinformation.In DE-OS 2442668 a method is described with which information about the angular position of a freely movable probe is obtained, disadvantageous, however, is the additionally required means for generating a angular information containing magnetic field with a corresponding De tekt or device tin determining the angle information.

Die bekannten technischen Lösungen mit einem Meßsensor haben alle den bereits erwähnten Hachteil, daß keine-Verringerung von Fehlern, die durch üngenauigkeiten im Erfassungssystem bedingt sind, erfolgen kann.The known technical solutions with a measuring sensor all have the above-mentioned Hachteil that no reduction of errors that are caused by üngenauigkeiten in the detection system, can take place.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, die digitale Erfassung der Lage grafischer Strukuren, bestehend aus s-y-Koordinate und Verdrehwinkel durch eine Digitalisier- oder Zeichenanlage mit höherer Meßgenauigkeit zu realisieren*It is the object of the invention to realize the digital detection of the position of graphic structures, consisting of s-y-coordinate and angle of rotation by a digitizing or drawing system with higher accuracy of measurement *

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Erfassung und Anzeige von Punktkoordinaten und Winkelinformatiönen an einer Digitalisier- oder ZeL chenanlage, die mit einer Eoordinatenmeßeinrichtung ausgerüstet ist, zu schaffen, die auch eine Weiterverarbeitung der digitalisierten Werte in einem Rechner gestattet. Die Digitalisier- oder Zeichen-The invention has for its object to provide an arrangement for detecting and displaying point coordinates and Winkelinformatiönen on a digitizing or ZeL chenanlage, which is equipped with a Eoordinatenmeßeinrichtung to create, which also allows further processing of the digitized values in a computer. The digitizing or drawing

anlage wird dazu mit einem Cursor ausgerüstet, der 'freibeweglich durch, ein dünnes Kabel mit der Auswertelektronik verbunden ist.To do this, the system is equipped with a cursor that is freely movable through and a thin cable is connected to the evaluation electronics.

Erfiiidungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei elektrisch abgeschirmte Meßsensoren für die Koordinatennießeinheit mit beliebigem Abstand voneinander und elektrisch abgeschirmt auf einem Cursor angeordnet sind* Der Cursor ist ausgerüstet mit einer Suchlupe zur Verbesserung der Positioniergenauigkeit, in deren Mitte sich ein Fadenkreuz befindet, das auf der Verbindungsgeraden vorzugswiese in der Mitte· zwischen beiden Meßsensoren liegt. Die Positionen der Meßsensoren werden mittels einer Steuereinheit und einer mit dieser verbundenen elektronischen Sensοrenumsehalteinheit, der die Meßsensor eneinhe.it en nachgeordnet sind, in einer darauffolgenden Koordinatenmeßeinheit sequentiell gemessen. Zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften werden dem Cursor Impedanzwandler nachgeschaltet. Die Meßwerte werden einer der Koordinatenmeßeinheit nachgeschalteten Recheneinheit zugeführt, die die Position des Fadenkreuzes und den Verdrehwinkel des Fadenkreuzes über einfache geometrische Beziehungen aus den Positionen der Meßsensoren ermittelt. Mitteis Schaltsensor am Cursor wird die fortlaufende automatische Messung und digitale Anzeige der aktuellen Werte initialisiert und durch einen weiteren Schaltsensor nach erfolgter Positionierung des Fadenkreuzes über einem geometrischen Element der Zeichnung die Abspeicherung von Koordinaten und Winkel in einem an die Recheneinheit angeschlossenen Positionswertspeicher ausgelöst, dem eine Ausgabeeinheit nachfolgt. Als Positionsanzeige hat die LCD-Anzeige den Vorzug. Durch Anordnung weiterer Sensoren oder entsprechende liutzung eines Cursortastensensorenfeldes können andere Betriebsarten wie z.B. Digitalisieren mit Zeit- oder TJegautomatik gewählt werden. Das Cursortastensensorenfeld ist darüberhinaus zur Feineinstellung der Fadenkreuzposition oder zur Kodierung von Makros nutzbar.According to the object, the object is achieved in that two electrically shielded measuring sensors are arranged for the Koordinatennießeinheit with any distance from each other and electrically shielded on a cursor * The cursor is equipped with a magnifier to improve the positioning accuracy, in the middle of which a crosshair is on the connecting line preferably lies in the middle between both measuring sensors. The positions of the measuring sensors are sequentially measured in a subsequent coordinate measuring unit by means of a control unit and an electronic sensor redirecting unit connected thereto, downstream of which the measuring sensors are connected. To improve the electrical properties of the cursor impedance converter downstream. The measured values are fed to a computing unit connected downstream of the coordinate measuring unit, which determines the position of the crosshair and the angle of rotation of the crosshairs by means of simple geometric relationships from the positions of the measuring sensors. Mitteis switching sensor on the cursor, the continuous automatic measurement and digital display of the current values is initialized and triggered by another switch sensor after positioning the crosshairs over a geometric element of the drawing, the storage of coordinates and angles in a connected to the arithmetic unit position value memory, the output unit follows. As a position indicator, the LCD display has the advantage. By arranging further sensors or corresponding use of a cursor field sensor field, other modes such as e.g. Digitizing with time or TJegautomatik be selected. The cursor button sensor field can also be used to fine-tune the crosshair position or to encode macros.

Ilit Auslösung eines Sensors des Cursortastensensorenfeldes wird das kodierte Signal an die Steuereinheit geleitet, de-When a sensor of the cursor field sensor field is triggered, the coded signal is sent to the control unit, which

kodiert und direkt an die Recheneinheit weitergebildet, wo eine Verknüpfung der Lageiniorsation des Fadenkreuzes mit der 'Tasteninformation stattfindet und diese Information gemeinsam mit der berechneten Fadenkreuzposition zur Weiterverarbeitung in der Ausgabeeinheit bereitgestellt wird* Die laufende Messung zweier Meßsensorpositionen bringt außer der Möglichkeit der Winkelbestimmung noch den Vorteil, daß technologisch bedingte Fehler des Erfassungssystems bei der Berechnung der Fadenkreuzposition im allgemeinen verringert werden und damit die durchschnittliche Erfassungsgenauigkeit verbessert wird. Dafür gelten die Beziehungen:coded and further developed directly to the arithmetic unit, where a linking of Lageiniorsation the crosshairs with the 'key information takes place and this information is provided together with the calculated crosshair position for further processing in the output unit * The current measurement of two Meßsensorpositionen brings besides the possibility of determining the angle still the advantage in that technology-related errors of the detection system in the calculation of the reticle position are generally reduced and thus the average detection accuracy is improved. The relationships are valid for this:

ι +J.ι + J.

ί_τϊ,=— — - ι? Fehler der Fadenkreuzpositionί_τϊ= - - - ι? Error of crosshair position

in 3>Richtungin 3> direction

,+x, X +

^- f. ρ Fehler der Fadenkreuzposition ^ - f. ρ Error of the crosshair position

y~ in j-Richtung y ~ in the j direction

Der Fehler der berechneten FadenkreLizposition ist zwar noc größer als der kleinere der beiden Meßfehler, aber auch kleiner als der größere Meßfehler. Lm günstigsten Fall kann er sich aufheben.Although the error of the calculated FadenkreLizposition is noc greater than the smaller of the two measurement errors, but also smaller than the larger measurement error. In the best case he can save himself.

Die Auflösung wird technisch durch die Eoordinatenmeßeinrichtung bestimmt.The resolution is technically determined by the Eoordinatenmeßeinrichtung.

Ausführungsbeispielembodiment

m Ausführungsbeispiel wird der Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung zur Positionserfassung an einer Seichenanlage mit Koordinatenmeßeinrichtung dargestellt. Die Anordnung kaiin ebenfalls in einer nur zum Digitalisieren vorgesehenen Erfassungseinrichtung verwendet werden. Im Rahmen der Zeichenanlage stellt sie ein Manipulationselement von mehreren möglichen dar. · ' Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:m embodiment, the use of the arrangement according to the invention for position detection is shown at a Seicheanlage with coordinate. The arrangement may also be used in a detection device to be digitized only. As part of the drawing installation, it represents a manipulation element of several possible. The accompanying drawings show:

Fig.1: Struktur der Anordnung zur Positionserfassung mittels CursorFig.1: Structure of the arrangement for position detection by means of cursor

Fig.2: Prinzipieller Aufbau des Cursors Fig.3: Geometrie der AnordnungFig.2: Basic structure of the cursor Fig.3: Geometry of the arrangement

Figur 2 zeigt den freibeweglichen Cursor mit einem flexiblen Verbindungskabel 14 und zwei mit dem Fadenkreuz der Suchlupe 10 auf einer Verbindungsgeraden G liegenden Meßsensoren 11.1 und 11.2. Im Griffbereich liegen der Schaltsensor 1 für die laufende Messung und der Schaltsensor 12 zur elektrischen Arretierung des Meßwertes. Im Griff- und Sichtbereich des Bedieners sind weiterhin eine Positionsanzeige 9 für x-y-Koordinate und Verdrehwinkel und ein Cursortastensensorenfeld 19 ang geordnet. Fig. 1 zeigt die Bestandteile der Positionserfassung in ihrem Zusammenwirken. Gemäß Fig. 1 i,vird über einen Schaltsensor 1 die Betriebsbereitschaft des Cursors zur Positionsermittlung signalisiert und hergestellt. Über eine Steuereinheit 2 und eine Sensοrenumsehalteinheit 3 werden die beiden Meßsensoreneinheiten 4»1 und 4.2 sequentiell mit der Koordinatenmeßeinheit 5 in Verbindung gebracht. Voraussetzung zur Gewinnung eines Meßwertes ist, daß die Meßsensoren 11.1 und 11.2 Meßwerte an die Meßsensoreneinheiten 4.1 und 4.2 liefern, d.h. daß der Cursor auf die Fläche des Erfassungsgerätes aufgelegt wurde. Von der Koordinatenmeßeinheit werden die Positionen der Meßsensoren ermittelt und die Daten einer Recheneinheit 6 zugeführt. Dort erfolgt die Ermittlung der Lage des Fadenkreuzes aus den Differenz en Δ χ undAy der gemessenen Koordinaten der Meßsensoren 11.1 und 11.2* Die Berechnung der Position P^ des Fadenkreuzes erfolgt nach den Besiehungen (siehe Fig. 3):Figure 2 shows the freely movable cursor with a flexible connection cable 14 and two with the crosshairs of the search magnifier 10 lying on a connecting line G measuring sensors 11.1 and 11.2. In the grip area are the switch sensor 1 for the current measurement and the switch sensor 12 for the electrical locking of the measured value. In the grip and field of view of the operator are still a position indicator 9 for x-y coordinate and angle of rotation and a cursor field sensor array 19 ordered. Fig. 1 shows the components of the position detection in their interaction. According to FIG. 1 i, the operational readiness of the cursor for position determination is signaled and produced via a switching sensor 1. By means of a control unit 2 and a sensor circumference holding unit 3, the two measuring sensor units 4 »1 and 4.2 are connected in sequence to the coordinate measuring unit 5. The prerequisite for obtaining a measured value is that the measuring sensors 11.1 and 11.2 deliver measured values to the measuring sensor units 4.1 and 4.2, i. that the cursor was placed on the surface of the detection device. From the coordinate measuring the positions of the measuring sensors are determined and the data supplied to a computing unit 6. There, the determination of the position of the crosshairs from the differences en Δ χ and Ay of the measured coordinates of the measuring sensors 11.1 and 11.2 * The calculation of the position P ^ of the crosshairs takes place after the Besiehungen (see Fig. 3):

χ-ς,= 3Cj+ ^L* mit Ax = ^2~^X1χ-ς, = 3Cj + ^ L * with Ax = ^ 2 ~ ^X 1

" 2-"2-

und die Berechnung des Verdrehwinkels nach der Beziehung:and the calculation of the twist angle according to the relationship:

«: = arctan -^- und des Anstieges -^ der Geraden G. Unter der Voraussetzung, daß das Fadenkreuz nicht in der Mitte der durch die Meßsensoren 11.1 und 11.2 begrenzten Strecke angeordnet ist, muß das Teilungsverhältnis neu bestimmt werden.«: = Arctan - ^ - and the ascent - ^ of the line G. Assuming that the crosshairs are not located in the middle of the limited by the measuring sensors 11.1 and 11.2 distance, the division ratio must be redetermined.

Die Berechnungsergebnisse werden in die entsprechenden Zellen des Positionswertspeichers 7 eingeschrieben und dessen Inhalt auf der Positionsanzeige 9 dargestellt. Als Anzeigeelemente werden LCD-Anzeigen verwendet. Wurde ein Punkt der abzutastenden grafischen Darstellung mit dem fadenkreuz der Suchlupe 10 identifiziert, so wird durch Betätigung des Schaltsensors 12 ein Signal an die Steuereinheit 2 übertragen, das wiederum über ein Signal der Recheneinheit 6 die Übergabe der in den Positionswertspeieher 7 eingeschriebenen aktuellen Werte an die Ausgabeeinheit 8 mitteilt. Yon dort stehen nur die Meßergebnisse zur Weiterverarbeitung bereit, die elektrisch durch Auslösung von Schaltsensor 12 arretiert wurden. Ist zusätzlich ein Element des Cursortastensensorfeldes 13 betätigt, geht ein der Taste entsprechend codiertes Signal an die Steuereinheit 2. Diese gibt ihrerseits ein Signal an die Recheneinheit 6. Alle darauffolgend gewonnenen Positionswerte werden im Falle der Weitergabe an die Ausgabeeinheit 8 mit der Information des Cursortastensensorenfeldes 13 modifiziert. Diese kann sein: eine manuelle Peineinstellung der Padenkreuzposition oder das Hinzufügen eines ausgewählten Makros oder eine Veränderung der Betriebsart, die der Steuereinheit mitzuteilen ist.The calculation results are written in the corresponding cells of the position value memory 7 and its contents are displayed on the position indicator 9. The display elements used are LCD displays. If a point of the graphic representation to be scanned has been identified with the crosshairs of the search magnifier 10, a signal is transmitted to the control unit 2 by actuation of the switching sensor 12 which, in turn, transmits via a signal of the arithmetic unit 6 the transfer of the current values written into the position value spinner 7 to the control unit 2 Output unit 8 tells. Yon there are only the measurement results ready for further processing, which were locked electrically by triggering of switching sensor 12. If, in addition, an element of the cursor box sensor field 13 is actuated, a signal corresponding to the key is sent to the control unit 2. This, in turn, sends a signal to the arithmetic unit 6. All subsequently obtained position values become in the case of transfer to the output unit 8 with the information of the cursor box sensor panel 13 modified. This may be: a manual ping adjustment of the crosshair position or the addition of a selected macro or a change in the mode of operation to be communicated to the control unit.

Claims

invention claim

Arrangement for position detection on a digitizer or calibration system with a known coordinate measuring device for determining the position of a geometric image on a work surface by means of a crosshair on a search magnifier and the rotation angle, arranged on a freely movable cursor connected to the evaluation electronics, wherein coordinates and angles of the crosshair can be read on a position-indicating arrangement and are available for further processing, characterized in that two electrically shielded measuring sensors (11.1 and 11.2) are arranged at any distance from each other on a cursor and on their connecting line G, preferably at the same distance from the Measuring sensors (11.1 and 11.2), the crosshairs of a search magnifier (10) is located, and that a switching sensor (1) with a control unit (2) is connected and this is an electronic sensor switching unit (3) connected downstream of the white cal measuring sensor units (4.1; 3.2), which are connected to measuring sensors (11.1; 11.2), the sensor Umsehalteinheit (3) are arranged and further connected to a Koordinatenmeßeinheit (5), which measures the positions of the measuring sensors (11.1, 11.2) sequentially and prepares these measurements of a downstream processing unit (β) supplies, which determines the position of the crosshairs (P ₇ ) and the angle of rotation of the crosshairs (oc) from the measured positions (P ₀ .. and Pg ₂ ^ ^ ^he measuring sensors (11.1, 11.2) and in a downstream . PositionSpe spierher (7) stores, from where the positions on a downstream position indicator (9) come to the display and go to triggering a switching sensor (12) in an output unit (8).

For this

2 sheets of drawings