DE2943439A1 - Anordnung zur bestimmung einer position auf der oberflaeche eines koerpers - Google Patents
Anordnung zur bestimmung einer position auf der oberflaeche eines koerpersInfo
- Publication number
- DE2943439A1 DE2943439A1 DE19792943439 DE2943439A DE2943439A1 DE 2943439 A1 DE2943439 A1 DE 2943439A1 DE 19792943439 DE19792943439 DE 19792943439 DE 2943439 A DE2943439 A DE 2943439A DE 2943439 A1 DE2943439 A1 DE 2943439A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- signals
- transducer
- signal
- arrangement according
- waves
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/48—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
- G01S5/30—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
- 7 Patentanwälte 2 9 4 3 A 3
Dipl-Ing Dipl.-Chem. Dipl-Ing.
E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser
Frnr. bergeistrasse 19
8 München 60
Unser Zeichen; C 3257 30.Oktober 1979
THE CHARLES :; i'ARK DRAPER LABORATORY, Inc.
Cambridge, Massachusetts, V.St.A.
Anordnung zur Bestimmung einer Position auf der Oberfläche eines Körpers
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Anordnung zur Bestimmung einer Position in einem zweidimensionalen
Koordinatensystem und insbesondere zur Bestimmung einer
Position auf einer Oberfläche unter Verwendung elektromagnetischer Felder von sich ausbreitenden elastischen
Wellen in einem Verzögerungsmedium.
Es ist oft erwünscht,eine Position auf einer Oberfläche
bezüglich eines darauf befindlichen Bezugspunkts festzustellen, wobei die Position häufig in zwei Koordinaten
angegeben wird. Beispielsweise soll oft die Position auf einer ebenen Oberfläche bezüglich eines Ursprungsbezugspunkts
angegeben werden, so daß die Position in zwei Koordinaten, beispielsweise einer X-Koordinate
und einer Y-Koordinate, angegeben werden kann. Solche Positionsbestimmungen werden in graphischen Datenverarbeitungsgeräten
benötigt, in denen die Position eines Schreib-Schw/Ba
030021/0665
— σ —
Stifts bezüglich einer festen Gruppe von Bezugskoordinaten
bestimmt wird, wenn der Schreibstift über die Bezugsoberfläche bewegt wird. Solche Geräte, die auch als Schreibtafeln
bekannt sind, ermöglichen dem Benutzer, graphische Punkte in digitaler Form auszudrücken und ihren Dateninhalt
direkt für die Wiedergabe auf dem Bildschirm eines Datenverarbeitung:,
terminals abzuspeichern.
Ein Beispiel eines solchen Geräts zur Digitalisierung von
Koordinaten ist in der US-PS 3 648 277 beschrieben; bei
diesem Gerät wird eine örtliche Magnetenergiequelle benutzt, die in Bezug auf eine Drahtmatrix angeordnet ist, wobei
jeder der Drähte der Matrix in einer gemeinsamen Verzögerungsleitung endet. Solche Drahtmatrizen werden auch in weiteren
ähnlichen Systemen benutzt, wie sie in den US-PSei 3 767 858,
3 851 097 und 3 886 311 beschrieben sind. In allen diesen Systemen wird eine Gittermatrix aus getrennten Drähten benutzt,
die dicht bei der Oberfläche oder in der Oberfläche angebracht sind, auf der eine Position bestimmt werden soll.
Das Auflösungsvermögen und die Genauigkeit einer solchen Positionsbestimmung ist dabei durch deiAbstand der Drähte
begrenzt. Die Verwendung einzelner Drähte in einer Matrixanordnung
erfordert außerdea ein äußerst genaues Anbringen
der Drohte, was die Schwierigkeiten und die Kosten der Herstellung vergrößert; die auftretenden Probleme treten
besonders bei der Herstellung kleiner zweidimensionaler
Positionsbestimmungsanordnungen in Erscheinung, die ein
sehr hohes Auflösungsvermögen erfordern.
RIn weiteres derzeit verfügbares GerMt,
wird von der Firma Tectronics, Inc.
als Zeichentafel Modell-Nr. 59 43/54 hergestellt
und vertrieben; bei dieser Zeichentafel wird eine Matrix aus Drähten in der oben erörterten Weise
verwendet.
030021/0665
Im Hinblick auf die Grenzen des Auflösungsvermögens und die Genauigkeit solcher Geräte ist es erwünscht,
ein Gerät zu schaffen, bei dem eine kontinuierliche Positionsbestimmung mit einem wesentlich höheren
Auflösungsvermögen erzielt werden kann, wobei ein Aufbau verwendet wird, bei dem keine komplizierte
Matrix aus einzelnen Drähten erforderlich ist, die genau in den X- und Y-Koordinatenrichtungen unter Aufwendung
hoher Herstellung \osten ausgerichtet werden müssen.
Eine weitere Lösung ist in der US-PS 3 838 212
beschrieben. Bei dem in dieser Patentschrift beschriebenen Gerät wird ein Schreibstift verwendet, der
einen Funken erzeugt, der an seinem Ort eine Schallenergie-Schockwelle mit kurzer Anstiegszeit hervorruft.
Die Schockwelle breitet sich durch die Luft aus, und längs der X- und Y-Koordinaten angebrachte
Empfänger sprechen auf die Vorderflanke der sich durch die Luft fortpflanzenden Schockwelle an, so daß ein
Anzeigewert für die verstrichene Zeit zur Bestimmung der X- und Y-Koordinaten erzeugt wird.
In der US-PS 3 156 766 ist ein Sonar-Fernschreiber
erläutert, bei dem von einer Glasplatte Gebrauch gemacht wird und der einen Schreibstiftwandler erfordert,
der an einer zu bestimmenden Position mit der Glasplattenoberfläche in Kontakt steht. Mit
den Rändern der Glasplatte in Kontakt stehende Gruppen piezoelektrischer Kristalle stellen die Ankunft
eines mechanischen Impulssignals fest, das
030021 /0685
am Schreibstift erzeugt wird, damit die Schreibstiftposition aus den Laufzeiten des mechanischen Impulssignals zu jeder
Gruppe bestimmt wird. In der US-PS 3 134 899 ist ein ähnliches
System beschrieben, bei dem Gruppen piezoelektrischer Kristalle jeweils mit einem impulsförmigen Signal erregt werden
und bei dem die Ankunft der mechanischen Impulssignale festgestellt wird, die in der Platte bei einem an der zu
bestimmenden Position mit der Plattenoberfläche in Kontakt stehenden DeteJi'-orwandler induziert werden. Die Laufzeiten
der mechanischen Impulssignale gestatten dann die Bestimmung der Position des Detektorwandlers.
Die Systeme, die in den US-PSen3 156 766 und 3 134 899
beschrieben sind, erfordern die Anwendung mechanisch induzierter Impulssignale, die das Auflösungsvermögen und die
Genauigkeit der Positionsbestimmungen auf Grund mechanischer Einschränkungen der Geometrie des Schreibstifts und auf
Grund von Unregelmässlgkeiten der Plattenoberfläche beeinflussen. Außerdem besteht auf Grund des Kontaktdrucks
des Schreibstiftwandlers die Neigung, mehrere Schwingungstypen der mechanisch induzierten Impulssignale in der
Platte 2u induzieren, deren Feststellung bei kurzen Laufzeiten
schwierig ist. Außerdem ist es nicht möglich, ein einzelnes kontinuierliches Schwingungssignal des Längsschwingungstyps
in den Systemen gemäß den beiden zuvor genannten USA-Patentschriften zu erzeugen, was die Fähigkeit
solcher Systeme, Impulse mit geringer Streuung zu erzeugen, stark beeinträchtigt. Der ständige Kontakt zwischen
dem sich bewegenden Schreibstift und der Plattenoberfläche
führt zu einer Abnützung dieser Oberfläche und beeinflußt die Fähigkeit, saubere mechanische Impulssignale in dem Material
Ü30021 /06ÖS
29Λ3Α39
zu induzieren. Die Kosten solcher Systeme scheinen relativ hoch zu sein, da in ihnen eine große Anzahl piezoelektrischer
Wandler benötigt wird; solche Wandler erfordern auch einen Betrieb mit der gleichen elektrischen Phase, was zu einem
schwierigen Problem bei der Herstellung und beim Zusammenbau
führt.
Außerdem erfordemdie mechanisch induzierten Signale einen direkten Kontakt zwischen dem Schreibstift und der Platte.
In AnwendungsfiU"1 -^n, in denen es erwünscht ist, ein auf
einem Material mit niedriger Schalleitfähigkeit, beispielsweise auf einer Gummiplatte oder einem Teppich, vorhandenes
Muster zu digitalisieren, ist es nicht möglich, mechanische Wellen zu induzieren, wenn beispielsweise die Gummiplatte
auf der Glasplatte zwischen dem Schreibstift und der Glasplattenoberfläche angebracht wird.
Nach der Erfindung wird in einer beispielsweise für die Verwendung mit einer ebenen Oberfläche angepaßten X-Y-PositionsbeStimmungsanordnung
eine Platte aus einem Material angewendet, in der elektromagnetische Felder aufrechterhalten werden können, die sich ausbreitenden
elastischen Wellen zugeordnet sind; ferner wird ein Wandler verwendet, der dicht bei der Oberfläche bewegt werden kann
und dessen Position bestimmt werden soll. Zwei Vorrichtungen zur Erzeugung ebener Wellen sind längs der Xr- und Y--Koordinaten
angeordnet und überschneiden sich an einem Ursprungs-Bezugspunkt. Durch Anregen dieser Vorrichtungen werden
ebene elastische Wellen erzeugt, denen in der Platte sowohl in der X-Richtung als auch in der Y-Richtung
elektromagnetische Felder zugeordnet sind. Der bewegliche Empfangswandler, der als effektive Punktquelle wirkt,
stellt die Anwesenheit der elektromagnetischen Felder fest,
030021/0665
die jeder der ebenen Wellen zugeordnet sind, wenn diese am Ort des Empfangswandlers vorbeilaufen. Wenn die elastischen
Wellen in Form von Impulsen vorliegen, ergeben die Laufzeiten der ebenen Wellen von der Erzeugung zu ihrer
Feststellung am Empfangswandler einen Meßwert für die Abstände zwischen dem Empfangswandler und jeder der Koordinatenachsen.
Vienn die elastischen Wellen in Form von kontinuierlichen WeLlen vorliegen, ergibt die relative
Phase zwischen den empfangenen und den erzeugten elektromagnetischen Feldern einen Meßwert für diese Abstände.
Die Ränder der Platte sind entsprechend abgeschlossen, damit Reflexionen der elastischen Wellen an diesen Rändern
im wesentlichen eliminiert werden.
Die Anordnung zur Positionsfeststellung in einem X-Y-Koordinatensystea
ermöglicht praktisch ein unbegrenztes
Auflösungsvermögen, und sie kann unter Aufwendung vernünftiger Kosten hergestellt werden. Der Empfangswandler
kann so ausgebildet werden, daß er ohne Berührung der Oberfläche der Platte arbeitet*
Die Erfindung -wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber
erläutert* Es zeigen:
eine teils perspektivische teils als Blockschaltbild
ausgeführte bevorzugte Ausfuhrungsform der
Erfindungf
Fig.2 eine teils als Draufsicht teils als Blockschaltbild
ausgeführte weitere Ausführungsforis der Erfindung xmd
030021/066S
Fig.3 eine AlternativausfUhrung eines Teils der in Fig.1
dargestellten Anordnung, die zur Kompensation von Temperaturänderungen geeignet ist.
Eine bevorzugte AusfUhrungsform der Erfindung für die
Verwendung bei einer ebenen Oberfläche ist in Fig.1 dargestellt. Wie in dieser Figur zu erkennen ist, ist die
ebene Oberfläche von einer Platte 10 aus magnetostriktivem
Material, beispielsweise ferromagnetischem Material, gebildet, die an ihren Rändern mit einem geeigneten Schwingungsdämpfungsmaterial
11, beispielsweise mit Dämpfungsgummi,
versehen ist, damit Reflexionen einer elastischen Welle an den von den Rändern gebildeten Unstetigkeitsstellen verhindert
werden. Längs rechtwinklig zueinander verlaufenden Rändern der Platte erstrecken sich Vorrichtungen zur Erzeugung
ebener Wellen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel einfache Drahtschleifen sein können, die ohne
Berührung der Oberfläche 10 dicht bei dieser so verlaufen, daß sie sich an einem Uberkreuzungsbereich überschneiden,
der als Ursprungsbeaugspunkt 11O" angegeben ist. Ein Empfangswandler 14, der eine dicht bei der Oberfläche 10 ohne Berührung
angebrachte Spule sein kann, ist in Bezug auf die Plattenoberfläche 10 beweglich angeordnet; die Position
dieses Empfangswandlers soll bestimmt werden. Wenn die Ausrichtung der eine elastische ebene Welle erzeugenden
Vorrichtung 12 der Y-Achse und die Ausrichtung der eine elastische ebene Welle erzeugenden Vorrichtung 12 der Y-Achse
und die Ausrichtung der eine elastische ebene Welle erzeugenden Vorrichtung 13 der X-Achse entspricht, kann
die Position des tfmpfangswandlers 14 in X- und Y-Koordinaten-
030021 /0665
abständen in Bezug auf den Ursprungspunkt "O" ausgedrückt
werden. Eine mittels eines Startschalters 20 aktivierte elektrische Signalquelle 15 wird dazu benutzt, Signale
zur Anregung der Drahtschleifen 12 und 13 in einer durch
den Multiplexer 16 multiplexierten Weise zu liefern, so daß durch diese Anregung ebene elastische Wellen erzeugt werden,
denen elektromagnetische Felder zugeordnet sind; die ebenen
Wellen wandern auf Grund der Magnetostriktion in der ferromagnetischen
Platte. Die den die ebenen Wellen erzeugenden Drahtschleifen 12 und 13 zugeführten Signale können Impulse oder
kontinuierliche Schwingungssignale sein; aus Gründen der Klarheit wird bei der vorliegenden Beschreibung davon
ausgegangen* dafl die Quelle 15 impulsförmige Signale
liefert. Eine Vormagnetisierung kann dadurch geschaffen werden, daß dem impulsförmigen Signal ein Gleichstromsignal
überlagert wird, oder daß längs der Drahtschleifen lange Pennanentniagnetstreifen verwendet werden.
Auf Grund der Erregung der Drahtschleifen 12 und 13
werden ebene elastische Wellen erzeugt* die in der X-Richtung
bzw. in der Y-Richtung wandern, wie Fig.1 zeigt. Beim Vorbeilaufen Jeder ebenen Welle am Empfangswandler
14 stellt dieser Empfangswandler die Anwesenheit der den Wellen zugeordneten elektromagnetischen Felder
fest und liefert an seinem Ausgang ein elektrisches Signal.
Die Laufzeit der ebenen Wellen von den Brahtschleifen
12 und 13 zum Empfangswandler 14 ist ein Maß für die
dazwischenliegenden X-und Tf-KoordinatenabstMnde., Diese
Abstände können beispielsweise mit Hilie von zwei Zeit*
interval!zählern 17 und 18 bestimmt werden. Das zur Anregung der Drahtschieife 12 verwendete Iispulssignal aus
Quelle 13 wird dem Starteingang des ZMhlers 17
D30021/06SS
während das zum Anregen der Drahtschleife 13 verwendete
Signal dem Starteingang desZählers 18 zugeführt wird. Die multiplexierten Ausgangssignale des Empfangswandlers
14 werden den Stoppeingängen der Zähler 17 und 18 zugeführt,
damit deren Zählvorgänge angehalten werden. Die Zählerausgangssignale repräsentieren dadurch die von den
elastischen ebenen Wellen durchlaufenen X-und Y-Strecken, so daß dadurch die X-und Y-Positionen in Bezug auf den
Ursprungspunkt "0" bestimmt werden. Die Zähler 17 und 18 können daraufhin in bekannter Weise wieder zurückgestellt
werden, wie symbolisch durch RUckstellschalter 21 und 22 angegeben ist; dieser RUckstellvorgang kann auf Wunsch
entweder manuell oder automatisch durchgeführt werden.
Da die von den Drahtschleifen 12 und 13 erzeugten ebenen Wellen kontinuierlich vom Ursprungspunkt längs der entsprechenden
Ränder der Platte 10 entsprechend ihrer Koordinate ausgehen, ist das Auflösungsvermögen des Systems praktisch
unbegrenzt, und die Feststellung kontinuierlicher Positionsänderungen des Empfangswandlers 14 in Bezug
auf die Oberfläche ist möglich.
Die in Fig.1 dargestellte AusfUhrungsform wird zwar im
Zusammenhang mit der Verwendung eines mit Impulsen arbeitenden Systems beschrieben, doch ist es auch möglich,
mit kontinuierlichen Schwingungssignalen zum Anregen
der Drahtschleifen 12 und 13 zu arbeiten, damit kontinuierliche elastische ebene Wellen erzeugt werden. Die Abstände
können darin dadurch bestimmt werden, daß die Phasen der empfangenen Signale im wesentlichen so miteinander verglichen
werden, wie in der US-PS 3 035 762 beschrieben ist.
Der radiale Abstand vom Ursprungspunkt zum Empfangswandler, der in Fig.1 als Abstand ρ angegeben ist, kann
030021/0885
daraufhin unter Anwendung bekannter Rechenverfahren durch
Berechnen des Werts VX + Y bestimmt werden. Außerdem kann
der in Fig.1 angegebene Winkel θ aus den Meßwerten an den X
und Y-Koordinaten durch eine entsprechende Berechnung des Werts tan" X/Y berechnet werden.
Der radiale Ab;:. Land ρ kann auch direkt bestimmt werden,
ohne daß es nüxxr: ist, die obige Quadratwurzelberechnung
durchzuführen, indem am Ursprungspunkt 11O" nach Fig.2
ein Sendewandler 23 des gleichen Typs wie der Empfangswandler 14 angebracht wird, und indem dieser Sendewandler
23 mit einem entsprechenden Inipulssignal oder
einem kontinuierlichen Schwingungssignal mit geeigneter Multiplexierung mit den Signalen zur Erzeugung ebener
Wellen angeregt wird. Das Anregen eines solchen Sendewandlers führt zu einer sich in allen Richtungen ausbreitenden
elastischen Welle, der in der ferromagnetischen
Platte elektromagnetische Felder zugeordnet sind; die Anwesenheit dieser Felder kann ύόιβ Empfangswandler 14 festgestellt
werden, wenn sie sich an dieses vorbe!bewegen.
Dieser Betrieb ermöglicht eine direkte Bestimmung des Abstandes zwischen den Wandlern 23 und 14. Der Abstand
repräsentiert dann direkt den gewünschten radialen Abstand ρ ohne daß die oben erläuterte Quadratwurzelberechnung durchgeführt
werden muß· Die zuletzt genannten Positionen
müssen trotzdem noch festgestellt werden, damit der Winkel β gemäß den cb igen Erläuterungen bestimmt werden
kann, falls dies erwünscht ist. Die Position des Empfangswandlers 14 kann also entweder in kartesischen Koordinaten
(X, Y) oder in Polarkoordinaten ( P ,θ) bestimmt werden.
In Fig.3 ist eine modifizierte Anordnung dargestellt,
die eine Kompensation von Teraperaturänderunge-n ergibt,
dir* die Positions bestimmung auf Grund von Schwankungen
030021/oees
der Ausbreitungsgeschwindigkeit der ebenen Wellen in der
Anordnung beeinflussen. Wie in Fig.3 zu erkennen ist, sind an den den Treiberwandlern 12 und 13 gegenüberliegenden
Rändern der Fläche 10 zusätzliche Empfangswandler 24 und 25 für ebene Wellen angebracht. Die Positionsbestimmung
unter Verwendung der ebenen Wellen, die von den Treiberwandlern Λ? und 13 erzeugt werden, kann an Hand ihrer
Laufzeiten von den Wandlern 12 und 13 zum Wandler 14
und zu den Wandlern 24 und 25 erfolp ■. Nach Fig.3 kann
die X-Koordinatenposition beispielsweise aus dem Verhältnis
der Laufzeit t. vom Wandler 12 zum Wandler 14 zur Gesamtlaufzeit
t. + tp vom Wandler 12 zum Wandler 24, d.h.
aus dem Verhältnis t^/Ct. + tp), bestimmt werden. Ein
ähnliches Verhältnis besteht für die Messung der Y-Koordinate. Wenn sich die Temperatur ändert, nind die
prozentualen Änderungen der Laufzeit t,. und der Gesamtlaufzeit
t + tp gleich, so daß das Verhältnis dieser
Größen auch bei Vorliegen solcher Temperaturänderungen konstant bleibt. Eine ähnliche Berechnung mit einor Kompensation
von Änderungen der Ausbreitungsgeschwindigkeit (beispielsweise auf Grund von Temperaturänderungen)
ist in der US-PS 4 028 619 beschrieben.
Es sind hier zwar verschiedene Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung beschrieben worden, doch können ohne
weiteres im Rahmen der Erfindung Abänderungen vorgenommen werden. Beispielsweise können die Treiber- und
Empfangswandler einen periodischen Aufbau haben. Das Verzögerungselement ist zwar als ein magnetostriktives
Material unter Anwendung der elektromagnetischen Kopplung beschrieben worden, doch soll dies keine Einschränkung auf
ein solches Material oder auf ein solches Kopplungsverfahren darstellen. Beispielsweise können auch leitende
Materialien verwendet werden, in denen der Umsetzungsvorgnng auf Lorentzkräf ten beruht. Außerdem kann eine
030021 /06S5
elektrostatische Umsetzung zur Erzeugung elektrostatischer ebener Wellen in piezoelektrischen Materialien oder zur
Erzeugung magnetostatischer ebener Wellen in magnetischen Materialien angewendet werden, wie in der Technik bekannt
ist. In allen Fällen sind den sich ausbreitenden Signalen elektromagnetische Wellen zugeordnet, wobei der Ausdruck
"elektromagnetisches Feld" sowohl elektrostatische als auch magnetostatische Felder umfassen soll.
Die Oberfläche des ebenen Körpers kann unter Anwendung verschiedener Verfahren, beispielsweise durch Plattieren,
durch Anwendung galvanoplastischer oder pudermetallurgischer
Verfahren, durch Abscheidungsverfahreji oder weitere dem
Fachmann bekannte Verfahren hergestellt werden.
Zur Vermeidung der Zeitmultiplexierung können an die
Treiberwandler auch Signale mit zwei verschiedenen
Frequenzen gleichzf?iti£, angelegt werden; die Signale
von den Empfangswandlern können dann in geeigneter Weise gefiltert und im wesentlichen gleichzeitig
getrennten Äsitionsbestimmungsvorrichtungen zugeführt
werden. Auch eine Temperaturkompensation kann unter Anwendung einer Phasenregelschleife bezüglich der
Bestimmung der X-Koordinate und der Y-Koordinate
im wesentlichen in der gleichen Weise eingesetzt werden, wie in der US-PS h 035 762 beschrieben ist.
Die Erfindung ist hier unter Bezugnahme auf spezielle
Ausfuhrungsbeispiele beschrieben wrden, doch ist
für den Fachmann ohne weiteres erkennbar, daß im Hahmen der Erfindung auch Abwandlungen dieser
Äusführungsbeispieie möglich sind.
Ö30021/OSSS
Leerseite
Claims (1)
- Patentanwälte O Q / ο / ο q"1O1 -'"f|. Dipl -Chem. Uipl lug.E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. LeiserErnsbergerstrasse 198 München 60Unser Zeichen: C 3257 30.Oktober 1979THE CHARLES .'.VAtIK DRAPER LABORATORY, Inc. Cambridge, Massachusetts, V.St.A.Patentansprüche,1y Anordnung zur Bestimmung einer Position auf der Oberfläche eines Körpers, in dem sich elastische Oberflächenwellen ausbreiten können, denen elektromagnetische Felder zugeordnet sind, gekennzeichnet durch eine erste Vorrichtung zur Erzeugung eines ersten Signals, das eine in dem Körper in einer ersten Richtung wandernde elastische ebene Welle hervorruft, wobei dem Signal ein elektromagnetisches Feld zugeordnet ist, eine zweite Vorrichtung zur Erzeugung eines zweiten Signals, das eine in dem Körper in einer zweiten Richtung unter einem vorbestimmten Winkel bezüglich der ersten Richtung wandernde elastische ebene Welle hervorruft, wobei dem Signal ein elektromagnetisches Feld zugeordnet ist, eine Detektorvorrichtung zur Feststellung der Anwesenheit der den beiden Signalen zugeordneten elektromagnetischen Felder, wenn sich die von den Signalen hervorgerufenen ebenen Wellen an der Detektorvorrichtung vorbeibewegen, wobei die Detektorvorrichtung an einer festzustellenden Position angeordnet ist, und eine Vorrichtung, die abhängig von der Detektorvorrichtung und den beiden Signalerzeugungsvorrichtungen die Jeweiligen Abstände zwischen den beiden Signalerzeugungsvorrichtungen und der Detektorvorrichtung bestimmt.Schw/Tia 030021/06652. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus magnetostriktivem Material besteht.3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus piezoelektrischem Material besteht.A. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper euis elektrisch leitendem Material besteht.5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetf daß der ausgewählte Winkel so bemessen ist, daß die beiden Richtungen senkrecht zueinander verlaufen.6„ Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Signalerzeugungsvorrichtung und die zweite Signalerzeugungsvorrichtung verteilte Vorrichtungen sind und sich längs Richtungen erstrecken, die zwei senkrecht zueinander verlaufende, sich an einem Ursprungsbezugspunkt schneidende Koordinaten bilden, und daß die Jeweiligen Abstände die Abstände von dem Ursprungsbezugspunkt in Jeder der Koordinatenrichtungen sind,7. Anordnung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Signalerzeugungsvorrichtungen Jeweils einen verteilten Wandler enthalten» der sich in der Jeweils zugehörigen Koordlnatanrichtung erstreckt, vnd UbQ sie äußerem eine Signalanregungselnrichtung enthalten, sit deren Hilfe an die beiden verteilten Wandler Jeweils ein elektrisches Signal zur Erzeugung der beiden die elastischen etoeaen Wellen hervorrufenden Signale angelegt wird.8« Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden verteilten Wandler Jeweils aus einer Drahtschleife bestehen, die nahe der Oberfläche des Körpers030021 /06SSangebracht ist und sich in jeweils einer der beiden Richtungen erntreckt.9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorvorrichtung einen Detektorwandler zur Erzeugunr elektrischer Empfangssignale in Abhängigkeit von der bestst» llung der Anwesenheit der elektromagnetischen Felder enthäli , die den die ebenen Wellen hervorrufenden Signalen zugeordnet sind, und daß die Vorrichtung zur A bstandsbestimniung für die Abstandsbestimmung in Abhäigigkeit von den den beiden verteilten Wandlern zugeführten elektrischen Signalen und von den vom Detektorwandler erzeugten elektrischen Empfangssignalen arbeitet.10. Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen ersten Zeitraultiplexer zum Anlegen der elektrischen Signale an die beiden verteilten Wandler in multiplexierter Weise und einen zweiten Zeitmultiplexer zur Abgabe der elektrischen Empfangssignale von dem Detektorwandler in multiplexierter Weise.11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalanregungsvorrichtung an die beiden verteilten Wandler impulsförmige Signale anlegt, und daß der Detektorwandler ebenfalls impulsförmige Signale erzeugt.12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsbestimmungsvorrichtung eine Zählvorrichtung enthält, die abhängig von den angelegten Impulssignalen und von den empfangenen Impulssignalen die jeweiligen Abstände bestimmt.13. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalanregungsvorrichtung an die beiden verteilten Wandler kontinuierliche Schwingungssignale anlegt und daß030021/0685der Detektorwandler kontinuierliche Schwingungssignale erzeugt.V-t. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ursprungsbezugspunkt ein weiterer Wandler angebracht ist, der ein Signal erzeugt, das eine sich in dem Körper nach allen Richtungen ausbreitende elastische Welle erzeugt, daß die Detf .-k tor vorrichtung in Anwesenheit dieser sich nach allen dichtungen ausbreitenden elastischen Welle feststellt, wenn s i-e sie], an der Detektorvorrichtung vorbeibewegt, und daß die Abstandsbestimmungsvorrichtung eine Einrichtung enthält, die in Abhängigkeit von dem zusätzlichen Wandler und von der Detektorvorrichtung den Abstand zwischen dem Urερrungsbezugspunkt und der Detektorvc-rrichtung bestimmt.15. Anordnung zur Bestimmung einer Position auf einer ebenen Oberfläche eines Korpers, in dem sich elastische Wanderwellen ausbreiten könne»,gekennzeichnet durch einen ersten verteilten Wandler, der sich längs einer X-Koordinatenricfttung erstreckt und ein erstes, eine elastische ebene Welle hervorrufendes Signal erzeugt, dem ein e3ektromagnetisehes Feld zugeordnet ist, wobei sich diese Welle in dem Körper in einer ersten Richtung im wesentlichen senkrecht zu der X-Koordinatenrichtung ausbreitet, einen zweiten verteilten Wandlerf der sich längs einer Y-Koordinatenrichtung erstreckt und ein zweites, eine elastische ebene Welle hervorrufendes Signal erzeugt, dem ein elektromagnetisches Feld zugeordnet ist, wobei sich die Welle in dem Körper in einer zweiten Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Y-Koordinatenrichtung ausbreitet und wobei die X-und Y-Koordinatenrichtungen im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen und sich in einemH3Ü021 /0665Ursprungsbezugspunkt schneiden, eine Signalanregungsvorrichtung zum Anlegen eines ersten und eines zweiten elektrischen Signals an den ersten bzw. den zweiten verteilten Wandler zur Erzeugung der beiden die ebenen Wellen hervorrufenden Signale, einen Empfangswandler, der an einer festzustellenden Position angebracht ist, und die Anwesenheit der den beiden, die ebenen Wellen hervorrufenden Signalen zugeordneten Felder feststellt, wenn sich die Wellen an dem Empfangswandler vorbeibewegen, wobei der Empfangswandler in Abhängigkeit von der Feststellung elektrische Empfangssignale erzeugt, und eine auf die beiden angelegten elektrischen Signale und auf die elektrischen Empfangssignale ansprechende Vorrichtung zum Bestimmen der Position des Empfangswandlers an Hand der Abstände längs der X-und Y-Koordinatenrichtungen.16. Anordnung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die auf die X-und Y-Koordinatenabstände anspricht und den Abstand zwischen dem Ursprungsbezugspunkt und dem Empfangswandler berechnet.17. Anordnung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die abhängig von den X-und Y-Koordinatenabständen in Bezug auf eine der Koordinatenrichtungen den Winkel einer Linie berechnet, die den Abstand zwischen dem Ursprungsbezugspunkt und dem Empfangswandler sowie der Position des Empfangswandlers berechnet.18. Anordnung nach Anspruch 15 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Ursprungsbezugspunkt ein zusätzlicher Wandler angebracht ist, der ein Signal erzeugt, das eine sich in dem Körper nach allen Richtungen ausbreitende030021 /0665elastische Wanderwelle hervorruft, daß der Empfangswandler die Anwesenheit der sich nach allen Richtungen ausbreitenden Wanderwelle festeteilt, wenn sie an ihm vorbeiläuft, und daß eine abhängig von dem zusätzlichen Wandler und von dem Empfangswandler arbeitende Vorrichtung den Abstand zwischen dem Ursprungsbezugspunkt und dem EmpfangswancUer bestimmt.030021 /06€S
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/957,079 US4216352A (en) | 1978-11-02 | 1978-11-02 | Two coordinate position sensing systems |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2943439A1 true DE2943439A1 (de) | 1980-05-22 |
Family
ID=25499038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792943439 Withdrawn DE2943439A1 (de) | 1978-11-02 | 1979-10-26 | Anordnung zur bestimmung einer position auf der oberflaeche eines koerpers |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4216352A (de) |
JP (1) | JPS5569881A (de) |
CA (1) | CA1152604A (de) |
DE (1) | DE2943439A1 (de) |
FR (1) | FR2441229A1 (de) |
GB (1) | GB2034475B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3036948A1 (de) * | 1980-09-30 | 1982-05-13 | Siemens Ag | System zur uebertragung von koordinaten ausgewaehlter punkte von bild- und/oder textvorlagen |
DE3342522A1 (de) * | 1983-11-24 | 1985-06-05 | Siemens Ag | Bedienungseinrichtung fuer datensichtgeraete |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58123184A (ja) * | 1982-01-16 | 1983-07-22 | Graphtec Corp | デイジタイザ |
US4603231A (en) * | 1983-03-31 | 1986-07-29 | Interand Corporation | System for sensing spatial coordinates |
JPS60221820A (ja) * | 1983-08-05 | 1985-11-06 | Wacom Co Ltd | 位置検出装置 |
US4481821A (en) * | 1983-08-08 | 1984-11-13 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Electro-elastic self-scanning crack detector |
US4782471A (en) * | 1984-08-28 | 1988-11-01 | Commissariat A L'energie Atomique | Omnidirectional transducer of elastic waves with a wide pass band and production process |
GB2179152B (en) * | 1985-08-14 | 1989-05-10 | Seiko Instr & Electronics | Coordinate reading apparatus |
JPH0618029B2 (ja) * | 1987-04-15 | 1994-03-09 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置 |
US5120908A (en) * | 1990-11-01 | 1992-06-09 | Gazelle Graphic Systems Inc. | Electromagnetic position transducer |
US5768616A (en) * | 1995-12-13 | 1998-06-16 | Symbios, Inc. | Apparatus for detecting electro-magnetic stylus signals by inducing current into a plurality of sensor coils using signals transmitted by the tranmitter coil of the stylus |
US8013846B2 (en) * | 2006-02-10 | 2011-09-06 | Tpk Holding Co., Ltd. | Touch detection |
CN101221034B (zh) * | 2007-01-08 | 2010-06-09 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 检测仪 |
GB2464117B (en) | 2008-10-03 | 2015-01-28 | Hiwave Technologies Uk Ltd | Touch sensitive device |
JP6124169B2 (ja) * | 2012-06-08 | 2017-05-10 | クラリオン株式会社 | 表示装置 |
RU2653117C1 (ru) * | 2017-02-13 | 2018-05-07 | Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" | Двухкоординатный преобразователь угловых перемещений |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3121955A (en) * | 1960-07-08 | 1964-02-25 | United Aircraft Corp | Ultrasonic distance scaling apparatus |
US3846580A (en) * | 1972-12-06 | 1974-11-05 | Summagraphics Corp | Position determination device |
US3904821A (en) * | 1973-12-05 | 1975-09-09 | Summagraphics Corp | Position determination devices |
US4035762A (en) * | 1974-11-04 | 1977-07-12 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Position sensing readout |
US4018989A (en) * | 1975-12-24 | 1977-04-19 | Summagraphics Corporation | Position coordinate determination device |
US4143240A (en) * | 1976-03-10 | 1979-03-06 | Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha | Co-ordinate plate for co-ordinate reader |
US4121155A (en) * | 1976-12-02 | 1978-10-17 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Position readout device |
US4081603A (en) * | 1977-03-07 | 1978-03-28 | Summagraphics Corporation | Position coordinate determination device |
-
1978
- 1978-11-02 US US05/957,079 patent/US4216352A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-10-22 GB GB7936566A patent/GB2034475B/en not_active Expired
- 1979-10-26 DE DE19792943439 patent/DE2943439A1/de not_active Withdrawn
- 1979-10-31 FR FR7927093A patent/FR2441229A1/fr active Granted
- 1979-11-01 JP JP14193179A patent/JPS5569881A/ja active Pending
- 1979-11-02 CA CA000339098A patent/CA1152604A/en not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3036948A1 (de) * | 1980-09-30 | 1982-05-13 | Siemens Ag | System zur uebertragung von koordinaten ausgewaehlter punkte von bild- und/oder textvorlagen |
DE3342522A1 (de) * | 1983-11-24 | 1985-06-05 | Siemens Ag | Bedienungseinrichtung fuer datensichtgeraete |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1152604A (en) | 1983-08-23 |
GB2034475B (en) | 1983-08-17 |
FR2441229B1 (de) | 1985-05-10 |
JPS5569881A (en) | 1980-05-26 |
GB2034475A (en) | 1980-06-04 |
US4216352A (en) | 1980-08-05 |
FR2441229A1 (fr) | 1980-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2943439A1 (de) | Anordnung zur bestimmung einer position auf der oberflaeche eines koerpers | |
DE3038974A1 (de) | Vorrichtung zur positionsbestimmung | |
DE2643383C3 (de) | Schaltanordnung für ein Ultraschall- Impulsechoverfahren zur Messung der Dicke bzw. Schallgeschwindigkeit in Prüfstücken | |
DE2356199A1 (de) | Positionsbestimmungsvorrichtung | |
DE2932977A1 (de) | Graphische digitalisierungsvorrichtung | |
DE3340782A1 (de) | Kapazitive laengen- und winkelmesseinrichtung | |
DE3119759A1 (de) | Industrielle verfahrensregel- bzw. -messvorrichtung und verfahren zur erzeugung eines signals an einer zentralen steuerstation | |
DE2411810B2 (de) | Vorrichtung zum Synchronisieren der Tröpfchenbildung mit der Tröpfchenaufladung in einem Tintenstrahlschreiber | |
DE3905956A1 (de) | Vorrichtung zur messung von ultraschallaufzeiten | |
DE2853170C2 (de) | ||
DE2513143B2 (de) | Geschwindigkeitsmessgeraet | |
EP0019707B1 (de) | Tastaturvorrichtung zur Datenerfassung und -kodierung | |
DE2905344A1 (de) | Verfahren zur messung der ermuedung eines einer beanspruchung unterworfenen prueflings und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE1231598B (de) | Verfahren zur Feststellung von Fischen mit einem Echolotgeraet und Geraet zur Durchfuehrung des Verfahrens | |
DE3027923C2 (de) | Einrichtung zur Ortsbestimmung eines Berührungspunktes | |
DE3131455A1 (de) | Magnetostriktiver wegmesser | |
EP0072770B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Laufzeitdifferenzen von Ultraschallimpulsen zur Bestimmung von Strömungsfeldern | |
EP0309725A2 (de) | Piezoelektrisches Kraftmessverfahren | |
DE1248347B (de) | Verfahren zur Messung der Schallgeschwindigkeit in einem Koerper | |
DE1573627B2 (de) | Ultraschall- Impuls- Echo- oder Durchstrahlungsverfahren für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung von elektrisch leitenden Materialien, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Verwendungen des Verfahrens zur Ankopplungskontrolle und zur Dickenmessung des Prüflings | |
DE3304520A1 (de) | Ultraschall-wegmesser | |
DE19612925C1 (de) | Verfahren zur Werkstoffprüfung von beschichteten Werkstoffen | |
DE3446837C2 (de) | ||
DE10016468C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Laufzeitmessung von Schallimpulsen in einem magnetoelastischen Werkstück | |
DE102004025388A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Position und/oder einer oder mehrerer Bewegungsgrößen eines Gegenstandes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |