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Svstem zur Übertragung von Koordinaten ausgewählter
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Punkte von Bild- und/oder Textvorlagen Die vorliegende Erfindung betrifft
ein System zur Übertragung von Koordinaten ausgewählter Punkte von Bild-/ und/oder
Textvorlagen.
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Zur Übertragung von Koordinaten ausgewählter Punkte eines Objekts,
beispielsweise eines graphischen Musters, sowie von Koordinatenfolgen, z. B. von
Handschrift, in eine Datenverarbeitungsanlage DVA werden verschiedene Markiereinrichtungen
verwendet. Manche ("Joystick" oder"Rolldisk") sind mehr oder weniger fest mit dem
Arbeitsplatz verbunden. Andere Mittel, beispielsweise llGraphiktableaus1?, "Lichtstifteinrichtungen"
oder Digitizer" sind mit einer Zeigevorrichtung (im folgenden "Griftel" genannt)
ausgestattet, die (manuell) im Raum oder über eine Fläche bewegt werden kann. An
dem Griffel befindet sich üblicherweise eine Signalgabeeinrichtung, bei deren Betätigung
die Koordinaten des Punktes, auf den eine bestimmte Stelle des Griffels (im folgenden
"Griffelspitze" genannt) zeigt, zu der DVA übertragen werden.
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Die Ubertragung erfolgt bei den bekannten Systemen über eine mehr
oder weniger unhandlich elektrische Verbindung.
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Es wurde bereits versucht, das beschriebene Problem mit Hilfe eines
sog. TSD (Touch Sensitive Device) zu lösen. Dabei wird über dem Objekt (meist ein
Bildschirm) eine transparente Folie befestigt, die mit Anschlüssen versehen ist,
über die bei Berührung der Folie mit einem Finger, einem Bleistift o. ä. die Koordinaten
des Berührungspunktes zur DVA übertragen werden. Eine derartige Einrichtung hat
jedoch den Nachteil, daß hohe Kosten für eine Einrichtung mit hoher Auflösung und/oder
einer großen Fläche entstehen, keine Erfassung von Koordinaten dreidimensionaler
Objekte möglich ist und eine Markierung von Koordinaten in einem graphischen Muster
umständlich ist, weil hierzu erst die Folie auf das Muster gelegt werden muß.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System
zur Übertragung von Koordinaten ausgewählter Punkte von Bild- und/oder Textvorlagen
zu schaffen, das ohne eine elektrische Schnurverbindung Griffel-DVA oder eine mit
den erwähnten Nachteilen behaftete Vorrichtung wie ein TSD (Touch Sensitive Device)
auskommt.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein System zur
Übertragung von Koordinaten ausgewählter Punkte von Bild- und/oder Textvorlagen,
bei dem zum Abtasten der Vorlagen ein Griffel verwendet wird, gelöst, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß in der Spitze des Griffels ein drahtlos wirkender Empfänger
vorgesehen ist, der auf die Leistung bzw. die Feldstärke empfangener Wellen in einer
weitgehend auf die Spitze. des Griffels beschränkten Umgebung anspricht, daß eine
aus mehreren drahtlos wirkenden Sendern bestehende Anordnung, welche elektrisch
mit einer Datenverarbeitungsanlage DVA verbunden sind, vorgesehen ist, daß die Sender
synchron bestimmte impulsartige bzw. periodische, auf den Empfänger einwirkende
Signale abstrahlen, daß die abzutastende
Vorlage auf einer die zu
ermittelnden Koordinaten mit einem Anschlag oder einer Markierung definierende Arbeitsunterlage
zu positionieren ist und daß ein Übertragungshilfssystem, bestehend aus einem in
den Griffel eingebauten Griffelsender und einem der Datenverarbeitungsanlage DVA
zugeordneten DVA-seitigen Empfänger, vorgesehen ist, über das die von dem Empfänger
aufgenommenen Signale aus den Sendern nach einer Vorverarbeitung bzw. Signalwandlung
an die Datenverarbeitungsanlage DVA zurückübertragen werden.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß ein einfaches und kostengünstiges,
leicht zu handhabendes System zur Übertragung von Koordinaten ausgewählter Punkte
von Bild-und/oder Textvorlagen zur Verfügung steht, bei dem das Abtastmittel, nämlich
ein Griffel, keinerlei Schnurverbindung o. ä. zum Übertragen von Informationssignalen
benötigt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen
angegebenen Merkmale gekennzeichnet, Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer,
den Stand der Technik bzw. Ausführungsbeispiele für die Erfindung betreffender Figuren
im einzelnen erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine bekannte Erfassungs- oder Übertragungseinrichtung
für Druckvorlagen, bei der zur Aufnahme der Druckvorlage ein Arbeitstisch T mit
einer transparenten Platte P vorgesehen ist und wobei ein Anschlag A bzw. eine Markierung
M zur Positionierung der Vorlage V auf der Platte P angeordnet ist. Unter der Platte
P ist eine Kamera K oder ein Fotosensor über ein Koordinatenraster
führbar
angeordnet. Die Position B auf der Platte P markiert eine Anschlagecke für die Positionierung
der Vorlage V.
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Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung von vier Sendern, die
in den mit x bezeichneten Positionen 1...4 innerhalb, oberhalb oder unterhalb einer
Arbeitsunterlage U angeordnet sind.
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Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung von drei Sendern, die
in den mit x bezeichneten Positionen 5...7 innerhalb, oberhalb oder unterhalb einer
Arbeitsunterlage U angeordnet sind.
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Fig. 4 zeigt eine Arbeitsunterlage U gemäß der Erfindung mit insgesamt
drei in den mit x bezeichneten Positionen angeordneten Sendern 5.. .7 gemäß Fig.
3, wobei eine Vorlage V mittels eines Ans schlages A auv der Arbeitsunterlage U
positioniert ist und einen mit einem Empfänger E ausgerüsteten Griffel G.
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Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung von drei Sendern, die
in den mit X bezeichneten Positionen 8, 9, 10 bzw. 8, 9, 11 oberhalb einer Arbeitsunterlage
U angeordnet sind.
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Erfindungsgemäß werden DVA-seitig mehrere Sender verwendet. Bei geeigneter
flächenmäßiger oder räumlicher Anordnung kann damit die Position der Griffelspitze
erfaßt und übertragen werden, und zwar in besonders einfacher Weise durch Auswertung
der Laufzeiten oder Phasenverschiebungen, die nach Aussenden eines impulsartigen
bzw. perlod:schen Signals zu der Griffelspitze beim Empfang desselben Signals in
dessen Empfänger festgestellt werden. Die Berechnung der Koordinaten der Griffelspitze
aus diesen Laufzeiten ist nach bekannten mathematischen Ver ahrel mit Hilfe eines
Programms möglich, das in der Datznverarbeitungsanlage DVA, ggf.
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in einer für diese Aufgabe implementierten Recheneinheit
(Analog-
Digital-, Hybridrechner) abläuft.
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Zur Berechnung der Koordinaten in einem flächenhaften Objekt - die
Fläche kann gekrümmt, muß jedoch bekannt sein - sind zwei, in einem dreidimensionalen
Objekt drei Sender erforderlich. Werden die Laufzeiten zusätzlicher Sender ausgewertet,
so führt die Berechnung auf ein überbestimmtes Gleichungssystem, das durch Ausgleichsrechnung
in bekannter Weise zu lösen ist. Die tberbestimmung kann hierbei in vorteilhcSter
Weise zur Verringerung von Ungenauigkeiten verwendet werden.
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Die vom Griffelempfänger empfangellen Signale werden -ggf. nach einer
Signalwandlung, bfispielsweise durch Demodulation und erneute Modulatic n - iiber
den Griffelsender zum DVA-seitigen Empfänger übertragen. In diesem Signal sind die
Signale der DVA-sitigen Sender mit jeweils im allgemeinen unterschieclichen Laufzeiten
oder Phasen überlagert. Durch Analyse dieses Signals kann die Datenverarbeitungsanlage
DVA die zu übertragenden Koordinaten berechnen. Dieses Verfahren erlaubt die Erfassung
von Koordinaten aus einer Fläche, wofür DVA-seitig zwei Sender erforderlich sind,
oder aus einem dreidimensionalen Objekt, wofür drei Sender erforderlich sind.
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Für das Verfahren ist jeweils ein zusätzlicher DVA-seitiger Sender
erforderlich, wenn die Koordinatenberechnung aus den empfangenen Laufzeit- bzw.
Phasenunterschieden im Griffel erfolgt. Die berechneten Koordinaten werden dann
vom Griffelsender zu DVA-seitigen Empfänger übertragen. Der gleiche DVA-seitie Senderaufwand
ist erforderlich, wenn die Übertragung von Griffel G zur Datenverarbeitungsanlage
DVA mit einer undefinierter Laufzeit oder Phasenverschiebung erfolgt, so daß selbst
bei
einer Übertragung überlagerter Signale lediglich Laufzeit- bzw. Phasendifferenzen
ausgewertet werden können.
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Es ist vorteilhaft, wenn die von den DVA-seitigen Sendern ausgestrahlten
Signale sich derart5 beispielsweise durch Impulsform oder Frequenzlage, unterscheiden,
daß jedes Signal unabhängig von seiner Laufzeit bzw. Phase eindeutig einem bestimmten
Sender zugeordnet werden kann.
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Ansonsten ist eine Berechnung der Koordinaten ggf. auf Grund anderer
Merkmale möglich, beispielsweise dann, wenn die einzelnen Signale mit einem zeitlichen
Abstand - in festgelegter Re.ihenfolge - ausgesendet werden, der größer als die
größttaögliche Laufzeit zwischen dem DVA-seitigen Sender md der Griffelspitze ist.
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Zu erwähnen ist in diesem- Zusammenhang ein bekanntes Verfahren zur
Koordinatenübertragung. Bei diesem bekannten Verfahren befindet sich in der Griffelspitze
eine Lichtquelle, deren Position von einer Kamera aufgenommen wird.
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Das Ausgangssignal lieser Kamera wird zu einer Datenverarbeitungsanlage
DVX übertragen, die daraus die Position der bichtquelle bzw. der Griffelspitze berechnet.
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Die Lichtquelle kann durch Blinken oder durch höhere Leuchtdichte
von ihrer Umgebung unterschieden werden.
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Eine elektrische Verbindung zwischen Griffel und DVA ist nicht erforderlich.
Weitere Informationen können durch zusätzliche Maßnahmen zu der Datenverarbeitungsanlage
DVA übertragen werden.
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Bei der Koordinatenübertragung aus einem zwei oder dreidimensionalen
Objekt ist im allgemeinen nicht die absolute, sonderndie relative Position der Koordinaten
zum Objekt für die weitere Verarbeitung der Koordinaten
in der
Datenverarbeitungsanlage XlVA von Belang. Insbesondere für die Übertragung vOlL
Koordinaten aus Druckschriften, Büchern, Zeichnungsvorlagen ist auch bei einer Koordinatenübertragung
mit Hilfe sonstiger Einrichtungen, bei denen ein Griffel verwendet wird, das im
folgenden beschriebene Vorgehen zweckmäßig.
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Vor oder nach der Übertragung der gewünschten Koordinaten, z. B. zweier
sich gegenüberliegender Eckpunkte eines Ausschnitts, wobei nur die Absolutposition
erfaßt wird, werden zwei sich gegenüberiegende Eckpunkte der Seite übertragen, auf
der sich die Punkte befinden, deren Koordinaten erfaßt werden sollen. Daraus können
leicht die relativen Koordinaten bereohnet werden.
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Die unterschiedliche Bedeutung der Koordinaten kann durch besondere,
durch Betätigung eines Schalters an dem Griffel G hervorgerufenen Signale gekennzeichnet
sein.
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Anstelle von zwei sich gegenüberliegenden Eckpunkten der Seite (s.
o.) werden die beiden Ecken einer Kante, vorzugsweise der äußeren, übertragen (in
Fig. 4 mit A und B bezeichnet). Dies hat den Vorteil, daß die Verzerrung nicht zur
Geltung kommt die bei Buchvorlagen durch die Krümmung des Papiers an der inneren
Begrenzung der Seite (Stelle C in Fig. 4) verursacht wird.
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Die beschriebenen Verfahren lassen sich mit Verfahren zur Übertragung
des Inhalts des Objekts mit Hilfe einer Kamera, eines Fernkopierers o. ä. kombinieren,
bei denen ein Anschlag (M in Fig, 1)(oder eine Markierung) vorhanden ist, der eine
exakte Positionierung der Seite (s. o.) relativ zur Ubertragungseinrichtung ermöglicht.
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In Fig. 2 und Fig. 3 ist jeweils ein zweidimensionales Objekt (Bildschirm
oder Arbeitsfläche) gezeigt, wobei der innere Rahmen den Bereich kennzeichnet aus
dem Koordinaten übertragen werden sollen Positionen DVA-seitiger Sender in Fig.
) oder Fig. 3 sind durch numerierte Kreuze (x) gei:ennzeichnet0 Die Anordnung gemäß
Fig. 2 ermöglicht eine überbestimmte Koordinatenübertragung. Sind nur 1 und 2 oder
3 und 4 vorhanden, ist eine Übertragung in nicht überbestimmter Form mögliche Die
Anordnung gemäß Fig. 3 ist für die Koordinatenübertragung von räumlichen Objekten
geeignet.
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Fig. 4 zeigt die Erfassung von Koordinaten aus einer Buchvorlage.
5, 6 und 7 ermöglichen die Koordinatenübertragung mit relativen Werten, sofern der
durch die Buchdicke verursachte Fehler vernachlässigt werden kann.
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Dieser Fehler kann durch die Anordnung eines Senders (über bzw. unter
der Arbeitsfläche) eliminiert-werden.
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Die Position ist unter der Voraussetzung vorteilhaft, daß Arbeitsfläche
und Buch von den zur Laufzeit- bzwO Phasenmessung verwendeten Wellen durchdrungen
werden.
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Was die in der Arbeitsfläche befindlichen Sender betrifft, so ist
es vorteilhaft, wenn diese plan mit der Arbèitsfläche abschließen.
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Was die un-berhalb, innerhalb oder oberhalb der Arbeitsfläche befindlichen
Sender betrifft, so ist es vorteilhaft, wenn sich diese unterhalb der Arbeitsfläche
befinden, so ern die Abschattung der vom Griffel ausgesendeten Wollen einerseits
durch die Vorlage, andererseits durch die Arbeitsunterlage keine Störung der Koordinateiimessung
verursacht. Dies ist beispielsweise dann der Fell, wenn Vorlage und Arbeitsunterlage
für
besagte Wellen hinreichend durchlässig sind, und die Beeinflussung
der Laufzeiten oder Phasen der ausgesendeten Wellen durch die Vorlage vernachlässigbar
oder kalkulierbar ist.
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Ansonsten ist es vorteilhaft, wenn sich die genannten Sender oberhalb
der Arbeitsfläche in einem solchen Abstand befinden, daß keine erhebliche Störung
der Koordinatenmessung auftritt. Eine für diesen Fall vorteil hafte Anordnung von
drei Sendern 8, 9, 10 zeigt Fig. 5.
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Hierbei kann die Vorlage ohne Behinderung durch die Sender von rechts
positioniert werden. Für die Bedienung von links kann Sender 10 in die mit 11 bezelchnete
Position gebracht werden.
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6 Patentansprüche 5 Figuren
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