KR840001176B1 - 전기 기계식 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전기 기계식 디스플레이 장치

제1도는 조작자용디스플레이 장치를 포함하고 있는 전형적인 3차원적인 결합위치 제어시스템의 도면.

제2도는 본 발명의 디스플레이 장치의 사시도.

제3도는 3차원적인 그림으로 나타낸 디스플레이를 표시하기 위하여 본 발명의 디스플레이 장치에 마련된 각개의 축 드라이브의 도면.

제4도는 제1부분의 이동영상과 제2부분의 고정된 영상을 포함한 디스플레이가 제공되는 방식을 도시하는 도면.

제5도는 본 발명의 디스플레이 장치의 각 축 드라이브에 적절한 서어보드라이브 루우프의 도면.

본 발명은 일반적으로 3차원적 위치 제어시스템에 사용되는 전기기계식 디스플레이 장치에 관한 것이며 특히 원격 조종장치와 사용되는 상대적 위치 표시 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.

원격조종장치들은 다양한 공구를 취급하는 나쁜 환경에 자주 쓰인다. 이들 공구들중의 하나를 결합하는 과정에 있어서, 원격 조종장치 아암의 핸드는 공구로 접근되어지고 정확하게 위치되어서 핸드와 함께 포함된 한 셋트의 죠오(jaws)나 클램프(clamp)가 원격조종장치 아암의 핸드에 공구를 부착시키는 작업을 완수할 수 있다. 유사한 방식으로, 공구가 놓여질때, 그 아암은 그 공구와 일렬로 배열된 정확한 통로를 따라 회수되어 공구를 부딪거나 혹은 다른 인접한 물체와의 충돌이 방지될 필요가 있다. 이같은 회수작업이나 결합 작업이 완수되는데 필요한 3차원적인 정확도는 조종장치 아암의 특성 및 상대적인 경직도와, 공구를 결합시키기 위해 죠오가 닫히기전에 조종장치 아암 및 핸드의 간격의 크기에 관련된다. 원격제어시스템에 있어서, 조종장치 아암을 공구와 성공적으로 결합시키기 위해서는, 조종장치 아암에 있는 카플러(coupler) 제1부분과 공구호울더 제2부분이 대단히 정확하게 배열될 필요가 있다. 조작자는 카플러 죠오를 닫기전에 카플러 제1부분과 공구 제2부분이 정확한 간격으로 되고 동일한 수직 및 수평위치로 되게 하여야 한다. 만일 그렇지 않으면, 죠오가 공구 제2부분을 손상시키거나 혹은 느슨해져서 그립(grip)이 단단히 조여지지않으면 공구를 떨어뜨리게 된다. 이와 같은 결합 조종중에는, 특히 조종장치 아암과 공구 호울더사이에 높은 정확도의 결합작업이 필요할때는, 조종장치 조작자가 죠오와 공구 접촉면의 높은 선명도의 피이드백 디스플레이를 필요로하게 된다.

특수한 조명상태와 텔러비젼 카메라가 있어도 이와 같은 작업을 항상 3차원 공간에서 조종장치 핸드와, 관련된 공구의 상대적 배치를 필요한 깊이를 지각할 수 있는 능력을 갖고 적절히 보여줄수는 없는 것이다. 이 결합작업에는 미합중국 특허출원 제939,555호에 설명되어 있는 광전 결합 검출장치가 사용될 수 있으며, 이 작업에서 카플러 제1부분과 공구 호울더 제2부분사이의 각 X, Y 및 Z축에 따른 위치의 편차를 표시하는 3개의 전암 신호를 보낸다.

본 발명의 목적은 제2부분의 위치에 대한 제1이동부분의 위치를 디스플레이하는 개선된 전기 기계식 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 제1부분의 이동위치를 제2부분의 고정된 위치에 관해 그리고 제2부분 위치에 대한 제1부분위치의 직각좌표에 따라 공급되는 다수의 제어신호에 응답하여 표시하기 위한 전기 기계식 디스플레이 장치에 관한 것으로, 이 장치는 제1부분의 상기 각 좌표에 대한 이동위치를 따르는 가동영상을 제공하는 제 1장치와, 제2부분의 고정된 위치를 나타내는 고정된 연상을 제공하는 제 2장치로 구성되며, 상기 제 1영상은 상기 제 2영상에 겹쳐지고, 상기 제 1장치는 제1부분의 상기 쪽표중의 첫번째에 따른 위치이동을 따르는 상기 제어신호중의 첫번째에 따라 가동영상의 크기를 변화시키는 개구장치의 제 1서어보드라이브와, 제1부분의 상기 좌표의 두번째에 따른 위치이동을 따르는 개구장치를 이동시키기 위해 상기 제어신호중의 두번째와 작용하는 제 2서어보드라이브와, 제1부분의 상기 좌표의 세번째에 따른 위치이동을 따르는 개구장치를 이동시키기 위해 상기 제어신호중의 세번째와 작용하는 제 3서어보장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 양호한 실시예에 의하면, 이 전기기계식 디스플레이 장치는 제1부분을 제2부분에 대해 격으로 결합시키기 위해 제어하는데 필요한 상대적 위치를 보여주고 조작자에게 깊이를 감지하는 능력을 제공하는데 사용된다. 3차원 공간에서 2부분의 상대적위치를 나타내는 전기적 출력신호들은 결합 검출기에 의하여 본 발명의 디스플레이 장치로 공급되고, 이것은 다시 제2부분의 고정된 영상의 위치에 관한 제1부분의 가동영상의 위치를 포함한 제2부분의 고정된 위치에 대한 제1부분의 이동위치를 개선되게 3차원적으로 그림으로 표시하도록 작동한다.

본 발명은 첨부된 도면을 연관시켜서 읽을때 그 예시 실시예에 관한 다음 설명으로 부터 더욱 명백해질 것이다.

본 발명의 전기 기계식 디스플레이 장치로 작동되는 전형적인 3차원적인 결합위치 제어시스템이 제1도에 도시되어있으며, 이 시스템은 가동 제1부분 10을 고정된 위치의 제2부분 12에 대해 배치하고 결합하는 데에 유용하다. 특히, 제2부분 단부 혹은 공구 호울더 12에 대해 결합시키는 제1부분 클램핑 핸드 10을 가진 위치 제어되는 조종장치 아암 14가 포함된다. 조종장치 아암 14는 광전 위치 검출기 16이 설비되어 있는 것으로 도시되어 있으며 공구호울더 12는 상기 참고 미합중국 특허원에 설명된 바와같이 점 광원 18을 지니고 있는 것으로 도시인다.

도시된 결합작업의 목적은 죠오 20을 제2부분 12의 슬롯 22에 대해 닫으므로써 제1부분 10의 가동 죠오 20내에 제2부분 12를 고착시키는 것이다. 이런 방식으로, 조종장치 아암 14는 제2부분 12의 부품으로서 포함되는 드릴 24, 파일(file)등과 같은 공구를 집거나 놓을 수 있으며 멀리 떨어져 있는 조작자 26의 지시하에 주어진 작업을 수행할 수 있다.

조작자 26은 제1부분의 위치를 공구 제2부분 12의 고정된 위치에 관해 결정하기 위하여 제어장치 28의 위치를 조정하는 기능을 한다. 종래의 공지된 서어보 시스템30은 조종장치 모델 32와 원하는 결합작업을 수행하는 실제 조종장치 34 사이에 포함된다. 조작자 26은 제어장치 28을 수동으로 위치시켜서, 혹은 키이보드나 조종장치 제어기를 이 기술에 숙련된 사람들에게 숙지된 바와 같이 사용하여서 조종장치 모델 32를 작동시킬 수 있으며, 이것은 조종장치 제1부분 10이 제어장치 28의 수동으로 시행되는 3차원적인 위치조정을 따르게 한다. 상기 참조 미합중국출원에 설명된 바와 같은 위치검출기 16은 제1부분 10의 제2부분 12상의 결합기준 점으로서 광원 18의 고정된 위치에 관한 종국적인 외형적 운동에 따라 제1부분의 10의 제각기 X,Y,Z 이동축의 직각 좌표를 나타내는 3개의 위치출력신호 36,38과 40을 공급한다. 이들 각 3개의 축 위치출력 36,38과 40은 디스플레이장치 42의 각 축 드라이브에 연결된다.

이 디스플레이 장치는 카풀러 제1부분 10과 공구 제2부분 12사이의 이들 3개 축들을 따른 위치 편자를 보여주기 위하여 고정된 위치의 제 1영상 44와 이동하는 제 2영상 46을 포함한다.

제1도에 도시된 도해 위치 검출기 16에는 분리된 셀(cell)들의 배열로 혹은 섹션(section)으로 분할된 연속적인 광검출열로 형성되는 일렬의 광 검출기 영역이 포함될 수 있다. 다수의 이같은 영역들은 상기 참조된 미합중국 특허출원 제939,555호에 설명되었듯이, X축, Y축, Z축 좌표 출력위치신호를 만들어서 본 발명의 3차원적인 그림 디스플레이장치를 작동시킨다.

조종장치 조작자 26은 우선 광원 18이 적절한 출력위치신소 36,38 및 40을 발생하기에 충분히 위치 검출기 16에 접근할때까지 폐회로 TV시스템, 매스터 슬레이브 제어등의 통상적으로 숙지되어 있는 피이드백 장치에 의해 혹은 시각적으로 고정된 제2부분 12에 관해 대락 가동 제1부분 10을 위치시킨다. 그 다음에 조작자 26은 제1부분 10의 죠오 20을 제2부분 12의 슬롯트 22와 결합시키기를 원하는 위치로 보냄에 따라 고정된 영상 44에 대해 가동 영상 46의 크기로 된 위치를 관찰한다. 가동영상 46이 디스플레이 장치 42의 스크린에 맞추어지고 고정된 영상 44와 거의 같은 크기를 가질때, 조작자 26은 안전하게 죠오 20을 닫히도록 작동시킬 수 있다. 공구 제2부분의 슬로트 22로부터 죠오 20을 열어서 제거하는 것도 제2부분 12의 고저왼 위치에 대해 제1부분 10의 축방향으로의 회수동작에 따라서 가동영상 46이 작아지고 범위에서 벗어남에 따라 가동영상 46을 고정영상 44와 동심으로 그리고 그 중심에 유지하므로써 유사하게 시행된다.

제2도에는 조정가능한 조리개부분 50을 포함하고 있는 디스플레이장치 42의 사시도가 도시되어있다. 조리개 부분 50의 뛰에는 십자선 54가 새겨져 있는 그라운드 글래스 스크린 52가 있다. 스크린 52는 조리개 부분 50을 지지하는 가동 받침대 56에 고착되며 작은 램프 58에 의해 뛰로부터 빛을 받는다. 그 조리개부분 50의 앞에는 십자선 64가 새겨 있는 원 62를 가진 고정위치 스크린 60이 있다. 제1도에 도시된 위치 검출기 16은 조종장치 14에 있는 제1부분 10과 공구 24를 포함한 제2부분 12사이에서 X,Y,Z축 각각에 대해 위치편차를 측정한다.

검출기 16은 가동 받침대 56을 지지하고 있는 고정 플레임 72에 장착되어 있는 3개의 모우터 각각에 그리고 피이드백 전위차계 서어보 루우프 66,68,70으로 위치 전압 신호를 보낸다.

제3도에는 본 발명의 디스플레이장치에 마련된 각 X,Y,Z축 드라이브가 도시되어 있다. 모우터 구동기어 80과 피이드백 전위차계 82가 프레임 72와 연결되어 있으며 받침대 56이 X축 혹은 수평 이동하도록 가동 받침대 57에 고착된 랙크(rack) 84와 함께 작동한다.

모우터 구동기어 86과 피이드백 전위차계 88은 가동 받침대 57과 연결되어 있으며 받침대 56이 Y축 혹은 수직이동하도록 가동 받침대 56에 고착된 랙크 90과 함께 작동한다. 모우터 구동 기어 92와 피이드 백 전위차계 94는 가동받침대 56과 연결되어있으며 조리개 구멍을 변화시켜서 고정 스크린 60에 투사된 가동 제 2영상의 상대적인 크기를 변화시키므로써 Z축 혹은 깊이 표시를 위해 조리개 장치 50의 조절링 98을 둘러싸고 있는 랙크 96과 함께 작동한다. 모우터 구동기어와 피이드백 전위차계를 제각기 갖고 있는 X,Y,Z서어보 루우프 각각은 위치 검출기 16으로 부터의 전기적 위치신호들의 하나를 가동 제1부분 10의 위치에 일치하고 또 그것을 따르는 받침대 56의 기계적 운동으로 변환시킨다. 고정 프레임 72는 가동 받침대 56이 수직 운동으로 막대 100과 102위에서 이동하게 그리고 수평운동으로 막대 104와 106위에서 이동하도록 유지한다. X축에 대한 검출기 16으로 부터의 위치신호는 모우터 구동기어 80과 작용하여 받침대 56을 수평방향으로 이동시키고, Y축에 대한 검출기 16으로부터의 위치신호는 모우터 구동기어 86과 작용하여 받침대 56을 수직방향으로 이동시키며, Z축에 대한 검출기 16으로 부터의 위치신호는 모우터 구동기어 92와 작용하여 제1부분 10과 공구 제2부분 12사이의 간격에 따라 스크린 60에 나타나는 가동 제2영상 46의 크기를 변화시키기 위하여 조리개 구멍을 조정한다. 각각의 신호는 X,Y,Z축 중의 하나에 관하여 클램프 제1부분 10과 공구 제2부분 12사이의 위치편차에 비례한다. 각 축의 모우터와 전위차계는 기어와 랙크에 의해 기계적으로 연결되어 있어서 모우터와 전위차계 모두의 샤프트의 각 위치는 전압신호에 비례한다. 관련된 기어와 전위차계 모두의 샤프트의 각 위치는 전압신호에 비례한다. 관련된 기어와 랙크를 특하여, X축 및 Y축 모우터는 이들 각 축에 대해 전압신호에 대응하는 거리만큼 받침대 56을 구동시킨다. 이것은 조리개구멍과 배면 스크린 52에 있는 십자선을 전면 스크린 60에 있는 고정된 십자선에 관하여 수평 및 수직으로 이동시킨다. Z축 신호는 카플러 제1부분 10과 공구 제2부분 12사이의 간격을 표시하는 크기로 구멍을 연다.

제4도에는 제2부분 12의 위치를 표시하는 고정된 영상 44에 관한 제1부분 10의 위치를 표시하는 가동영상 46이 도시되며 이둘은 모두 전면 스크린 60을 관찰하는 조작자 26에게 보인다.

고정된 영상 44의 위치에 관한 가동 영상 46의 위치는 카풀러 제1부분과 공구 제2부분의 상대적 위치를 도시한다. 스크린 60에는, 카플러 제1부분과 공구 제2부분 12가 정렬되지 않고 동일 깊이가 되지않는 한, 십자선 64가 새겨진 큰 원형 영상 44가 십자선 54가 새겨진 더 작은 원형영상 46에 겹쳐진 것으로 도시된다. 조작자 26이 아암 14를 조종함에 따라, 더 작은 원형 영상 46은 큰 영상 44에 관해 수직으로 혹은 평으로 이동한다. 카플러 제1부분 10과 공구 제2부분 12가 서로 접근하면, 작은 십자선 영상 46은 커질 것이다. 고정 영상 44와 가동영상 46이 일치하고 크기와 위치가 한점에 모일때, 조각자 26은 카플러 제1부분 10과 공구 제2부분 12가 정확히 일렬로 놓이고 결합되기 위한 위치에 있음을 알게된다. 조작자는 커플러 죠오 20을 공구 제2부분 12가 만족스럽게 결합되리라는 확신을 당을 수 있다.

지금까지 설명된 X축, Y축 각각에 따른 받침대 56의 이동과 카플러 제1부분 10과 공구 제2부분 12사이의 Z축 간격을 표시하는 조리개부분 50의 구멍의 조정은 고정된 영상 44에 대한 그라운드 글래스 스크린 60상의 영상 46을 눈에 보이게 이동시키며 스크린 60상의 가동 영상의 크기를 변화시킨다. 영상 46의 크기가 작을수록, 조작자 26은 이것이 카플러 제1부분 10과 공구 제2부분 12사이의 거리가 더 크다는 것을 표시한다는 것을 알 수 있다. 원한다면, 영상 44와 46의 이러한 상대적 이동은 이 기술에 숙련된 사람들에게 숙지된 바와 같이 스크린 60의 앞에 설치된 제2도에 도시된 카메라 120과 작동하는 원격 TV모니터에 나타날 수도 있다. 카메라 120의 렌즈는 받침대 56의 수직운동의 대략 75%를 카버할 수 있도록 연장된 촛점거리를 가질 수 있으며, 이 렌즈는 또한 이 카메라가 TV모니터에 보여주는 단하나가 가동 이미지 46에 곁쳐지는 스크린 60상에 나타나는 고정된 영상 44가 되도록 졸여질 수도 있다(stopped down). 도시된 바와 같이, 원한다면 고정된 스크린 60은 옆에서 빛을 받을 수 있으며, 가동 스크린 52위에서 빛을 받을 수도 있다.

제5도에는 카플러 제1부분 10의 위치이동에 따른 X축에 대한 모우터 구동기어 80, Y축에 대한 모우터 구동기어 86 및 Z축에 대한 모우터 구동기어 92각각에 적합한 서어보 드라이브장치가 도시되어있다. 이 목적에 적합한 많은 공지된 선행기술의 서어보 드라이브 장치가 있다. 모우터 130과 전위차계 132는 기계적으로 연결되어서 모우터와 전위차계 모두의 샤프트 위치가 위치검출 16기으로부터의 위치전압신호중의 하나에 비례한다. 전위차계 134로 부터의 타코미터 피이드백은 모우터 전기자 전류의 일부를 공급하므로써 시행된다. 이것은 모우터 130양단의 직류저항강하는 상쇄되고 모우터 속도에 비례하는 역 기전력이 비례적으로 그리고 음의 부호로 루우프로 들어가도록 셋트되어졌다. 전위차계132는 저항 131, 전위차계 133 및 전위차계 135를 포함하고있다. 전위차계 136은 원하는 이득조정을 하고 전위차계 138은 주어진 축에 따른 주행거리의 범위를 확립하여 전위차계 135는 소요되는 어떠한 위치 상쇄도 한다. 다음소자의 값은 제5도에 도시된 바와 같은 서어보 제어 루우프의 실제실시예를 만들기 위해 채택된 것이다.

Claims (1)

1. 제1부분의 가동위치를 제2부분의 고정된 위치에 대하여 그리고 제2부분위치에 대한 제1부분위치의 직각 좌표에 따라 공급되는 다수의 제어신호에 응답하여 표시하는 장치에 있어서, 상기 좌표 각각에 대한 제1부분의 가동위치를 따르는 가동영상을 공급하는 제1장치와 제2부분의 고정된 위치를 나타내는 고정된 영상을 공급하는 제2장치를 포함하고, 상기 제1영상은 상기 제2영상에 겹쳐지며, 상기 제1장치가 상기 좌표중의 첫번째에 따른 제1부분의 위치이동을 따르는 상기 제어신호중의 첫번째에 따라 가동영상의 크기를 변화시키는 제1서어보 드라이브와, 상기 좌표중의 두번째에 따른 제1부분의 위치이동을 따르는 개구장치를 동작시키기 위해 상기 제어신호중의 두번째와 작용하는 제2서어보 드라이브와, 상기 좌표중의 세번째에 따른 제1부분의 위치이동을 따르는 개구장치를 동작시키기 위하여 상기 제어신호중의 세번째것과 작용하는 제3 서어보드라이브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계식 디스플레이장치.

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