NL8401419A - Een digitaal leesbaar, micro-electronisch, tast-, meet- en rekeninstrument. - Google Patents

Description

* . * .- •f * -1-

Corne Rijlaarsdam, Alphen aan den Rijn.

Een digitaal leesbaar, micro-eleetronisch, tast-, meet- en rekeninstrument.

Het mag bekend worden verondersteld, dat men langs mechanische weg, zoals bijvoorbeeld met een wieltje, de lengte van wegen op een landkaart kan aftasten, zodanig dat het aantal verkregen omwentelingen analoog zichtbaar 5 kan worden gemaakt op een schaalverdeling.

Tevens is bekend dat de micro-electronica in staat is om langs verschillende wegen signalen te ontvangen, deze signalen te verwerken, om vervolgens de uitkomsten digitaal leesbaar te maken.

10 De onderhavige vinding nu gaat uit van het af tasten van zowel rechte als kromme lijnen op ien- twee- of drie-dimensionale objecten, waardoor zowel lengte als oppervlakte, omtrek of inhoud berekend kunnen worden middels de in het instrument ingebouwde micro-processor, De berekeningen 15 worden direct in de juiste schaalverhouding uitgevoerd en zichtbaar gemaakt op een venster. Uitgangspunt is tevens dat het instrument handzaam blijft, zodat het objecten van velerlei aard op de meest diverse lokaties, kan aftasten. Het instrument heeft daarom niet alleen op kantoor of in de studio 20 z*n waarde, maar ook elders, daar waar tekeningen, schaalmodellen of kaarten gebruikt worden, of als leermiddel op scholen en universiteiten.

In recente publicaties wordt apparatuur beschreven, welke slechts gedeeltelijk de mogelijkheden van de on-25 derhavige vinding kan realiseren. Zo wordt in het Europese patent nr 0.044·.823 een digitaal afleesbare micro-meter beschreven waarmee de kortste afstand tussen twee punten kan worden gemeten. Het instrument heeft bovendien een beperkt meetbereik. Ook het U.S. patent nr 4-.270.173 beschrijft een 30 methode waarbij een micro-processor de gegevens van punten en lijnen in het platte vlak kan verwerken. Duidelijk is dat deze technieken niet de mogelijkheden hebben van de in dit 8401415 É- '* -2- geschrift beschreven vinding. Zowel in uitvoeringsvorm als in handzaamheid als in meettechniek, waarbij bovenal de mogelijkheid ontbreekt drie-dimensionale voorwerpen met krommingen aan bijvoorbeeld de binnenzijde af te tasten. Zo 5 heeft ook het patentgeschrift WO 82/01.064. betreffende een digitaal lineair meetinstrument met geheugenfunkties deze dimensionale beperking.

Het voorprogrammeren met een schaalverhouding van het in dit geschrift-bedoelde instrument kent verschil-10 lende uitvoeringsvormen, zoals die waarbij een connector de keuze van de schaalverhouding kan bepalen, of door middel van een draaibare cylinder waarop schaalverhoudingen zijn aangegeven. Indien geen separate voorprogrammering is aangebracht, kan men door middel van het bewegen van het tastwiel 15 een getal in de micro-processor inbrengen en deze als vermenigvuldigingsfactor aanwenden, zodat iedere gewenste schaalverhouding kan worden verkregen.

Aan de hand van de bijbehorende tekeningen zullen wij de vinding beschrijven.

20 Figuur 1 toont ee.n lengte-doorsnede in zij- en bovenaanzicht, waarbij het toetsenbord 2 in- en uitklapbaar is gemaakt ten opzichte van het huis 1. Zodra het toetsenbord 2 wordt ingeklapt dekt het venster 3 af, zodat het toetsenbord 2 en het venster 3 zijn beschermd tegen vocht en vuil, en een veilige 25 bewaring tussen kleding of in een tas mogelijk is.

In de punt van het instrument bevindt zich een loopwiel 4, dat axiaal ten opzichte van de lengte-as van het instrument kan draaien, en waarmee het oppervlak van een tekening, een kaart of een object, zoals bij voorbeeld een schaalmodel en 30 dergelijke, kan worden afgetast. Dit loop- of tastwiel 4 is aan een zijvlak voorzien van een tandwiel waarmee een aan-drijf-asje 5 wordt aangedreven, welke op zijn beurt een ronde schijf 6 laat draaien. Het tussenschot 7 zorgt voor een afdichting van het huis, zodat de in het huis opgenomen 35 voorzieningen zijn beschermd tegen vocht en vuil.

De ronde schijf 6 is voorzien van een, op regelmatige afstand gelegen, aantal kleine sleufjes 8. Deze sleufjes 8 zijn bedoeld om een door een LED 9 al te geven lichtsignaaltje door 8401419 *» % -3- te laten in een door schijf 6 onderbroken regelmaat, naar een aan de andere zij*de van schij'f 6 gelegen foto-electri-sche cel 10» welke het onderbroken lichtsignaaltje omzet in een electrische impuls ten behoeve van de micro-processor 11.

5 De in het hierboven beschreven optisch-electrische systeem genoemde schij'f 6 kan ook zij’n uitgevoerd als een vlinder.

De micro-processor zorgt voor verdere verwerking van de impulsen volgens een voor deze beschrijving niet relevante techniek, en levert middels vloeibare kristallen een 10 digitaal leesbare uitkomst.

Een, om ergonomische, apart geplaatste start-knop 12 geeft de gebruiker de mogelijkheid de meet- of tast-functie aan te vangen en te beëindigen, zodat tijdens metingen van verschillende lij'nen ongewenste bewegingen van het 15 tastwiel geen verstoring van het rekenprogramma veroorzaken. Deze startknop 12 bevindt zich aan de bovenzijde, en is over de breedte zodanig aangebracht dat het instrument in de hand, tijdens het aftasten van kromme lijnen, kan worden gedraaid.

Zo kan voor de berekening van oppervlakten eerst de lengte 20 van het te meten oppervlak worden opgenomen met het aanraken van startknop 12. De opname-functie kan worden gestopt door het loslaten van de startknop, en de vermenigvuldigingsfact. kan worden ingetoetst om vervolgens met inschakeling van de startknop de breedte op te nemen. Vervolgens kan knop 12 25 worden losgelaten, en worden de opgenomen gegevens niet meer gewijzigd door een ongewenste beroering van het tastwiel 4··

Bij het rekenkundig concept van de micro-processor is ervan uitgegaan dat er in vooraf te bepalen verhoudingen moet kunnen worden gerekend, dat wil zeggen dat 30 voor dan wel tijdens de gebruikshandelingen een rekenkundige factor kan worden gekozen, zodat de berekeningen worden uitgevoerd in de gewenste schaalverhouding. Figuur 1 toont de keuzeschakelaar 13» waarbij een aantal van de meest voorkomende schaalverhoudingen zijn aangegeven. Varianten kunnen 35 worden verkregen door inschakeling van de micro-processor.

De toe te passen micro-processors zullen bepalend zijn voor de indeling van het toetsenbord, waarbij fi- 9401419 -4- guur 1 de fixknop 15 laat zien, waarmee het verlangde verhoudingsgetal, welk door beweging van het tastwiel kan worden verkregen, kan worden doorgegeven aan de micro-processor.

De smalle toetsen 16 en 17 dienen de electrische spanning in 5 dan wel uit te schakelen. Met de toetsen 14·» 14-a en 14-b worde geheugenfuncties bediend. Ruimte 18 is voor batterijen.

Figuur 2 toont het exterieur van een andere uitvoeringsvorm, waarbij de toetsen gemakkelijk bereikbaar op het instrument zijn aangebracht. Op de getoonde linkerzijde 10 zijn de toetsen van een aantal rekenkundige functies aangegeven, terwijl op de niet getoonde rechterzijde de getallen 0 tot en met 9, de decimale factor en de geheugenfuncties zijn aangebracht.

Zo geldt ook voor de in figuur 1 getekende uit-15 voeringsvorm het gegeven dat bij een ander type micro-processor een ander toetsenbord, bij voorbeeld ook met de getallen 0 tot en met 9»' behoort.

Figuur 3 laat een methode zien waarbij de voor de micro-processor benodigde impulsen worden verstrekt door 20 een electro-magnetische generator. Dit heeft het practische voordeel dat het verkrijgen van de impulsen een geringer verbruik van electrische spanning vergt als bij een optische interruptor. Het tastwiel 19 is voorzien van kleine magnetische elementen 20, welke bij draaing van het tastwiel 19 25 electrische impulsen genereren in het boven het tastwiel gelegen deel 21 van de generator. De impulsen worden geleid naar een contact op het tussenschot 22, en vandaar doorgevoerd naar het micro-electronische circuit.

Figuur 4 toont een oplossing voor het probleem 30 dat ontstaat indien het instrument regelmatig kromme lijnen moet volgen, en daarbij rondingen met een kleine radius moet aftasten. Het zwenkbaar maken van het tastwiel 23 biedt dan het voordeel dat naast het exact kunnen volgen van kromme lijnen, het instrument rustiger blijft liggen in de hand, en 35 het toetsenbord met het venster beter zichtbaar blijven.

De flexibele as 24, aan de ene zijde bevestigd in het draaipunt 25 van het tastwiel 23, en aan de andere zijde is ge- 8401419 -5-

A

«r ^ koppeld aan de optische interruptor. De vertikale as van het zwenkwiel is gelagerd in een kunststof bus 27, welke een soepele beweging van het zwenkwiel mogelijk moet maken.

Een niet ronde vorm van de borgmoer 28 moet er voor zorgen 5 dat het zwenkwiel slechts 180 graden kan zwenken, zodat de flexibele as niet wordt gehinderd of beschadigd.

Figuur 5 laat een zwenkwiel zien waarin een electro-magnetische generator is opgenomen. De in zij-aanzicht getekende uitvoering toont het tastwiel 29 met de 10 daarin opgenomen magnetische elementen 30. In de vork 31 van het zwenkwiel ligt het spanningselement 32 van de generator. Door het inschuiven van het vastzetmeehanisme 33 tegen 'de in het huis aangebrachte ribbels kan worden bereikt dat het zwenkwiel in een positie is geblokkeerd, zodat ook metingen 15 langs een rechte lijn mogelijk zijn. Ook bij de in figuur 5 beschreven uitvoering van een zwenkwiel geldt dat in de vertikale as 34- een voorziening is opgenomeh waardoor een volledig ronddraaien van het zwenkwiel wordt voorkomen.

Figuur 6 toont een geheel andere wijze van ver-20 zamelen van impulsen. Door gebruik te maken van het gegeven dat de zwenkwielen uit figuur 3 en 5 uitneembaar zijn, en vervangen kunnen worden door een optische techniek om in dit geval lichtsignalen om te zetten in bruikbare impulsen voor de micro-processor, kan het instrument voor vele andere 25 doeleinden mede bruikbaar zijn. Zo kan de foto-electrische cel 35 lichtsignalen omzetten, en na plaatsing van voorzet-kleurenfilters ook onderscheid maken tussen verschillend gekleurde objecten. Ook signalering en registratie van onzichtbaar licht is langs deze weg mogelijk.

30 De verschillende kleurenfilters 36 a tot en met d kunnen onderling verwisseld en gecombineerd worden.

Figuur 7 toont een samenstelsel van kleur-onder-scheidende sensoren, welke het mogelijk maken signalen van verschillend gekleurde delen op schema*s, kaarten en objec- 35 ten te onderscheiden en te registreren. De kleur-onderschei-dende sensoren bestaan uit foto-electrische cellen 35, waarop door middel van damptechniek verschillende kleuren- 8 4 n 1 4 1 s -6-

'J V

filters zijn aangebracht. Deze van optische filters voorziene foto-cellen zijn uitwisselbaar. Op deze wijze onstaat de mogelijkheid om door middel van kleurdetectie signalering van objecten, of delen daarvan, op basis van kleur te regis-5 treren en onderscheidende informatie te verwerken met de micro-processor, waarbij het noodzakelijk kan zijn meerdere vensters in het instrument aan te brengen.

Zo zijn meerdere varianten op het in dit geschrift beschreven instrument mogelijk, met name wat betreft 10 het uitwisselbaar zijn van meerdere technieken voor het verzamelen van impulsen waarmee de in het huis opgenomen micro-electronica functioneel kan zijn. Deze varianten worden geacht binnen het kader van deze vinding te vallen.

8401419

Claims (13)

1. Een tast-, meet- en rekeninstrument, voor het bepalen van lengte-, oppervlakte-, omtrek- en inhoudsmaten, waarbij de toegepaste micro-electronica tegelijkertijd als zelfstandige rekeneenheid dienst kan doen en waarbij een ven-5 ster de resultaten digitaal leesbaar maakt, en is voorzien van batterijen, met het kenmerk, dat zowel rechte als kromme lijnen op een-, twee- of drie-dimensionale objecten kunnen worden afgetast door middel van een tastwieltje, waarvan de omwentelingen worden overgebracht naar een optische inter-10 ruptor, welke interruptor impulsen kan verstrekken aan het micro-electronische circuit, zodanig dat lengte-, oppervlakte-, omtrek- en inhoudsmaten kunnen worden berekend en de uitkomsten op een ingebouwd venster digitaal worden zichtbaar gemaakt, en waarvan alle funkties zijn ondergebracht in een 15 huis, en waarbij het instrument handzaam is.

2. Een tast-, meet- en rekeninstrument volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in het huis een keuze-scha-kelaar is opgenomen met behulp waarvan met micro-electronische circuit kan worden voorgeprogrammeerd zodat de gevraagde 20 berekeningen in een gewenste schaalverhouding kunnen worden uitgevoerd.

3. Een tast-, meet- en rekeninstrument volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in het huis een van steek-pennen voorziene connector is opgenomen, welke in een zoda- 25 nige positie kan worden gebracht dat de micro-processor is voorgeprogrammeerd met de schaalverhouding waarin de berekeningen moeten worden uitgevoerd.

4. Een tast-, meet- en rekeninstrument volgens conclusie 1, 2 of 3» met het kenmerk, dat het instrument niet 30 is uitgerust met een optische interruptor, maar is uitgevoerd met een tastwiel dat is voorzien van een eleetromagnetische generator welke de impulsen kan leveren voor het micro-electronische circuit. 8401419 7 " -8-

5. Een tast-, meet- en rekeninstrument volgens conclusie |1, 2 of 3 en 4, met het kenmerk, dat het tastwiel zwenkbaar is gemaakt, en is voorzien van een electromagne-tische generator, zodat tijdens het tasten het voortbewegen 5 van dit zwenkwiel impulsen kan verstrekken ten behoeve van de micro-processor, en waarbij het zwenkwiel is voorzien van een eenvoudig vastzetmechanisme, zodat ook metingen langs een strakke lijn mogelijk zijn.

6. Een tast-, meet- en rekeninstrument volgens 10 conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk.·, dat het zwenkwiel niet is uitgerust met een electromagnetische generator, maar via een, in het verlengde van de wielas liggende, flexibele as op zodanige wijze is verbonden met.het huis, dat de omwentelingen van het tastwiel direct worden overgebracht naar 15 een in het huis aanwezige optische interruptor, welke de impulsen levert voor het micro-electronische circuit.

7. Een tast-, meet- en rekeninstrument volgens conclusie 1, 2 of 3, 4 en 5, met het kenmerk, dat in het huis voorzieningen zijn opgenomen, welke het mogelijk maken 20 om de kop van het instrument met het vaste tastwiel met generator te verwisselen voor een kop met een zwenkbaar tastwiel met generator, dan wel voor een tastkop, welke een foto-electrische cel bevat, die de pulsen levert voor de micro-processor.

8. Een tast-, meet- en rekeninstrument volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tastwiel is vervangen door een tastkop, welke een lichtsignaal kan uitzenden en na reflectie weer terug ontvangen, waarna het gereflecteerde licht met behulp van een foto-electrische cel kan worden om-30 gezet in pulsen ten behoeve van de micro-processor.

9. Een tast-, meet- en rekeninstrument volgens conclusie 1 en 7, met het kenmerk, dat voor de foto-electrische cel kleurenfliters kunnen worden geplaatst, waardoor het mogelijk vrordt gemaakt, dat eenheden van een bepaalde 35 kleur worden geregistreerd en omgezet in pulsen,ten behoeve van de micro-processor. §401419 -9-

10. Een tast-, meet- en rekeninstrument volgens conclusie 1, 2 of 3# k$ 5*6,7,8 en 9» met het kenmerk, dat in het huis een aansluiting is opgenomen, welke het mogelijk maakt om zowel de rechtstreeks gemeten waarden als ook de in 5 het electronische geheugen opgeslagen gegevens door te geven naar andere electronische systemen.

11. Een tast-, meet- en rekeninstrument volgens conclusie 1, 7 en 10, met het kenmerk, dat in de tastkop meerdere foto-electrische cellen zijn geplaatst waarop een j 10 kleurenfilter is aangebracht, zodat signalen van verschillende kleuren kunnen worden ontvangen en omgezet in pulsen ten behoeve van een daarvoor geprogrammeerde micro-processor.

12. Een tast-, meet- en rekeninstrument volgens conclusie 1, 7 en 10, met het kenmerk, dat hierbij meerdere 15 foto-electrische cellen zijn geplaatst achter een prisma dat zorg draagt voor schifting van het invallende licht, zodat signalen van verschillende kleuren kunnen worden geregistreerd, en waarbij meerdere vensters in het huis zijn ingebouwd.

13. Een tast-, meet- en rekeninstrument volgens conclusie 1,7,8, 9»10,11 en 12, met het kenmerk, dat het instrument is voorzien van electronische versterkers waardoor de hoeveelheid gemeten licht digitaal zichtbaar kan worden gemaakt. 8. o 1419