NO851107L

NO851107L - CAPTURE EQUIPMENT.

Info

Publication number: NO851107L
Application number: NO851107A
Authority: NO
Inventors: Ward W Carson
Original assignee: Ward W Carson
Priority date: 1985-03-20
Filing date: 1985-03-20
Publication date: 1986-09-22
Also published as: GB8606796D0; GB2173311A

Description

Foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og et apparat for måling av et bevegelig punkts fortløpende todimensjonale koordinater i et koordinatsystem hvor registreringen av denne informasjon overføres til kodet informasjon som kan lagres eller behandles i en datamaskin. The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the continuous two-dimensional coordinates of a moving point in a coordinate system where the registration of this information is transferred to coded information that can be stored or processed in a computer.

Et slikt apparat anvendes f.eks. til koordinatmåling og videre digitalisering av et bevegelig punkts koordinater, og kommer særlig til anvendelse for kart, tegninger og fotografiske bilder. Måleresultater fra slike kart eller tegninger fore-ligger ofte i form av punktdata som beskriver en linje eller kurve og det er vanlig å overføre slike data til en datamaskin for videre bearbeidelse, lagring eller i form av en tegning fra en grafskriver. Måleresultater fra luftfotografier kan, om de er meget nøyaktige, anvendes i en datamaskin til å bestemme mark-koordinater, hvilket er hovedanvendelsen for foreliggende oppfinnelse. Such a device is used e.g. for coordinate measurement and further digitization of the coordinates of a moving point, and is particularly used for maps, drawings and photographic images. Measurement results from such maps or drawings are often available in the form of point data describing a line or curve and it is common to transfer such data to a computer for further processing, storage or in the form of a drawing from a graph printer. Measurement results from aerial photographs can, if they are very accurate, be used in a computer to determine ground coordinates, which is the main application of the present invention.

Det er kjent ulike apparater til dette formål, men de er basert på prinsipper som gjør dem kostbare å fremstille sammenlignet med foreliggende apparat når samme nøyaktighet skal oppnås. Slike apparater blir vanligvis kalt mekanisk kontrollert XY-digitaliseringsutstyr, i motsetning til digitaliseringsbord med markør. Søkeren kjenner til tre hovedtyper av mekanisk kontrollert digitaliseringsutstyr som har kommet til praktisk anvendelse og som er av kommersiell interesse. Various devices are known for this purpose, but they are based on principles that make them expensive to manufacture compared to the present device when the same accuracy is to be achieved. Such devices are usually called mechanically controlled XY digitizers, as opposed to marker digitizing tables. The applicant is aware of three main types of mechanically controlled digitizing equipment that have come into practical use and are of commercial interest.

Den mest vanlige utførelse anvender en transduktor for å måle en lineær forskyvning langs X-aksen, og en annen transduktor for å måle en lineær forskyvning langs Y-aksen i et rektang-ulært koordinatsystem. Den andre utførelsen benytter en transduktor til å måle vinkelforskyvningen omkring et fast punkt og en annen transduktor til å måle den lineære forskyvning langs radien i et polar-koordinatsystem;.. En tredje utførelse,nærmere beskrevet i norsk patent 126.596, holder to transduktorer for å måle vinkelforskyvningen av to forskjellige vinkler. I denne utførelsen legges to to målte vinkelforskyvninger samt to faste lengder i et måleapparat til grunn for bestemmelsen av de todimensjonale koordinater til et bevegelig punkt. The most common embodiment uses a transducer to measure a linear displacement along the X-axis, and another transducer to measure a linear displacement along the Y-axis in a rectangular coordinate system. The second embodiment uses a transducer to measure the angular displacement around a fixed point and another transducer to measure the linear displacement along the radius in a polar coordinate system;.. A third embodiment, described in more detail in Norwegian patent 126,596, holds two transducers to measure the angular displacement of two different angles. In this embodiment, two measured angular displacements and two fixed lengths in a measuring device are used as the basis for determining the two-dimensional coordinates of a moving point.

Riktignok er et digitaliseringsbord med markør et rimelig digitaliseringsutstyr, men har begrenset nøyaktighet som på sitt beste er - 0,050 mm og kan neppe anvendes til nøyaktig bestemmelse av mark-koordinater innenfor kartoppmåling. Admittedly, a digitizing table with a marker is a reasonable digitizing device, but has limited accuracy, which at best is - 0.050 mm and can hardly be used for accurate determination of ground coordinates within map surveying.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringeThe purpose of the present invention is to provide

en fremgangsmåte og et apparat av den innledningsvis nevnte art som har en enklere oppbygning og er vesentlig billigere å fremstille enn kjente mekanisk kontrollert digitaliseringsutstyr, samtidig som det fremviser svært god nøyaktighet - a method and an apparatus of the nature mentioned at the outset which has a simpler structure and is significantly cheaper to manufacture than known mechanically controlled digitizing equipment, while at the same time displaying very good accuracy -

± 0.010 mm eller bedre. En prototyp er funnet å gi måleresultater med ± 0.006 mm nøyaktighet. ± 0.010 mm or better. A prototype has been found to give measurement results with ± 0.006 mm accuracy.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at apparatet av den innledningsvis nevnte art kjennetegnes ved at en registreringsanordning, f.eks. en lineær inkremental transduktor, er anordnet for respektivt å måle den lineære forskyvning av to sider i et triangel i forhold til to faste hjørnepunkter og et bevegelig hjørnepunkt i triangelet. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen går frem av underkravene. This is achieved according to the invention in that the apparatus of the type mentioned at the outset is characterized by a recording device, e.g. a linear incremental transducer, is arranged to respectively measure the linear displacement of two sides of a triangle in relation to two fixed corner points and a movable corner point of the triangle. Further features of the invention are apparent from the subclaims.

Ifølge det ovenfor nevnte baserer digitaliseringsutstyret seg på å bestemme variable lengder av to sider i en trekant hvor den tredje siden er fast. I en tekt trekant ABC er to sider AC og BC bevegbare og en side AB er konstant, hvor følgelig hjørnet C utgjør et bevegelig punkt. På denne måten er punktet Cs koordinater i forhold til et XY-koordinatsystem med origo i punkt A og Y-aksen langs AB gitt ved ligningene: According to the above, the digitizing equipment is based on determining the variable lengths of two sides of a triangle where the third side is fixed. In an acute triangle ABC, two sides AC and BC are movable and one side AB is constant, whereupon the corner C constitutes a movable point. In this way, point C's coordinates in relation to an XY coordinate system with origin at point A and the Y axis along AB are given by the equations:

Et utførelseseksempel av oppfinnelsen, hvor registrerings-anordningen innbefatter en lineær inkremental transduktor, vil i det etterfølgende beskrives nærmere under henvisning til de vedlagte tetninger, hvor: Fig. 1 viser skjematisk apparatet sett ovenfra og hvor et koordinatsystem XY er innlagt, An embodiment of the invention, where the recording device includes a linear incremental transducer, will be described in more detail below with reference to the attached seals, where: Fig. 1 schematically shows the device seen from above and where a coordinate system XY is inserted,

fig. 2 viser skjematisk et vertikalt tverrsnitt av registrer-ingsanordningen, sett fra II-II i fig. 1, fig. 2 schematically shows a vertical cross-section of the recording device, seen from II-II in fig. 1,

fig. 3 viser skjematisk et vertikalt lengdesnitt av registrer-ingsanordningen, sett fra III-III i fig. 1, fig. 3 schematically shows a vertical longitudinal section of the recording device, seen from III-III in fig. 1,

fig. 4 viser skjematisk et vertikalt snitt gjennom hjørnet C, fig. 4 schematically shows a vertical section through corner C,

sett fra IV-IV i fig. 1, ogseen from IV-IV in fig. 1, and

fig. 5 viser en perspektivskisse av apparatet ifølge oppfinnelsen. fig. 5 shows a perspective sketch of the device according to the invention.

Idet det vises til fig. 1 viser denne et utførelseseksempel av oppfinnelsen hvor to transduktorer er anordnet for å registrere de todimensjonale koordinater av et bevegelig punkt, apparatet er anordnet i form av et triangel ABC, hvor en side AB alltid er en konstant lengde, mens de to andre sider AC, BC er forskyvbare slik at hjørnene A, B i triangelet alltid er fast, mens punktet C er bevegbart. Referring to fig. 1 shows an embodiment of the invention where two transducers are arranged to record the two-dimensional coordinates of a moving point, the device is arranged in the form of a triangle ABC, where one side AB is always a constant length, while the other two sides AC, BC are movable so that the corners A, B in the triangle are always fixed, while the point C is movable.

I fuksjonsbeskrivelsen av apparatet er det funnet hensikts-messig å referere til tre vektorer angitt som Na, Nb ogNc. Disse vektorer er definert som de normalt til planet, dannet av punktene A, B og C, som passerer gjennom disse punkter slik at Na går gjennom A, Nb går gjennom B og Nc går gjennom C. In the functional description of the device, it has been found appropriate to refer to three vectors indicated as Na, Nb and Nc. These vectors are defined as those normal to the plane, formed by the points A, B and C, passing through these points such that Na passes through A, Nb passes through B and Nc passes through C.

I triangelet er det innlagt et koordinatsystem X, Y, hvor Y-aksen forløper gjennom hjørnene A og B i triangelet og X-aksen normalt til Y-aksen med origo i hjørne A. En fast referansebrakett 1 definerer siden AB i triangelet. To armer 8, 9 ut-gjør de forskyvbare sider AC, BC i triangelet. Armene er leddet sammen og dreibare i forhold til hverandre om aksen Nc i hjørnet C og er også dreibare om respektive akser Na, Nb i hjørnene A og B. En avsøker 2, 3 er anordnet ved hvert av hjørnene A og B. En gradert skala 4, 5 f.eks. en lineær inkremental skala, er anordnet på hver av armene 8, 9. Tilsammen utgjør avsøkeren og skalaen en transduktor. Avsøkeren 2, 3 sender signaler mot den graderte skaien 4, 5 på armene 8, 9, hvor disse reflekteres tilbake til avsøkeren proporsjonalt med endring av skalaens lengde på en i og for seg kjente måte. A coordinate system X, Y has been inserted into the triangle, where the Y-axis runs through the corners A and B of the triangle and the X-axis normal to the Y-axis with the origin in corner A. A fixed reference bracket 1 defines the side AB of the triangle. Two arms 8, 9 form the displaceable sides AC, BC of the triangle. The arms are hinged together and rotatable in relation to each other about the axis Nc in the corner C and are also rotatable about respective axes Na, Nb in the corners A and B. A scanner 2, 3 is arranged at each of the corners A and B. A graduated scale 4, 5 e.g. a linear incremental scale, is arranged on each of the arms 8, 9. Together, the scanner and the scale form a transducer. The scanner 2, 3 sends signals towards the graduated scale 4, 5 on the arms 8, 9, where these are reflected back to the scanner in proportion to changes in the length of the scale in a manner known per se.

I fig. 2 og 3 vises en holder- og føringsinnretning 6 (eller 7), hvilken innretning holder en avsøker 2 samtidig som den fører armen 8 ved hjelp av styreruller 15. Innretningen 6 er dreibart anordnet til en basis 14 som igjen er fast forbundet til referansebraketten 1. Akselen 12 er festet til basisen 14 for dreining av innretningen 1 omkring vertikalaksen Na over et opplager 11.. Styrerullene 15 går i spor i armene 8, 9 slik at disse ikke kan bevege seg vertikalt eller i armenes tverrret-ning, men kun i armenes lengderetning. In fig. 2 and 3 a holding and guiding device 6 (or 7) is shown, which device holds a scanner 2 at the same time as it guides the arm 8 by means of guide rollers 15. The device 6 is rotatably arranged on a base 14 which is in turn firmly connected to the reference bracket 1 The shaft 12 is attached to the base 14 for turning the device 1 around the vertical axis Na over a bearing 11. The guide rollers 15 run in grooves in the arms 8, 9 so that these cannot move vertically or in the transverse direction of the arms, but only in the longitudinal direction of the arms.

Som vist i fig. 4 er armene 8, 9 sammenkoplet på leddet måte over et opplager 10 og en vertikalt anordnet aksel. Aksen Nc i lageret 10 definerer det bevegelige punkt C i triangelet. As shown in fig. 4, the arms 8, 9 are connected in an articulated manner over a bearing 10 and a vertically arranged shaft. The axis Nc in the bearing 10 defines the movable point C in the triangle.

Det bevegelige punkt C føres manuelt til de punkt som skal måles. The movable point C is moved manually to the points to be measured.

Referansebraketten 1 tjener som fast basis i systemet, og den er bygget som en stiv basis for oppstilling av de to holderne 6, 7 for transduktoravsøkerne 2, 3. Når apparatet skal festes til et eller annet underlag slik som et tegnebord, en pult eller et bord med underlys, gjøres innfestningen over denne faste referansebrakett 1. The reference bracket 1 serves as a fixed base in the system, and it is built as a rigid base for setting up the two holders 6, 7 for the transducer scanners 2, 3. When the device is to be attached to some other surface such as a drawing table, a desk or a tables with underlights, the attachment is made above this fixed reference bracket 1.

Det er et stort utvalg av transduktorsystemer som kan anvendes med dette måleapparat. Et valg er et optisk, lineært trans-duktorsystem, med en optisk/elektronisk avsøker og reflekterene skala. Et annet valg er et avsøker/skalasystem brukt i en lineær transduktor basert på magnetisme. Et tredje valg er en kodet roterbar aksel, giret i en skala slik at den vil gi ut elektroniske signaler i forhold til skalaens lineære forskyvning. Alle disse, eller andre transduktorsystemer kan anvendes i dette måleapparat. Som prinsipp må avsøkeren i trans-duktorsystemet avføle den lineære forskyvning av en skala og tilveiebringe signaler som kan behandles og digitaliseres. There is a large selection of transducer systems that can be used with this measuring device. One choice is an optical linear transducer system, with an optical/electronic scanner and reflective scale. Another choice is a scanner/scale system used in a linear transducer based on magnetism. A third choice is a coded rotatable shaft, geared into a scale so that it will output electronic signals in proportion to the linear displacement of the scale. All of these, or other transducer systems, can be used in this measuring device. In principle, the scanner in the transducer system must sense the linear displacement of a scale and provide signals that can be processed and digitized.

Utover dette krav er valg av transduktoravsøkere åpent.Beyond this requirement, the choice of transducer scanners is open.

Et vesentlig trekk ved holder- og føringsinnretningene 6. 7 er at disse holder armene 8, 9 i fast forhold til seg selv slik at en hver vinkelbevegelse av armene bevirker dreining av innretningene 6, 7 omkring sine respektive akser Na, Nb. Armene 8, 9 må også være fri til bevegelse gjennom innretningene 6, 7 slik at de passerer frem og tilbake i et plan som er parallelt med hovedplanet gjennom hjørnene A, B og C. An essential feature of the holder and guide devices 6, 7 is that these hold the arms 8, 9 in a fixed relationship to themselves so that each angular movement of the arms causes rotation of the devices 6, 7 around their respective axes Na, Nb. The arms 8, 9 must also be free to move through the devices 6, 7 so that they pass back and forth in a plane parallel to the main plane through the corners A, B and C.

Claims

1. Procedure for measuring a moving point in continuous two-dimensional coordinates in a coordinate system where the registration of this information is transferred to coded information that is stored or processed in a computer, characterized in that the registration takes place by measuring the linear displacement of two sides (AC, BC) in a triangle in relation to two fixed corner points (A, B) and a movable corner point (C) in the triangle.

2. Apparatus for measuring the continuous two-dimensional coordinates of a moving point in a coordinate system where the recording of this information is transferred to coded information that can be stored or processed in a computer, characterized in that a recording device e.g. a linear incremental transducer, is arranged to respectively measure the linear displacement of two sides (AC, BC) of a triangle in relation to two fixed corner points (A, B) and a movable corner point (C) of the triangle.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the recording device's reflective scale (4, 5) is arranged along the triangularly designed device's movable arms (8, 9).

4. Apparatus according to claims 2-3, characterized in that the recording device's reflective scale (4, 5) is held by means of control devices (15) which run in control tracks in the arms (8, 9) to allow only displacement along the longitudinal direction of the scale.

5. Apparatus according to claims 2-4, characterized in that the registration device's scanner (2, 3) is arranged in holder and guide devices (6, 7), which devices hold the reflective scale (4, 5).

6. Apparatus according to claims 2-5, characterized in that the holder and guide devices (6,7) are mounted on shafts (13) via bearings (11) for rotation about their <A> respective axes (Na, Nb).

7. Apparatus according to claims 2-6, characterized in that the arms (8, 9) are articulated above a bearing (10) for relative rotation about the axis (Nc).