SU1616603A1

SU1616603A1 - Устройство дл определени ориентации головы

Info

Publication number: SU1616603A1
Application number: SU874216303A
Authority: SU
Inventors: Винцас Пранович Лаурутис; Янина Юозовна Щюкайте; Ромас-Юозас Юозович Линкус; Дануте Витауто Вишняускене
Original assignee: Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1990-12-30

Abstract

Изобретение относитс к области медицины, а именно к измерительным приборам движени головы оператора, и может быть использовано при проведении психологических, нейрофизиологических, эргономических экспериментов, а также дл построени систем человек - техника, в которых дл управлени используетс взор человека. Цель изобретени - повышение точности определени ориентации головы. Дл достижени этой цели устройство дл определени ориентации головы содержит излучающий элемент, закрепленный на шлеме, устанавливаемом на голове человека, приемники излучени , установленные на задней стенке тест-экрана в виде двух матриц L_XMN и L_YMN соответственно дл измерени горизонтальных и вертикальных составл ющих движени головы. В каждой матрице приемники излучени разделены на четыре группы: в матрице L_XMN соединены между собой все приемники излучени каждого столбца и каждый п тый приемник строки в матрице, L_YMN - все приемники излучени каждой строки и каждый п тый приемник столба. К выходам групп приемников подключены два одинаковых преобразовател взаимного излучающего элемента и приемников излучени в электрический сигнал дл горизонтальных и вертикальных составл ющих движени головы, каждый из которых содержит два фазовращател 1,2, два индикатора 5 и 6 нулевого фазового смещени , последовательно соединенные между собой RS - триггер 15, формирователь 16 импульсов, третий коммутатор 17 и реверсивный счетчик 18, схему 19 управлени третьим коммутатором 17, последовательно соединенные между собой усилитель-ограничитель, фазовый детектор 8, преобразователь 10 длительности в число импульсов, цифровой сумматор 10 и цифроаналоговый преобразователь 11, а также кварцевый генератор 12, делитель 13 и резонансный усилитель 14. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс к медицине, в частности к устройствам дл измерени движени головы, и может быть применено .при проведении психологических, нейрофизиологических , эргономических иссле- дований, а также дл построени систем человек - техника, в которых дл управлени используетс взор человека.

Цель изобретени - увеличение точности определени ориентации головы.

На фиг. 1 - представлена функциональна схема расположени приемников излучени и излучающего элемента; на фиг. 2 - функциональна схема преобразовател взаимного расположени излучающего эле- мента и приемников излучени в электрический сигнал. .

Устройство дл определени ориентации головы содержит два одинаковых преобразовател взаимного расположени излучающего элемента L и приемников излучени Lxmn и Lymn. Каждый преобразователь содержит фазовращатели 1, 2, коммутаторы 3, 4, индикаторы 5, 6 нулевого фазового смещени , последовательно соединенные между собой, усилитель-ограничитель 7, фазовый детектор 8, преобразователь длительности в число импульсов 9, цифровой сумматор 10 и цифроаналоговый преобразователь 11, последовательно соединенные между собой, кварцевый генератор 12, делитель 13, резонансный усилитель 14, последовательно соединенные между собой RS-триггер 15. формирователь импульсов 16, коммутатор 17, счетчик 18, а также схему управлени 19 коммутатором 17.

Устройство работает следующим образом .

Пусть в начальный момент времени го- лова оператора ориентируетс в центр экрана и нажимаетс кнопка Установка О. В этом случае концы вектора ориентации головы наход тс между приемниками излучени Lx35 и Lx36 и Ly2 и Ly34.

Далее рассмотрим работу устройства только при определении горизонтальной составл ющей ориентации головы, поскольку работа устройства Г1ри определении вертикальной составл ющей аналогична. При нажатии кнопки Установка О код реверсивного счетчика 18 равен нулю, RS- триггер 15 находитс в выключенном состо нии , поэтому коммутатор 3 находитс во включенном состо нии, коммутатор 4 - в выключенном. На усилитель-ограничитель 7 поступают через фазовый вращатель 1 сигнал Xi от приемника Lx35 и непосредственно - сигнал Хг от Lx37. Усилитель-ограничитель 7 усиливает поступающий сигнал до уровн , необходимого дл фазовой демодул ции . Фазовый детектор 8 сравнивает фазу сигнала, поступающего с усилител -ограничител 7 с фазой опорного сигнала резонансного усилител 14 и на выходе выдает положительный импульс, длительность которого пропорциональна разности фаз поступающих сигналов. Преобразователь 9 длительности импульсов в число импульсов преобразует длительность импульса фазового детектора 8 в цифровой код. Полученный цифровой код соответствует фазе сигнала усилител -ограничител 7 и тем самым положению вектора ориентации головы. Указанный цифровой код Uyx через цифровой сумматор 10, поскольку код реверсивного счетчика 18 равен нулю , поступает на выход измерител и на вход цифроаналогового преобразовател 11, а на выходе последнего имеем аналоговый сигнал Ux, соответствующий этому коду.

Далее допустим, что вектор ориентации головы смещаетс направо и приближаетс к приемнику излучени Lx37. В этом случае увеличиваетс амплитуда сигнала Ха прием- ника Lx37, уменьшаетс Xi приемника 1х35, поэтому из-за действи фазового вращател 1 измен етс фаза сигнала, поступающего на вход усилител -ограничител 7, при этом мен етс длительность импуль- са, вырабатываемого фазовым детектором 8 и тем самым цифровой код преобразовател 9 и соответственно выходные сигналы Uyx и Ux.

Пусть вектор ориентации головы, оме- ща сь направо, попадает пр мо на приемник Lx3/. В этом положении сигналы Хз приемника Lx36 и Х приемника Lx38 будут равны. Поэтому фаза сигнала, поступающего от приемников, будет равна фазе опорного сигнала, поступающего из резонансного усилител 14. В этом случае индикатор нулевого фазового смещени 6 вырабатывает импульс, который переводит RS-триггер 15 во включенное состо ние, а последний включает коммутатор 4 и выключает коммутатор 3. Вследствие этого на усилитель-ограничитель 7 поступает через фазовый вращатель 2 сигнал Хз и непосредственно Х4. Перепад выходного сигнала RS-триггера 15 также поступает в формирователь импульсов 16 и схему управлени 19 коммутатором 17, Формирователь импульсов 16 формирует короткий импульс, который чеФормула изобретени 1. Устройство дл определени ориентации головы, содержащее излучающий элемент, закрепленный на шлеме, устанавливаемом на голове человека, приемники излучени и преобразователь взаимного расположени излучающего элемента и приемников излучени в электрический сигнал , отличающеес тем, что, с целью увеличени точности определени ориентации головы, оно содержит тест-экран, на задней стенке которого установлены две матрицы Lxmn и Lymn приемников излучени соответственно дл измерени горизонтальных и вертикальных составл ющих движени головы , в каждой матрице приемники излучени разделены на четыре группы: в

рез коммутатор 17 поступает на суммирую- 15 матрице Lxmn соединены между собой все

25

щий вход реверсивного счетчика 18. Код реверсивного счетчика 18 поступает в цифровой сумматор 10, где суммируетс с кодом преобразовател 9 длительности в число импульсов, причем, код преобразова- .20 тел 9 образует младшие разр ды, а код реверсивного счетчика 18 - старшие разр ды цифрового сумматора 10.

Аналогично измерение происходит при переходе на следующие приемники 1х37. Lx39. Тогда реверсивный счетчик 18 присум- мирует еще один импульс. При изменении направлени движени вектора ориентации головы налево схема управлени 19 переведет коммутатор 17 в другое положение и импульсы, сформированные в формирователе 16, будут вычитыватьс из кода реверсивного счетчика 18.

Дл возбуждени излучающего элемента L используетс сигнал, поступающий из резонансного усилител 14. Кварцевый генератор 12 выдает импульсный сигнал, поступающий в делитель импульсов 13, который уменьшает частоту повторени импульсов , преобразуемых в резонансном усилителе 14 в гармонический сигнал. Имприемники излучени каждого столбца и каждый п тый приемник строки, т. е. группу составл ет число приемников излучени П

NXS 2 LXJ S + 4Ki , где Ki О, 1,2т;

j 1

,2,3,4- номер группы, в матрице Lymn соединены между собой все приемники излучени каждой строки и каждый п тый приемник столбца, т. е. группу составл ет число

m

приемников излучени Nys

Lyj S + 4К2

V

j 1

где К2 О, 1,2, ..., п, к выходам групп приемников излучени подключены два 30 одинаковых преобразовател взаимного расположени излучающего элемента и приемников излучени в электрический сигнал дл горизонтальных и вертикальных составл ющих движени головы, выходы которых вл ютс выходами устройства, другие входы преобразователей соединены с выходом резонансного усилител и первым выходом кварцевого генератора, второй выход которого соединен последовательно с делителем и резонансным усилителем.

35

40

пульсы кварцевого генератора 12 используютс также в качестве опорных сигналов.в преобразователе 9 длительности в число импульсов.

В предлагаемом устройстве результаты измерений не завис т от линейных смещений головы,так как ориентаци головы, т. е. точка фиксации вектора ориентации головы определ етс по сигналам приемников излучени , наход щимс на экране (точка фиксации определ етс относительно экрана), что позвол ет производить измерени при движении не только головы, но и самого оператора: ходьбе, изменении места сидени .

Claims

Формула изобретени 1. Устройство дл определени ориентации головы, содержащее излучающий элемент, закрепленный на шлеме, устанавливаемом на голове человека, приемники излучени и преобразователь взаимного расположени излучающего элемента и приемников излучени в электрический сигнал , отличающеес тем, что, с целью увеличени точности определени ориентации головы, оно содержит тест-экран, на задней стенке которого установлены две матрицы Lxmn и Lymn приемников излучени соответственно дл измерени горизонтальных и вертикальных составл ющих движени головы , в каждой матрице приемники излучени разделены на четыре группы: в

матрице Lxmn соединены между собой все

5

0

приемники излучени каждого столбца и каждый п тый приемник строки, т. е. группу составл ет число приемников излучени П

NXS 2 LXJ S + 4Ki , где Ki О, 1,2т;

j 1

,2,3,4- номер группы, в матрице Lymn соединены между собой все приемники излучени каждой строки и каждый п тый приемник столбца, т. е. группу составл ет число

m

приемников излучени Nys

Lyj S + 4К2

V

j 1

где К2 О, 1,2, ..., п, к выходам групп приемников излучени подключены два 0 одинаковых преобразовател взаимного расположени излучающего элемента и приемников излучени в электрический сигнал дл горизонтальных и вертикальных составл ющих движени головы, выходы которых вл ютс выходами устройства, другие входы преобразователей соединены с выходом резонансного усилител и первым выходом кварцевого генератора, второй выход которого соединен последовательно с делителем и резонансным усилителем.

5

0
2. Устройство по п. 1, отличающее- с тем, что преобразователь взаимного расположени излучающего элемента и приемников излучени в электрический сигнал содержит два фазовращател , два коммутатора , два индикатора нулевого фазового смещени , последовательно соединенные между собой RS-триггер, формирователь импульсов, третий коммутатор и реверсивный счетчик, схему управлени третьим коммутатором, последовательно соединенны.е усилитель-ограничитель, фазовый детектор,- преобразователь-длительности в число импульсов, цифровой сумматор и цифроаналоговый преобразователь , при этом приемники излучени первой группы через фазовый вращатель, а второй группы непосредственно и приемники излучени третьей группы через фазовый враща0

5

п

тель, а четвертый непосредственно подключены соответственно к входам первых и вторых коммутаторов и индикатора нулевого фазового смещени , выходы индикаторов нулевого фазового смещени подключены к RS-входам триггера, выходы триггера соединены с управл ющими входами первого и второго коммутаторов, формирователем импульсов и один выход - со схемой управлени третьим коммутатором, второй вход которрй подключен к выходу фазового детектора , а выход - к третьему коммутатору, выходы первого и второго коммутаторов - к ограничителю-усилителю, первый вход преобразовател соединен с преобразователем длительности- в число импульсов, второй вход - с индикатором нулевого фазового смещени , фазовым вращателем и излучающим элементом.

im im

Векторориентоции

головы L

Направление Ssopa

л

Фиг.1

XfX2X3X4