SU1738103A3 - Устройство дл указани местоположени географических пунктов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нагл дным ---gHSSJEsS 2 картографическим приборам и может быть использовано при указании местоположени  географических пунктов на картографическом материале. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и оперативности , что достигаетс  за счет использовани  микрокомпьютера с хран щимис  в его пам ти параметрами местоположени  географических пунктов и блока ввода данных в виде клавиатуры дл  набора названий географических пунктов. При этом на картографическом материале размещены не менее чем один условный исходный пункт, относительно которого контролируетс  положение указател . Указатель выполнен в виде светового указател  и перемещаетс  относительно картографического материала с помощью приводного и исполнительного механизма по командам, поступающим с микрокомпьютера. 8 з.п. ф-лы, 13 ил. сл С

Description

Изобретение относитс  к нагл дным картографическим приборам, с помощью которых можно с высокой точностью и оперативно находить нужное географическое место.

Известно устройство дл  указани  географических пунктов, в котором картографический материал выполнен в виде глобуса. Внутри глобуса размещен точечный излучатель дл  образовани  светового п тна на стенке глобуса.

Точечный излучатель поворачиваетс  вокруг оси в экваториальной плоскости с помощью механики, приводимой в действие вне глобуса. Путем установки поворотного положени  точечного излучател  и вращени  глобуса световое п тно может приводитьс  в желаемый географический пункт, причем круговые шкалы позвол ют, исход  из известных координат широты и долготы географического пункта, гфиводить световое п тно в соответствующее место на глобусе .

Однако полезный эффект такого определител  места незначителен, так как поворачивание точечного излучател  и вращение глобуса с помощью круговых шкал на основании выбранных из таблицы значений координат искомого места происходит едва ли быстрее непосредственного отыскани  места на поверхности глобуса с помощью этих значений координат. Механика установки точечного излучател  использует шнуровой привод с несколько

ч

СО 00

О СО

СО

сложным направлением шнура с целью предотвращени  проскальзывани  при передаче движени . Несмотр  на это, проскальзывание неизбежно, и врем  от времени необходима повторна  юстировка круговой шкалы.

Известен также картографический прибор дл  представлени  местонахождени  транспортного средства, например мгновенного местоположени  или заданного по- ложени  на топографической карте. Навигационное вычислительное устройство на основании соответствующего курса транспортного средства, а также пройденного пути определ ет координаты местоположени  и в соответствии с ними управл ет шаговыми электродригател ми, которые перемещают через тросиковые приводы два независимых друг от друга подвижных линейных элемента, обща  точка пересечени  которых представл ет соответствующее место на карте.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  указани  местоположени  географических пунктов, в котором дл  указани  местоположени  метка перемещаетс  по расстеленной карте. Метка образована точкой пересечени  двух перекрещивающихс  проволок, закрепленных между гайками ходового винта, которые перемещаютс  продольно по расположенным на противоположных кра х корпуса карты штангам с резьбой. Вращение штанг с резьбой происходит с помощью шаговых электродвигателей, управл емых импульсами.

Недостатком этого известного картографического прибора  вл етс  установка меткие помощью штанге резьбой, допускающих лишь относительно медленные установочные движени . Образование метки двум  перекрещивающимис  проволоками требует четырех штанг с резьбой с четырьм  шаговыми электродвигател ми, вследствие чего затраты на изготовление высокие.

Цель изобретени  - повышение точности и оперативности.

Устройство согласно изобретению содержит микрокомпьютер, в который введены параметры местоположени  множества географических пунктов. Этими географическими пунктами  вл ютс  на карте улицы, например название улиц, достопримечательности , театры, кинотеатры или т,п„ а на глобусе - города, озера, реки, горы и т.п. Ввод искомого географического пункта в микрокомпьютер происходит путем набора названи  соответствующего географического пункта на клавиатуре ввода данных. При этом за счет соответствующего программировани  может получитьс , что необходимо набрать лишь столько букв данного географического названи , сколько требуетс  дл  однозначной идентификации. Аналогично можно достичь того, что при

ошибочном вводе отдельных букв оставшиес  правильные буквы, поскольку он и достаточны дл  однозначной идентификации, удовлетвор ли вводу. Такие программы относ тс  к структуре микрокомпьютера в

0 рамках обычного.

После ввода программы микрокомпьютер управл ет, например, шаговыми электродвигател ми приводного и исполнительного механизма, с помощью импульсов соответст5 венно параметрам местоположени , накопленным в результате ввода данных, чтобы указатель местоположени , например световое п тно, подвести к желаемому географическому пункту.

0 Устройство имеет также, по меньшей мере, один условный исходный пункт в виде чувствительного элемента (датчика) дл  определени  местонахождени  указател  местоположени  относительно карты. Та5 кой условный пункт может быть, например , исходной или нулевой точкой указател  местоположени , к которой указатель местоположени  автоматически возвращаетс  при выключении или новом включении

0 прибора. Но один или несколько условных пунктов могут быть так распределены в зоне движени  носителей указател  местоположени  на карте, что при нормальном использовании прибора случайно достигаютс  один

5 или несколько из условных пунктов.

Эти условные пункты позвол ют также определить или контролировать местонахождени  указател  местоположени  при подверженных проскальзыванию приводах,

0 при которых передача движени  от шаговых электродвигателей на указатель местоположени  происходит не с помощью вход щих друг в друга с геометрическим замыканием элементов дл  передачи силы, а с помощью

5 подверженных проскальзыванию элементов дл  передачи силы, как тросиковые приводы , ведущие шестерни и т.п. При таких приводах после определенного количества ходов движени  неизбежно по вл ютс  от0 клонени  между заданным и истинным местом установки указател  местоположени , которые можно скорректировать на основании определени  контрол  местонахождени .

5 Условными пунктами  вл ютс , например , электрические или оптические контакты датчиков, к которым в микрокомпьютере относ тс  введенные параметры местоположени . При достижении условной точки в решающем блоке по сопоставлению этих

введенных параметров местоположени  с рассчитанными в данный момент времени параметрами местоположени  указател  местоположени  рассчитываетс  необходимое откорректированное число импульсов, которое затем задаетс  шаговым электродвигател м .

Существует возможность возврата указател  местоположени  в исходную, условную или нулевую точку перед каждым новым введением данных, чтобы, исход  из этого, можно было находить географический пункт в соответствии с новым вводом данных. Однако более элегантным и быстрым  вл етс  решение с помощью приданного микрокомпьютеру решающего блока дл  учета параметров местоположени  исходного пункта указател  местоположени  при повторной активации приводного и исполнительного механизма. Другими словами, параметры местоположени  исходного пункта указател  местоположени  снимаютс  с параметров местоположени  вновь заданного географического пункта, чтобы задать шаговым электродвигател м соответственно уменьшенное или увеличенное число импульсов .

На фиг. 1 показано устройство с нат нутой на верхней стороне рамы корпуса картой , вид сверху; на фиг. 2 и 3 - деталь верхнего горизонтального ползуна устройства по фиг. 1, вид сверху, поперечное сечение соответственно; на фиг. 4 и 5 - деталь нижнего горизонтального ползуна устройства по фиг. 1, вид сверху; поперечное сечение соответственно; на фиг. 6 и 7 - деталь вертикального ползуна устройства по фиг. 1, вид сверху и вид сбоку соответственно; на фиг. 8 - коммутационна  схема устройства по фиг. 1; на фиг. 9 и 10 - повернутый друг к другу на 90° приводной и исполнительный механизм дл  монтажа в глобусе; на фиг. 11 - 13 - повернутый друг к другу соответственно на 90° другой приводной и исполнительный механизм дл  монтажа в глобусе.

Устройство дл  указани  местоположени  географических пунктов (фиг. 1-7) содержит пр моугольную раму 1 корпуса, на прозрачной верхней стороне которой (не показана) раст нута карта. Устройство может быть поставлено на ребро, например повешено на стене.

В раме 1 корпуса расположены верхн   и нижн   направл ющие 2, на которых с помощью легкоподвижных роликов 3 установлены с возможностью перемещени  по горизонтали верхний 4 и нижний 5 горизонтальные ползуны, св занные между собой направл ющими 6. Так как на верхнем горизонтальном ползуне А установлен один ролик 3, а на нижнем горизонтальном ползуне 5 установлены два ролика 3, то получаетс  устойчива  трехточечна  опора. Верхний и

нижний горизонтальные ползуны 4 и 5 подвешены через точки 7 креплени  и пружины 8 раст жени  к тросиковым приводам, которые , кроме тросиков 9, имеют на правой стороне рамы 1 корпуса вертикальный веду0 щий вал 10, а на левой стороне рамы корпуса - направл ющие ролики 11. Тросики 9 намотаны в несколько витков вокруг приводного вала 10 с целью в основном беспро- скальзывающей передачи силы от

5 приводного вала 10 на тросики 9. С той же целью в основном беспроскальзывающей передачи силы в качестве тросиков 9 используютс  сплетенные канатики из искусственного материала, например из

0 полиамида, а участкам 12 перемещени , по которым проход т витки при горизонтальном передвижении ползунов 4 и 5, придана шероховатость. Приводной вал 10, установленный легкоподвижно в шарикоподшипни5 ках 13, приводитс  в действие через муфту

14 первым шаговым электродвигателем 15.

По направл ющим 2 и 6, соедин ющим

верхний и нижний горизонтальные ползуны

4 и 5, перемещаетс  вертикальный ползун

0 16, который также приводитс  в действие тросиковым приводом. Этот тросиковый привод включает в себ , кроме тросиков 17, которые через пружины 18 раст жени  воздействуют на точки 19 креплени  вер5 тикального ползуна 1 б, на верхнем горизонтальном ползуне 14 направл ющий ролик 20, а на нижнем горизонтальном ползуне 5 - приводное колесо 21, сид щее на приводном валу 10 второго шагового электродвига0 тел  23.

Вертикальный ползун 16 имеет между двум  скольз щими втулками 24, перемещающимис  по вертикальным направл ющим 6, фонарь 25 с заслонкой 26 со стрелкой на

5 своей верхней стороне. В фонаре 25 смонтирована лампочка, подключенна  через спиральный провод 27 и держатель 28 провода к внешнему источнику электропитани .

0 Чувствительные элементы 29, 30 соответственно микровыключател , которые с одной стороны расположены на конечном участке движени  горизонтальных ползунов 4 и 5 на раме 1 корпуса, а с другой стороны

5 - на конечном участке движени  вертикального ползуна 16 на нижнем горизонтальном ползуне 5, взаимодействуют ушками 31, 32 на горизонтальном и вертикальном ползунах соответственно с целью определени  координатных нулевых точек.

Установленные на нижнем горизонтальном ползуне 5 второй шаговый злектро- двигатель 23 и микровыключатель 30 подключены через спиральный провод 33 и держатель 45 провода к компьютеру (не показан ).

Согласно фиг. 8 компьютер 35 с блоком пам ти и решающим блоком с одной стороны св зан с клавиатурой 36 дл  ввода данных , а с другой стороны - с шаговыми электродвигател ми 15 и 23, а также чувствительными элементами 29 и 30. Как показано на фиг. 8, предусмотрен другой чувствительный элемент 37, который может быть расположен, например, в среднем положении горизонтального ползуна. Подключенный к компьютеру 35 громкоговоритель 38 дает, например, акустическую индикацию на нажати  клавиши сбора, ненахождени  пон ти .

После включени  устройства ползуны 4, 5 и 16 перемещаютс  на позицию нуль/нуль за счет ощупывани  чувствительными элементами 29,30. Далее происходит: ввод географического пон ти  в клавиатуру дл  ввода данных; поиск зарегистрированных координат местоположени  введенного географического пон ти  в компьютере; вычисление вида и числа импульсов, подаваемых на шаговые электродвигатели 15 и 23; запуск шаговых электродвигателей 15 и 23.

Если часть приводного и исполнительного механизма, подверженна  проскальзыванию , минует определенное среднее положение, то срабатывает чувствительный элемент 37. Это регистрируетс  компьютером , причем возможное отклонение установ- ленных в данный момент времени вычислительной машиной координат местоположени  от данного среднего положени  приводит к образованию значени  поправки , которое задаетс  соответствующему шаговому электродвигателю.

Возможна  конструкци  приводного и исполнительного механизма дл  установки внутри глобуса изображена на фиг. 9 и 10. Механизм установлен на глобусе любого диаметра с возможностью вращени  вокруг крепежных элементов 39, приклеенных к внутренней стенке (не показанного) глобуса . Места приклеивани  выбраны так, чтобы по возможности не закрывались накопленные в компьютере географические пункты.

Один из двух шаговых электродвигателей 40 предназначен дл  вращени  механизма вокруг крепежных элементов 39. Дл  этого шаговый электродвигатель 40 приводит в действие через карданную муфту 41 и два св занных с шестерн ми 42 вала 43 легкоподвижное гуммированное приводное

колесо 44. С целью обеспечени  хорошего контакта приводного колеса 44 с внутренней стенкой глобуса все устройство смонтировано на боковой пластине 45, св занной

шарниром 46 с держателем 47, и прижато эластичной нат жной лентой 48 к внутренней стенке глобуса. Таким образом, за счет движени  приводного колеса 44 весь механизм вращаетс  внутри-глобуса. С целью

0 противодействи  неравномерному распределению веса на противоположной стороне расположен противовес 49.

Второй шаговый элекхродвигатель 50 принимает вращение точечного излучател 

5 51 вокруг оси 52, проход щей в основном вертикально первой оси вращени , установленной крепежными элементами 39. Точеч- ный излучатель 51 закреплен на продолговатом стержне 53, который вместе

0 с приводным колесом 54 смонтирован на вращающейс  оси 52. Чтобы привести в дей- ствие эту систему приводного колеса, стержн  и точечного излучател , шаговый электродвигатель 50 через карданную муф5 ту 55 св зан с валом 56, который через состо щую из шестерен 57 с конусными зубь ми угловую передачу приводит в действие приводной вал 58, установленный в держателе 47. Соединение между привод0 ным валом 58 и приводным колесом 54 происходит через тросик 59, который, как и точечный излучатель 51, должен выполн ть максимально поворотное движение на 180°, с одной стороны может быть расположен на

5 приводном колесе 54, а с другой - обоими своими концами на приводном валу 58. Вследствие этого движение передаетс  в основном без проскальзывани .

Посредством импульсного управлени 

0 шаговыми электродвигател ми 40 и 50 точечный излучатель 51 может образовывать в каждом желаемом месте глобуса световое п тно. Импульсное управление происходит тем же образом, как в св зи с вариантом по

5 фиг. 1-8. При введении географических пунктов в компьютер следует принимать во внимание выбранное место установки крепежных элементов 39. Так как на стенке глобуса размещаютс  чувствительные эле0 менты, параметры местоположени  которых запоминаютс  компьютером, то в ходе работы может посто нно происходить определение местонахождени , включа  коррекцию проскальзывани .

5 В описанном примере выполнени  движени  вращени  и поворачивани  были произведены самим приводным и исполнительным механизмом. Преимущество заключаетс  в том, что при этом глобус может вращатьс  снаружи как обычно, например

вокруг оси север - юг, а именно без вли ни  приводного и исполнительного механизма. При этом вращение глобуса при этом возможно лишь настолько, насколько это допускаетс  подводом тока к шаговым электродвигател м и точечному излучателю , подвод тока которых осуществл етс  через опору глобуса у южного полюса.

С помощью описанного приводного и исполнительного механизма можно реализовать также вторую конструктивную форму , если держатель 47 неподвижно устанавливаетс  в оси север - юг глобуса. В этом случае с помощью приводного колеса 44 вращаетс  не сам приводной и исполнительный механизм, а глобус. Преимуществом этой конструктивной формы  вл етс  более легкий подвод тока к шаговым электродвигател м и точечному излучателю.

Треть  конструктивна  форма приводного и испопнительного механизма дл  установки в глобус показана на фиг. 11-13. Эта конструктивна  форма пригодна, в частности , в тех случа х, где при неиспользовании поисковой автоматики глобус должен оставатьс  свободно вращающимс .

Механизм имеет держатель 60 в форме заднего сплошного диска 61 и наход щегос  на некотором рассто нии от него переднего полудиска 62. Наход щиес  на диаметрально противоположных сторонах окружности держател  60 опорные шейки 63 образуют ось север - юг, вокруг которой на шарикоподшипниках 64 легкоподвижно установлен глобус 65.

Кронштейн 66 с приводным двигателем 67 и гуммированным приводом колесом 68 на своем свободном конце соединен через шарнир 69 своим нижним концом с полудиском 62 держател , За счет собственного веса кронштейна 66 и веса приводного двигател  67 приводное колесо 68 прилегает к внутренней стенке глобуса так, что, если приводной двигатель 67 приводитс  в действие , приводное колесо 68 вращает глобус 65. Приводной двигатель 67 не  вл етс , как в предыдущих примерах выполнени , шаговым электродвигателем, а малогабаритным и эксплуатируемым без трансформатора, например220 В, синхронным электродвигателем . Приводному двигателю 67 обычно может придаватьс  редуктор.

Функцию счета шаговых злектродвига- телей предыдущих примеров реализации выполн ет здесь отдельный счетный механизм 70. установленный на свободном конце второго кронштейна 71, который соединен через шарнир 72 своим нижним концом со сплошным диском 61 держател . Счетный механизм 70 включает в себ  легко

вращающеес  гуммированное колесо 73, которое под действием собственного веса кронштейна 71 и счетного механизма 70 прилегает к внутренней стенке глобуса и

вращаетс  вращающимс  глобусом 65. Вращение колеса 73 через передачу передаетс  на регистрирующий диск 74, вращение которого регистрируетс  вилкообразным фотоэлектрическим устройством 75.

0 На оси 76, в основном перпендикул рной оси север - юг, между дисками 61 и 62 держател  расположен с возможностью вращени  диск 77, на котором на стержне 78 закреплен точечный излучатель 79. При5 воддиска 77 дл  перемещени  по вертикали точечного излучател  79 осуществл етс  приводным двигателем 80, св занным через редуктор 81 и приводной ремень 82 с диском 77. Сказанное в отношении приводного

0 двигател  80 имеет силу и в отношении приводного двигател  67. Регистраци  перемещени  точечного излучател  79 происходит, как и при регистрации вращательного движени  глобуса, с помощью счетного меха5 низма 83 с регистрирующим диском 84, размещенным непосредственно на приводном валу двигател  80, и считываетс  вилкообразным фотоэлектрическим устройством 85.

0 Принцип действи  описанного приводного и исполнительного механизма соответствует принципу действи  механизма по фиг. 9 и 10, за исключением того, что функци  счета дл  регистрации перемещений

5 выполн етс  не шаговыми электродвигател ми , а отдельными счетными механизмами 70, 83. Нар ду с тем, что описанные варианты выполнени  не требуют дорогосто щих шаговых электродвигателей, следует на0 звать и то, что благодар  незначительным моментам инерции тела между глобусом 65 и колесом 73 счетного механизма 70 едва ли по вл етс  проскальзывание, что повышает точность поисковой автоматики. Так как и

5 здесь на внутренней стенке глобуса устанавливаютс  чувствительнме элементы, параметры местонахождени  которых хран тс  в пам ти компьютера, в процессе работы может посто нно происходить

0 определение местоположени , включа  коррекцию проскальзывани .

Таким чувствительным элементом, например на фиг. 11,  вл етс  расположенный на внутренней стенке глобуса металличе5 ский стержень 86, взаимодействующий с вилкообразным фотоэлектрическим устройством 87 на кронштейне 71. Металлический стержень 86 может также определ ть исходную позицию глобуса 65, в то врем  как глобус при включении или выключении прибора вращаетс  приводным двигателем 67 до тех пор, пока металлический стержень 86 движетс  через фотоэлектрическое устройство 87. Таким же образом посредством установленных на держателе 60 вилкообразных фотоэлектрических устройств 88 и 89, которые взаимодействуют с металлическим стержнем 90 на несущем штоке 78точечного излучател  79, происходит коррекци  проскальзывани , соответственно, приведение в исходную позицию. Точечный излучатель 79 показан на фиг. 11-13 в различных поворотных положени х,

Чтобы глобус 65 при неиспользовании поисковой автоматики мог свободно и легко вращатьс , предусмотрен (фиг. 11 и 12) узел дл  приподнимани  приводного колеса 68 от внутренней стенки глобуса. Этот узел включает в себ  установленный на держателе 60 приводной двигатель 91, вращающий стержень 92 с резьбой. По стержню 92 с резьбой движетс  вверх или вниз гайка 93, защищенна  от скручивани  направл ющей 94. Гайка 93 св зана с кронштейном 66 через т говый тросик 95. Поэтому кронштейн поднимаетс , если гайка 93 движетс  вверх, Микровыключатели 96 определ ют нижнюю и вержнюю конечные позиции гайки 93.

Claims (9)

1. Формула изобретени  1. Устройство дл  указани  местоположени  географических пунктов, содержащее основание, картографический материал, указатель с держателем, выполненный с возможностью перемещени  относительно картографического материала и соединенный через передачу с приводным механизмом, подключенным к блоку управлени  с узлом ввода, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и оперативности, блок управлени  выполнен в виде микрокомпьютера с посто нной пам тью дл  хранени  географических координат пунктов и узлом вычислени  приращени  координат, узел ввода - в виде клавиатуры дл  набора названий географических пунктов, указатель - в виде светового

   указател , на картографическом материале дополнительно размещен не менее чем один условный исходный пункт, выполненный в виде датчика положени  указател 

   относительно картографического материала , а подключение приводного механизма к блоку управлени  осуществлено через выход узла вычислени  приращени  координат .
2. 2. Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что условные исходные пункты расположены в точках, совпадающих с линией перемещени  держателей.
3. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с   тем, что приводной механизм

   выполнен в виде шагового двигател , а выход узла вычислени  приращени  координат выполнен импульсным.
4. 4.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с   тем, что приводной механизм

   выполнен в виде синхронных электродвигателей а св зь с вычислительным блоком осуществлена через счетчики рассто ни .
5. 5.Устройство по пп. 1-3. отличаю- щеес  тем, что передача выполнена в виде

   плетеного тросика из полиамида или другого синтетического материала.
6. 6.Устройство по пп. 1-5, отличающеес  тем, что картографический материал выполнен в виде полого глобуса, держатель расположен на его диаметральной оси, а приводной механизм выполнен с приводным колесом, упруго поджатым к внутренней стенке глобуса.
7. 7. Устройство по п. 6, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что держатель жестко скреплен с пол рной осью глобуса, установленного с возможностью вращени  относительно держател .
8. 8. Устройство по пп. 6-7, отличающеес  тем, что приводной механизм выполнен с узлом отведени  приводного колеса от внутренней стенки глобуса,
9. 9. Устройство по п. 6, о т л и ч а ю щ е ес   тем, что глобус жестко скреплен с основанием , а держатель установлен с возможностью вращени  относительно его оси.

   t /3 .31

   /29

   «

   fl

   1112

   ixfl ИО

   V

   -13

   -w

   IS

   Фиг.1

   о

   ЙЈШ/

   2J

   8

   /

   17

   /

   17

   Фиг.2

   29.30

   Фиг.З

   Шиг.5

   Ј-U

   Фиг 6

   36

   3Q

   З-Г1

   LJ

   Фиг.7

   30

   29

   37

   35

   54

   /5

   23

   Фм.8

   40

   50

   W

   фиг.9

   Фиг. 10

   6

   ФигИ

   65

   фиг. 12

   61

   6f,

   79

   ////////

   #

   63

   62

   04

   85

   69

   /7777/

   Фиг. 13