專利名稱:書寫工具的控制系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及一種繪圖設(shè)備諸如多筆X-Y繪圖儀或制圖器內(nèi)的書寫工具的控制系統(tǒng)。
典型的常用多筆X-Y繪圖儀如圖1所示。X-Y繪圖儀有一個(gè)可以來回移動(dòng)的導(dǎo)向軸1，它隨著輸入信號(hào)沿著X方向來回移動(dòng)。一個(gè)筆夾2依附在導(dǎo)向軸1上，并可以沿著Y方向來回移動(dòng)。儲(chǔ)存在機(jī)架3上的筆架3a內(nèi)的繪圖筆被筆夾2夾起，筆夾2夾著繪圖筆沿X和Y方向移到繪圖開始的位置。在筆夾內(nèi)有一個(gè)控制繪圖筆上升或下降的裝置，此裝置控制筆尖接觸到記錄介質(zhì)的表面上。于是，繪圖筆按照某一個(gè)圖形沿著X和Y方向移動(dòng)，直到后來，操作繪圖筆上升(即繪圖筆上升使筆尖與記錄介質(zhì)表面脫離接觸)，從而，在記錄介質(zhì)上繪制出了復(fù)制的圖形。
傳統(tǒng)的繪圖筆上升/下降控制器是由螺管內(nèi)有一頂桿的系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的。然而，這種機(jī)械式的繪圖筆上提/下落控制器的響應(yīng)特性較差，并且在筆尖上施加一個(gè)很大的沖撞力。另一種傳統(tǒng)的繪圖筆上升/下降控制器是一種電子控制器，也是由本發(fā)明的申請(qǐng)人提出來的(參見日本專利早期公開號(hào)為59-209220和58-182469)。該電子控制器為了改進(jìn)響應(yīng)特性和減小作用于筆尖上的沖撞力，采用了控制輸入到帶動(dòng)繪圖筆上升/下降動(dòng)作的線圈的電流之辦法。這個(gè)電子控制器如圖2和圖3所示。筆夾座11包括一個(gè)滑動(dòng)裝置11A，它沿著導(dǎo)向軸12可以在Y方向來回滑動(dòng)。一個(gè)筆夾裝置11B(夾著筆14)沿著滑動(dòng)軸13可以在Z方向來回移動(dòng)(即繪圖筆上升和下降的方向)。驅(qū)動(dòng)線圈15，速度檢測(cè)線圈16和位置檢測(cè)器17(如霍爾元件)均置于筆夾裝置11B內(nèi)。一對(duì)永久磁鐵18A和18B互相對(duì)立著置于筆夾座11內(nèi)，如圖3所示，該圖是圖2沿著A-A部分剖面圖。驅(qū)動(dòng)線圈15，速度檢測(cè)線圈16和位置檢測(cè)線圈17布置在永久磁鐵18A和18B間所形成的間隙內(nèi)。筆夾11B按照輸入驅(qū)動(dòng)線圈15電流的極性沿著繪圖筆上升或下降的方向移動(dòng)，因此線圈15控制筆夾11B的驅(qū)動(dòng)力。線圈16來檢測(cè)與繪圖筆上升/下降速度成正比的電壓。永久磁鐵18A和18B沿著Z方向磁場(chǎng)變化作為位置信號(hào)由位置檢測(cè)器17來檢測(cè)。圖中19是使繪圖筆上升的復(fù)位彈簧;11C是頂上擋鐵，用以確定繪圖筆的最高位置;20是繪圖紙。
在如圖4所示的繪圖筆的控制回路中，來自加法器23的和信號(hào)由從電流檢測(cè)器22來的檢測(cè)信號(hào)和從速度檢測(cè)線圈16來的檢測(cè)信號(hào)以及相位補(bǔ)償器24的輸出信號(hào)相加而成，這個(gè)和信號(hào)被反饋到電流控制回路21。選擇器26把從位置檢測(cè)器17來的位置檢測(cè)信號(hào)，或從繪圖筆壓力調(diào)節(jié)裝置25來的調(diào)整值(set value)選為驅(qū)動(dòng)電流調(diào)整值。當(dāng)來自繪圖筆上升/下降信號(hào)發(fā)生器27的控制信號(hào)表現(xiàn)為筆下落狀態(tài)時(shí)，反饋控制就根據(jù)從選擇器26來的驅(qū)動(dòng)電流調(diào)整值來執(zhí)行。然而，當(dāng)控制信號(hào)表現(xiàn)為筆上升狀態(tài)時(shí)，反饋控制就根據(jù)事先確定了的驅(qū)動(dòng)電流調(diào)整值來執(zhí)行。
在繪圖筆下降時(shí)，選擇器26從位置檢測(cè)器7選擇出一個(gè)繪圖筆位置信號(hào)VA，此信號(hào)從繪圖筆的最高位置PA一直延續(xù)到繪圖筆下降到達(dá)繪圖紙上時(shí)的位置PB為止。該繪圖筆位置信號(hào)VA用作驅(qū)動(dòng)電流的調(diào)整值。然而，當(dāng)繪圖筆靠近繪圖紙通過位置PB時(shí)，選擇器26選擇從繪圖筆壓力調(diào)節(jié)器15來的繪圖筆壓力調(diào)整信號(hào)VB。在此狀況下，繪圖筆調(diào)節(jié)信號(hào)VB用作驅(qū)動(dòng)電流的調(diào)整值。相位補(bǔ)償器24用作延時(shí)元件。運(yùn)用相位補(bǔ)償器24，信號(hào)VA具有很大幅度，并且在最初驅(qū)動(dòng)期間內(nèi)無反饋分量(相延遲)因而具有較大的驅(qū)動(dòng)電流，從而增加繪圖筆下降的速度。當(dāng)繪圖筆尖端下降到靠近PB位置時(shí)，信號(hào)VA的數(shù)值減小。與此同時(shí)，速度檢測(cè)信號(hào)引起的阻尼作用增加，繪圖筆與繪圖紙接觸的時(shí)候筆尖的碰撞作用就可以減小。
在繪圖筆上升過程中，按照來自繪圖筆上升/下降控制信號(hào)傳感器27的繪圖筆上升的指令，把預(yù)先確定的驅(qū)動(dòng)電流調(diào)整值以一個(gè)與繪圖筆下降過程的電流極性相反的電流輸入電流控制回路21，繪圖筆就根據(jù)“筆上升”電流和復(fù)位彈簧19給予的偏置力而向上升起。
按照繪圖筆14的多種類型(例如自來水筆，軟頭筆，水質(zhì)元珠筆)，傳統(tǒng)繪圖筆控制器可以改變筆尖的碰撞力(壓力)的調(diào)整數(shù)值。因此，繪圖筆上升/下降的速度和書寫的力量不能合理地選擇成能與一種特定的繪圖筆相配合。在傳統(tǒng)的繪圖筆下降的控制中，繪圖筆下降的速度是由繪圖筆位置檢測(cè)信號(hào)和繪圖筆壓力調(diào)整值來決定的。對(duì)于某些型號(hào)的繪圖筆，它的筆尖與圖紙接觸的碰撞力對(duì)應(yīng)于它的書寫力來說，是不成正比的。例如，機(jī)械制圖的鉛筆需要的書寫力高于元珠筆的書寫力，但經(jīng)受的碰撞必須小。當(dāng)一支自來水筆沿著X方向或Y方向移動(dòng)時(shí)，它的筆尖與繪圖紙一接觸，就可能因墨水的液化程度和繪圖的速度問題而使復(fù)制發(fā)生差錯(cuò)，諸如部分線條遺漏或變細(xì)。當(dāng)繪圖筆上升時(shí)，如筆尖受到大的沖撞，就會(huì)有墨水從筆中滴落在繪圖紙上。
因此，本發(fā)明的主要目的是提出一種繪圖筆的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以進(jìn)行最理想的操作繪圖筆上升/下降和描繪，而不管各種筆的類型如何。
為了達(dá)到本發(fā)明的上述目的，在帶有控制器的具有多個(gè)書寫工具的繪圖設(shè)備內(nèi)裝上一個(gè)書寫工具控制系統(tǒng)。上述的控制器包括一個(gè)中央處理器CPU、一個(gè)只讀存貯器ROM、和一個(gè)輸入/輸出回路I/O、上述控制器用以控制多種類型書寫工具的變化，上升/下降的操作，書寫的操作。這個(gè)控制器包括連接到I/O回路上的一個(gè)書寫工具鑒別器，用以從眾多書寫工具類型中鑒別出的一種書寫工具，此鑒別器由書寫工具夾夾著;建立在ROM內(nèi)的一個(gè)表，用以貯存與書寫工具相適應(yīng)的最佳的上升/下降數(shù)據(jù)和書寫數(shù)據(jù)。當(dāng)書寫工具類型改變時(shí)，根據(jù)表示給予的書寫工具類型的鑒別信號(hào)，從上述表中讀出有關(guān)的數(shù)據(jù)。因此，根據(jù)從表中讀出的數(shù)據(jù)，就可以控制上提/下落的操作及書寫的操作。
圖1是傳統(tǒng)的多筆X-Y繪圖儀的俯視圖;
圖2是一個(gè)傳統(tǒng)的筆夾的部分側(cè)視圖;
圖3是從圖2中沿A-A′剖開，以示出筆夾的主要部分的剖面圖;
圖4是傳統(tǒng)的控制電路方框圖;
圖5是用以闡明傳統(tǒng)的繪圖筆下降控制的一張圖;
圖6是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的繪圖筆控制系統(tǒng)的方框圖;
圖7是一張表示圖6中的一個(gè)繪圖筆鑒定器39的概略側(cè)面圖;
圖8和圖9為流程圖表，用以說明在圖6中微型電子計(jì)算機(jī)的繪圖筆更換操作和繪圖筆下落操作。
本發(fā)明將通過實(shí)施方案結(jié)合附圖加以說明。圖6示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中的繪圖筆控制系統(tǒng)的總體組成。在圖6中有關(guān)數(shù)字、符號(hào)與圖1中相應(yīng)部分相同。
參照?qǐng)D6，一臺(tái)微型電子計(jì)算機(jī)包括一個(gè)中央處理器CPU30，一個(gè)只讀存貯器ROM31，一個(gè)隨機(jī)存貯器RAM32，和一個(gè)輸入/輸出電路I/O 33。繪圖數(shù)據(jù)DATA由微型電子計(jì)算機(jī)通過I/O電路取出。CPU 30按照數(shù)據(jù)DATA向電動(dòng)機(jī)控制回路34輸入X和Y位置控制數(shù)據(jù)。電動(dòng)機(jī)控制回路34根據(jù)X和Y位置控制數(shù)據(jù)而驅(qū)動(dòng)脈沖電動(dòng)機(jī)35和36。繪圖筆的筆夾按照繪圖數(shù)據(jù)而移動(dòng)，繪圖筆更換按照一條指示繪圖筆類型的指令信號(hào)來執(zhí)行。微型電子計(jì)算機(jī)向電流控制電路21供給一個(gè)繪圖筆上升/下降控制信號(hào)(UP/DOWN)，并按照繪圖數(shù)據(jù)通過一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器37供給一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流整定值VS。微型電子計(jì)算機(jī)通過A/D轉(zhuǎn)換器38從位置檢測(cè)器17取出檢測(cè)位置信號(hào)VA。
為了控制繪圖筆移動(dòng)、更換和上下升降，在有微機(jī)輔助的控制器內(nèi)的ROM 31內(nèi)建立了一個(gè)表31A。一個(gè)繪圖筆鑒別器39連接在I/O回路33上。繪圖筆鑒別器鑒別夾在筆夾上的繪圖筆的類型。圖2中已經(jīng)部分地示出了繪圖筆夾，繪圖筆14存放在繪圖筆儲(chǔ)存處3a，每種筆的外表上都涂上色環(huán)14A、14B、和14C，以區(qū)分繪圖筆的類型(例如水性元珠筆，自來水筆，或軟頭筆)和墨水的顏色以及級(jí)別(例如機(jī)械制圖鉛筆芯的硬度)。夾在繪圖筆架11B上繪圖筆14上的色環(huán)14A、14B和14C被繪圖筆鑒別器39用光學(xué)手段來檢測(cè)，這樣就檢測(cè)了相應(yīng)的繪圖筆鑒別編碼數(shù)據(jù)。
在表31A中，貯有繪圖筆最佳的下降速度數(shù)據(jù)，書寫壓力數(shù)據(jù)，最大書寫速度數(shù)據(jù)，和繪圖筆從開始下降到開始書寫這段時(shí)間的時(shí)間數(shù)據(jù)，所有這些最佳數(shù)據(jù)均與繪圖筆鑒別編碼數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，這些鑒別碼數(shù)據(jù)是由鑒別器39鑒別出來的。
繪圖筆鑒別器39和表31A用于CPU 30的繪圖筆下降操作和書寫操作。CPU 30的繪圖筆控制過程將在下面加以詳述。
圖8是更換繪圖筆(包括夾起筆)的流程圖(子程序)。繪圖筆的更換按照更換繪圖筆的指令來完成。第一步CPU 30從繪圖筆鑒別器39取出繪圖筆鑒別編碼數(shù)據(jù)。第二步計(jì)算出對(duì)應(yīng)于所取數(shù)據(jù)、分配給表31A的起始地址Ⅸ。第三步在起始地址Ⅸ和后續(xù)的相應(yīng)地址中的字?jǐn)?shù)預(yù)定的數(shù)據(jù)，被從表31A中讀出并貯存在RAM 32中。在這個(gè)實(shí)施方案中，每種類型繪圖筆被賦予由4個(gè)字組成的數(shù)據(jù)。繪圖筆下降速度數(shù)據(jù)貯存在地址Ⅸ;書寫壓力數(shù)據(jù)的地址為Ⅸ+1;最大書寫速度數(shù)據(jù)所存的地址為Ⅸ+2;和從繪圖筆下降至開始書寫時(shí)的時(shí)間間隔數(shù)據(jù)存在地址為Ⅸ+3的存貯單元內(nèi)。
圖9是用來說明繪圖筆下降操作的流程圖。當(dāng)CPU 30收到一個(gè)下降繪圖筆的指令時(shí)，繪圖筆下降速度數(shù)據(jù)作為電流調(diào)整值VS，通過I/O回路33和D/A轉(zhuǎn)換器37輸入電流控制回路21;同時(shí)，一個(gè)繪圖筆下降的信號(hào)也通過I/O回路送入電流控制電路21，(步驟S 10)。在這種情況下，如使用其筆尖能承受較大沖擊的筆諸如元珠筆時(shí)，繪圖筆下降速度數(shù)據(jù)為高下降速度，然而，當(dāng)使用其筆尖承受不住較大沖撞的筆諸如繪圖筆時(shí)，繪圖筆下降數(shù)據(jù)表現(xiàn)出慢下降速度，從而保護(hù)鉛筆的筆尖或筆芯。
CPU 30通過A/D變換器38從位置檢測(cè)器17取出位置檢測(cè)信號(hào)VA，并由CPU 30判定繪圖筆尖已與記錄紙接觸(步驟S 11)。接著，CPU 30等待一個(gè)時(shí)間，這一時(shí)間由貯存在RAM 32中的時(shí)間數(shù)據(jù)來決定(步驟S 12)。CPU需要等待這段時(shí)間，直到墨水在繪圖筆與記錄紙表面接觸后流到筆尖為止。CPU 30從RAM 32讀出書寫壓力數(shù)據(jù)，并用數(shù)據(jù)作為電流調(diào)整值，通過D/A轉(zhuǎn)換器37供給電流控制線圈21，以控制繪圖筆的書寫壓力(步驟S 13)。CPU 30按照繪圖數(shù)據(jù)，使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)35和36帶動(dòng)繪圖筆運(yùn)行。筆尖在記錄紙上運(yùn)動(dòng)期間，貯存在RAM 32的最大書寫速度數(shù)據(jù)被用來作為限制書寫速度的極限值。
由繪圖筆夾夾起的繪圖筆的類型是被自動(dòng)鑒別的。按照最佳的繪圖筆下降速度數(shù)據(jù)，繪圖筆壓力數(shù)據(jù)，最大書寫速度數(shù)據(jù)，和從繪圖筆開始下降直到開始繪圖的時(shí)間數(shù)據(jù)，繪圖筆的下降和書寫操作都被最佳地執(zhí)行，以上各種數(shù)據(jù)均從表中讀出。更準(zhǔn)確地說，繪圖筆尖和筆芯得到保護(hù)，由于具有一個(gè)最大的響應(yīng)時(shí)間，書寫遺漏不會(huì)發(fā)生，并且在一個(gè)最佳的筆尖壓力下完成書寫繪圖工作。
在繪圖筆上升的狀況下，對(duì)應(yīng)各種類型的筆的上升速度數(shù)據(jù)貯存在表31A中，相應(yīng)的電流調(diào)整值供給電流控制回路。因此，繪圖筆能以最佳的速度上升，從而避免了墨水滴灑出來，并在極短時(shí)間內(nèi)就能回復(fù)原位。
按照如上所述的本發(fā)明，最佳的繪圖筆上升/下降數(shù)據(jù)和最佳的書寫操作數(shù)據(jù)被準(zhǔn)備著以適應(yīng)于繪圖筆的各種不同類型。繪圖筆上升/下降的操作和書寫的操作，是按照貯存器內(nèi)的數(shù)據(jù)來控制的。響應(yīng)速度可以獲得最佳化而不考慮繪圖筆的類型，同時(shí)筆尖沖撞可以減到最小程度，因此，提供最佳的繪圖操作。
權(quán)利要求
1、一個(gè)用在帶有控制器的有多個(gè)書寫工具的繪圖儀內(nèi)的書寫工具控制系統(tǒng)，該控制器包括一個(gè)中央處理器CPU(30)，一個(gè)只讀存貯器ROM(31)，和輸入/輸出電路I/O(33)，上述控制器還用來控制多種類型書寫工具的更換，提筆/落筆的操作和書寫的操作，其特征在于該控制器包括一個(gè)書寫工具的鑒別器(39)，連接于上述輸入/輸出電路I/O(33)，以鑒別夾持在書寫工具的筆夾中的多種類型書寫工具當(dāng)中給出的一種書寫工具(14)；和一個(gè)表(31A)，安排在ROM(31)內(nèi)，用以貯存書寫工具(14)的類型相適應(yīng)的最佳提筆/落筆數(shù)據(jù)和最佳的書寫數(shù)據(jù)，其中，當(dāng)更換書寫工具的類型時(shí)，響應(yīng)于代表上述給定的書寫工具(14)的鑒別信號(hào)，從表(31A)上讀出該數(shù)據(jù)，借此依照從表(31A)上讀出的數(shù)據(jù)控制提筆/落筆和書寫的操作。
2、一個(gè)按照權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其中若干編碼色標(biāo)記(14A、14B、14C)貼在所說多種類型書寫工具(14)的每一種上，用以表示書寫工具的各種類型，書寫顏色和級(jí)別;
3、一個(gè)按照權(quán)利要求
2所述的系統(tǒng)，其中，所說的書寫工具鑒別器(39)包括一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，用于以光學(xué)手段讀出所給定的書寫工具(14)的各個(gè)編碼色標(biāo)記(14A、14B、14C)，并且產(chǎn)生代表書寫工具的類型、書寫顏色和級(jí)別的鑒別數(shù)據(jù)。
4、一個(gè)按照權(quán)利要求
3的系統(tǒng)，其中所述的表(31A)貯存書寫工具最佳的下落速度數(shù)據(jù)，最佳的壓力數(shù)據(jù)，最大的書寫速度數(shù)據(jù)，和代表書寫工具從下落開始到書寫開始這段時(shí)間的時(shí)間數(shù)據(jù)，貯存在表(31A)中的數(shù)據(jù)用來對(duì)應(yīng)從上述書寫工具鑒別器(39)中的鑒別數(shù)據(jù)。
5、一個(gè)按照權(quán)利要求
4的系統(tǒng)，其中，鑒別數(shù)據(jù)被用來計(jì)算所說表(31A)的相應(yīng)的起始地址(1X)。
6、一個(gè)按照權(quán)利要求
5的系統(tǒng)，其中貯存在所說表(31A)內(nèi)的每一個(gè)數(shù)據(jù)都具有字?jǐn)?shù)予先確定的長(zhǎng)度;
7、一個(gè)按照權(quán)利要求
6的系統(tǒng)，其中所說的多種書寫工具(14)包括一支自來水筆、一支軟頭筆、以及一支元珠筆。
專利摘要
本發(fā)明提出一種多筆繪圖儀繪圖筆控制系統(tǒng)中的控制器，該控制器有-CPU、-ROM和-I/O；它控制著換筆、提筆、落筆和書寫。該控制器還包括一個(gè)與I/O電路相連的筆鑒別器，用以鑒別筆夾上的各種繪圖筆；一個(gè)安排在ROM中的表，用以貯存各種筆的最佳提筆/落筆數(shù)據(jù)和最佳書寫數(shù)據(jù)。換筆時(shí)，根據(jù)代表給定筆的類型的鑒別信號(hào)從表中讀出有關(guān)數(shù)據(jù)，并按此數(shù)據(jù)來控制筆的上提/下落和書寫。
文檔編號(hào)G06K15/22GK86102017SQ86102017
公開日1986年11月19日 申請(qǐng)日期1986年4月2日
發(fā)明者松尾正二, 遠(yuǎn)田豐彰 申請(qǐng)人:巖崎通信機(jī)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan