устройство для синтеза рельефно-точечного изображения

Формула изобретения

Устройство для синтеза рельефно-точечного изображения, содержащее матрицу с отверстиями, плату с отверстиями и прикрепленными к ней микрокорпусами, в отверстиях которых, выполненных соосно отверстиям матрицы и платы, размещены пуансоны, выполненные из немагнитного материала и имеющие сферические головки и кольцевые выступы, орган управления пуансонами, включающий в себя электромагнитный привод каждого пуансона, состоящий из стержня, выполненного из материала с остаточной намагниченностью, обмотки электромагнита втяжного типа, намотанной на цилиндрическую поверхность микрокорпуса, П-образного магнитопровода, расположенного в нижней части каждого микрокорпуса и имеющего горизонтальную составляющую и разновысокие вертикальные составляющие, отличающееся тем, что оно имеет блок управления рельефом и пружины, с помощью которых каждый пуансон подпружинен между его кольцевым выступом и внутренней стороны матрицы, причем электромагнитный привод каждого пуансона содержит двухсекционный соленоид, обмотки которого намотаны на цилиндрическую поверхность микрокатушки, в отверстии которой расположена горизонтальная составляющая П-образного магнитопровода, при этом обмотки соленоида электрически подключены к блоку управления рельефом, а горизонтальная составляющая П-образного магнитопровода имеет разрыв на границе секций соленоида.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к тифлотехнике, а именно к устройствам для синтеза рельефно-точечного изображения.

Известно устройство по патенту РФ 2142881, кл. В 41 J 3/38, 20.12.99 для набора рельефно-точечного изображения, позволяющее автоматически производить набор информации в виде, удобном для считывания слепым оператором, поступающей по каналу связи, и содержащее матрицу с отверстиями, в которых размещаются пуансоны со сферическими головками, орган управления пуансонами, включающий в себя электромагнитный привод каждого пуансона.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая достоверность считывания информации оператором (особенно при пониженной тактильной чувствительности), значительные габаритные размеры привода каждого пуансона, ограничивающие возможности синтеза рельефно-точечного страничного изображения с высокой разрешающей способностью.

Известно устройство по патенту РФ 2148000, кл. В 41 J 3/38, 27.04.2000 для синтеза рельефно-точечного изображения, выбранное в качестве прототипа, содержащее матрицу с отверстиями, плату с отверстиями и прикрепленными к ней микрокорпусами, в отверстиях которых, выполненных соосно отверстиям матрицы и платы, размещены пуансоны, выполненные из немагнитного материала и имеющие сферические головки и кольцевые выступы, орган управления пуансонами, включающий в себя электромагнитный привод каждого пуансона, состоящий из стержня, выполненного из материала с остаточной намагниченностью, обмотки электромагнита втяжного типа, намотанной на цилиндрическую поверхность микрокорпуса, П-образного магнитопровода, расположенного в нижней части каждого микрокорпуса и имеющего горизонтальную составляющую и разновысокие вертикальные составляющие. Известное устройство за счет жесткой фиксации в нем пуансонов при набранной информации позволяет обеспечить высокую достоверность считывания информации операторами с низкой тактильной чувствительностью. При этом устройство имеет малые габариты и низкое энергопотребление. Указанное устройство является ближайшим аналогом предлагаемого изобретения.

Недостатком известного устройства для синтеза рельефно-точечного изображения является недостаточная информативность синтезируемого рельефно-точечного изображения (особенно рисунка, карты), что обусловлено низкой разрешающей способностью по глубине (высоте) рельефа. Это связано с тем, что синтез рельефного изображения в известном устройстве осуществляется с помощью пуансонов со сферическими головками, которые могут находиться только в двух состояниях: выдвинутом, когда сферическая головка пуансона выступает на фиксированную высоту над матрицей, и втянутом, когда сферическая головка пуансона находится в отверстии матрицы и ее тактильное восприятие исключено.

Наличие двух устойчивых состояний пуансонов в известном устройстве обеспечивает высокую точность синтеза шрифта Брайля. Однако в случае представления графической информации в виде рельефного рисунка или объемного символа два состояния пуансонов не могут передать даже минимальной информации о характере поверхности синтезируемого изображения, то есть исключается возможность отображения многоуровневого рельефного рисунка. Для того чтобы иметь представление о характере поверхности рельефного изображения, необходимо наличие, как минимум, трех состояний пуансонов.

Целью предлагаемого изобретения является повышение информативности синтезируемого рельефно-точечного изображения путем улучшения разрешающей способности по глубине или высоте рельефа при сохранении высокой достоверности съема информации операторами, имеющими низкую тактильную чувствительность.

Указанная цель достигается тем, что устройство для синтеза рельефно-точечного изображения, содержащее матрицу с отверстиями, плату с отверстиями и прикрепленными к ней микрокорпусами, в отверстиях которых, выполненных соосно отверстиям матрицы и платы, размещены пуансоны, выполненные из немагнитного материала и имеющие сферические головки и кольцевые выступы, орган управления пуансонами, включающий в себя электромагнитный привод каждого пуансона, состоящий из стержня, выполненного из материала с остаточной намагниченностью, обмотки электромагнита втяжного типа, намотанной на цилиндрическую поверхность микрокорпуса, П-образного магнитопровода, расположенного в нижней части каждого микрокорпуса и имеющего горизонтальную составляющую и разновысокие вертикальные составляющие, согласно предлагаемому изобретению имеет блок управления рельефом и пружины, с помощью которых каждый пуансон подпружинен между его кольцевым выступом и внутренней стороной матрицы, причем электромагнитный привод каждого пуансона содержит двухсекционный соленоид, обмотки которого намотаны на цилиндрическую поверхность микрокатушки, в отверстии которой расположена горизонтальная составляющая П-образного магнитопровода, при этом обмотки соленоида электрически подключены к блоку управления рельефом, а горизонтальная составляющая П-образного магнитопровода имеет разрыв на границе секций соленоида. Перечисленные выше существенные признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, на котором показано устройство для синтеза рельефно-точечного изображения.

Устройство для синтеза рельефно-точечного изображения содержит матрицу 1 с отверстиями 2, плату 3 с отверстиями 4, микрокорпуса 5 с цилиндрической частью 6 и отверстиями 7. Пуансоны 8, выполненные из немагнитного материала (например, латуни), имеют сферические головки 9 и кольцевые выступы 10 и размещены в соосных отверстиях 2, 4, 7. Электромагнитный привод каждого пуансона состоит из стержня 11, выполненного из материала с остаточной намагниченностью (например, сталь марки Ст-45), обмотки электромагнита 12 втяжного типа, расположенной на цилиндрической части 6 микрокорпуса 5, П-образного магнитопровода 13, расположенного в нижней части микрокорпуса 5. П-образный магнитопровод 13 имеет горизонтальную составляющую 14 и разновысокие вертикальные составляющие 15 и 16. С помощью пружин 17 каждый пуансон 8 подпружинен между его кольцевым выступом 10 и внутренней стороной матрицы 1. Электромагнитный привод каждого пуансона 8 содержит двухсекционный соленоид 18, обмотки 19 и 20 которого намотаны на цилиндрическую поверхность микрокатушки 21, в отверстии которой расположена состоящая из двух частей горизонтальная составляющая 14 магнитопровода 13. Обмотки 19 и 20 соленоида 18 электрически подключены к блоку управления 22 рельефом. Горизонтальная составляющая 14 магнитопровода 13 имеет разрыв (воздушный зазор) 23 на границе 24 секций (обмотки 19 и 20) соленоида 18. Микрокорпуса 5 соединяются с платой 3, обеспечивая механическое крепление к плате 3 и электрическое соединение обмотки электромагнита 12, например, с печатными проводниками на плате 3, имеющей необходимое количество мест для строчного или страничного дисплея.

Обмотки 19 и 20 соленоида 18 представляют собой две секции, которые имеют между собой границу 24 диэлектрического разделения. Магнитопровод 13 может быть выполнен в виде П-образного сердечника, например, из трансформаторной стали с воздушным или иным разделением горизонтальной составляющей этого сердечника.

Устройство для синтеза рельефно-точечного изображения работает следующим образом.

В исходном состоянии пуансоны 8, прижатые пружиной 17 к плате 3, находятся в крайнем нижнем положении, опираясь своими кольцевыми выступами 10 на плату 3, так что сферические головки 9 пуансонов 8 находятся в отверстиях 2 матрицы 1 заподлицо, что соответствует отсутствию тактильной информации (средний рисунок на чертеже). При этом нижние концы стержней 11 расположены между вертикальными составляющими 15 и 16 П-образного магнитопровода 13.

Для синтеза рельефно-точечного изображения на обмотки электромагнитов 12 втяжного типа селективно подают импульсы положительной или отрицательной полярности. Независимо от полярности поданного импульса в первый момент стержень 11 втягивается в катушку, образованную цилиндрической частью 6 микрокорпуса 5, отверстием 7 и обмоткой электромагнита 12, при этом пуансон 8, поднимаясь вверх, своим кольцевым выступом 10 до предела сжимает пружину 17, а стержень 11 намагничивается и в зависимости от поданной полярности импульса его нижний конец может приобрести южную или северную полярность. При обесточивании обмотки электромагнита 12 стержень 11 и опирающийся на него пуансон 8 под действием собственного веса и силы распрямляющейся пружины 17 опускаются вниз, причем небольшая намагниченность стержня 11 сохраняется.

При каждом движении стержня 11 вниз на обмотки 19 и 20 соленоида 18 селективно от блока управления рельефом 22 подают импульсы соответствующих полярностей. В зависимости от полярности импульсов, поданных на обмотки 19 и 20 соленоида 18, вертикальные составляющие 15 и 16 магнитопровода 13 могут приобретать либо одинаковые полярности (как, например, на среднем рисунке чертежа), либо противоположные (как, например, на крайних рисунках чертежа). При опускании вниз стержня 11 его нижняя часть притягивается к полюсу разноименной полярности вертикальных составляющих П-образного магнитопровода 13 и одновременно та же самая нижняя часть стержня 11 отталкивается от полюса одноименной полярности вертикальных составляющих П-образного магнитопровода 13. Стержень 11, опускаясь вниз, может фиксироваться магнитно и механически на одной из вертикальных составляющих магнитопровода 13 (и только механически - между вертикальными составляющими). Если фиксация стержня 11 произошла на высокой вертикальной составляющей 15 магнитопровода 13, это будет соответствовать высокому уровню рельефа изображения, синтезируемого сферическими головками пуансонов 8 (левый рисунок чертежа), а если фиксация стержня 11 произошла на низкой вертикальной составляющей 16 магнитопровода 13, это будет соответствовать низкому уровню рельефа синтезируемого изображения (правый рисунок чертежа). Любое из трех состояний стержня 11, а соответственно и пуансона 8, надежно фиксировано и энергонезависимо. Причем надежность фиксации обеспечивается за счет подпружинивания пуансона 8 пружиной 17 и не требует обязательного сохранения намагниченного состояния вертикальных составляющих 15 и 16 магнитопровода 13 (они должны иметь соответствующий магнитный полюс только на время движения стержня 11 под действием пружины 17 вниз до момента его соприкосновения с соответствующей вертикальной составляющей 15 или 16). Кроме того, наличие пружины 17 позволяет обеспечить работу устройства при любых углах его наклона и даже в перевернутом состоянии устройства (например, когда незрячий оператор пользуется устройством лежа на спине).

Наличие разрыва (воздушного зазора) 23 на горизонтальной составляющей магнитопровода 13 и его расположение на границе 24 секций 19 и 20 соленоида 18 позволяет исключить перекрестные магнитные помехи при изменении полярности полюсов вертикальных составляющих 15 и 16 с помощью соленоида 18. Зазор 23 также повышает технологичность конструкции устройства, так как упрощает размещение соленоида 18 вместе с микрокатушкой 21 на магнитопроводе 13 при сборочных операциях.

Магнитопровод 13 и соленоид 18 с их конструктивными особенностями фактически являются программно управляемой блоком 22 отклоняющей системой, задающей уровни рельефа синтезируемого изображения, в результате чего появляется возможность построить устройство для синтеза рельефно-точечного изображения на базе функционально и конструктивно законченного автономного микромодуля, представляющего собой преобразователь электрических сигналов в механическое перемещение деталей для каждой точки на поверхности матрицы (экрана дисплея) с энергонезависимой фиксацией (запоминанием) каждого из трех возможных положений.

Простое изменение алгоритма работы органа управления пуансонами и (или) блока управления рельефом обеспечит в устройстве синтез как позитивных, так и негативных рельефно-графических изображений. Такое устройство позволит строить как строчные, так и страничные дисплеи. При этом будет обеспечен набор не только шрифта Брайля, но и синтез рельефно-графического изображения (например, географической карты) с повышенной информативностью при сохранении высокой достоверности съема отображаемой рельефно-графической информации.