Brevet FR2559288A1 — publié le 19850809

La présente invention concerne un procédé et un discositif pour la mise en oeuvre de ce procédé en vue de la détection, de la détermination et de la saisie automatique - données telles que les coordonnées angulaires d'un ou @'une pluralité de points définissant un tracé dans une surface d' inscription. L'invention a de nombreuses applications, notamment la conception, le dessin et la fabrication assistés par ordinateur. @e procédé et le dispositif de l'invention,permettant la réalisation de système de saisie et de calculs extremement simples, donc d'un prix de revient limite, faci- lement maiables, recevront de nombreuses applications nouvelles tant sur le plan graphique que sur le plan de la saisie directe Ae données. L'invention vise en prelnier lieu à permettre le repérage d'un point dans un plan, matérialisé par exemple Dar une console du type planche à dessin, une table lumineuse u un écran cathodinue permettant la projection d'images. On connait des dispositifs qui permettent de repérer matériellement le positionnement d'un point, par exemple sur une image projetée ou sur un plan, par application d'une pointe sèche ou traçante, et le point ainsi identifié matériellement est repéré par ses coordonnées X et Y dans la surface à deux dimensions constituée par la console. ges dispositifs de ce genre sont connus et utilisent des procédés divers. Le brevet n 2544255 décrit un pantographe pour la reproduction sur une matrice de cuivre, d'un dessin tracé manuellement zr ce ,a la transformation en grandeurs élec- triques dudit dessin commandant des moteurs qui, par un procédé électromécanique, actionnent le traceur sur cuivre. Ce dispositif ne bénéficie que d'une durée de vie limitée liée au phénomène d'usure par frottement et présente par ailleurs l'inconvénient d'une certaine inertie dans sa manipulation. D'autre part, l'ensemble décrit ne permet pas d'introduire les données de mesures dans un calculateur capable de les mémoriser. Le brevet 1715781 décrit un dispositif dans lequel une manette centrale est associée à deux transducteurs éleStri- ques à 90v. Dans cette application, la manette centrale est "passive" et actionnée en fonction des courants électriques reçus et le tracé d'écriture ou de tracé de courbes encore empirique. Le brevet 3436476 concerne un enregistreur graphique commandé par radio et susceptiblejde repérer un point sur un plan:à l'aide de -deux bras orientables associés à un marqueur commun et chacun à un potentiomètre. Ce procédé, très compliqués et coûteux ne semble pas réunir les conditions pratiques d'utilisation imposées pour introduire rapidement les données de mesure dans un calculateur. D'autres procédés à système corollaires ont été utilisées pour obtenir des coordonnées X et Y. Tous présentaient des problèmes de résolution et d'uniformité engendrant une information incorrecte. Des procédés plus récents sont constitués de tables d'application monobloc équipées intérieurement de réseaux matriciels de conducteurs X et Y, le mouvement d'un stylet sur la table permettant la lecture des coordonnées de celui ci.Ce procédé est coûteux par ce qu 'il nécessite toute une réalisation mobilière fixe et encombrante comportantde nombreux dispositifs électroniques nécessaires à l'inter prétation des coordonnées de la position du stylet. L'utilisation de dispositifs de coordonnées à transduc teur sonique nécessite l'emploi de plaque de transmission acoustique en contact avec un stylet vibrants Du fait que le stylet doit rester en permanence en contact direct avec l'agent de transmission acoustique (généralement une pla que de verre) le fonctionnement d'un tel procédé est han dicapé par le fait qugune simple feuille de papier ne peut s'intercaler. Par ailleurs, la nécessité de capteurs piezo-électriques accordés, couplés acoustiquement par la plaque de verre, conduit à une réalisation très compliquée. Même observation pour le brevet n0 2054633 qui décrit procédé de traitement de l'information par mesure d'ondes de choc émises par un stylet et reçues par deux micros. On connaît également des dispositifs optiques qui procè- dent par projection d'un réseau matriciel de faisceaux lumineux respectivement selon des colonnes verticales et des rangées horizontales, chaque faisceau étant reçu . l'extrémité opposée de la table ou de la console par un récepteur optoélectronique, le positionnement d'une pointe te de repérage sur la console ou l'éoran interrompant~ un faisceau vertical et un faisceau horizontal et permettant ainsi de déterminer le positionnement dudit point; de tels dispositifs sont déorits par exemple dans la demande de brevet français n 80 26567. On comprend que les dispositifs optiques ne sont guère utilisables que dans le cadre d'un repérage et de l'analyse des coordonnées d'un point repéré et posit! L'invention concerne un procédé pour l'acquisition des coordonnées angulaires définissant le positionnement d'un point dans une surface d'inscription, et le procédé est caractérisé en ce qu'un instrument d'écriture monté sur axe rotatif et pivotant autour de lui-meme sur 360n est posi b, tion dans un module de tête au dessus du centre de la sur- face d'inscription matérialisée sur une surface plane.- De préférence, dans le cadre ci-dessus, on utilise comme support une potence à angle droit qui permet une fixation simple et aise du module de tête. De préférence, la potence est creuse afin de permettre de glisser en son intérieur les conducteurs rie liaison indispensables à on fonctionnement, sans nuire à l'aspect esthétique. L'invention concerne aussi un procédé pour l'acquisition des données angulaires définissant une sluralito de points dans une surface d'inscrintion et le Procé(10 est caracti- risé en ce que l'axe rotatif et nivotant positionnant l'instrument d'écriture est directement relié à deux instruments preneurs de mesures en coordonnées X, Y, posi tionnés à 90 l'un par rapport à l'autre. De préférence, dans le cadre ci-dessus, on utilise deux potentiomètres qui mesurent en tension la valeur anutire. Selon une variante du dispositif de l'invention plus parti- culièrement apte à déterminer les coordonnées successives d'une pluralité de Doints définissant un tracé, le dispositif comporte au moins deux capteurs électroniques canables de mesurer les variations du mouvement en X, Y, par exemple des photodiodses, des optocoupleurs ou autres, électriques ou mécaniques. L'invention concerne aussi un dispositif coulissant ou té- lescopique qui permet à l'instrument d'écriture monté eli- rectement sur l'axe rotatif et-pivotant du module de tete rester en permanence en contact avec l'aire d'écriture. Ce dispositif, de construction facile et bon marché. consiste à introduire un tube mince et rigide entre le reser- voir d'encre et le corps d'une "pointe bic" par exemple qui coulisse facilement le long du tube en lui procurant les extensions nécessaires et suffisantes pour son contact permanent avec la surface d'inscription. Le double guidage ainsi créez assure à l'ensemble une excellente stabilité directionnelle. Selon une variante de l'invention plus particulièrement apte à procurer les extensions indispensables pour la mise en contact permanente de l'instrument d'écriture avecla surface d'inscription, tout instrument télescopique est adaptable. Selon une forme plus particulière toutes sortes d'instru ments d'écriture : stylo, feutre, pointe sèche sont aussi facilement adaptables par l'intermédiaire d'une bague de fixation par exemple, dont le bras déporté est reliable directement à l'axe rotatif, sans modification. L'invention concerne également un procédé de réglage électronique directement incorporé dans le module de tê te qui permet de modifier des valeurs de résistances afin de rendre le système compatible avec la plupart des ordinateurs, par un simple commutateur. Avantageusement le dispositif de l'invention peut 8trg cou plé au réglage d'ajustement avec une carte interface qui convertit le signal reçu en conversion binaire compréhensi- ble de tous ordinateurs, qu'elle soit analogique/ numnrique, angulaire/ dynamique, ou de toute forme autre de convuJsion. L'invention concerne enfin un dispositif qui permet à l'utilisateur d'initialiser toutes sortes de fonctions graphiques (ligne, cercle, tracer etc ) ou utilitaires (sauvegarde, chargement, couleur, arrêt etc) par une lo gicielle simple directement "lue" sur la tablette par l'instrument d'écriture. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res sortiront encore de la description qui suit et qui est don née en rapport avec les formes de réalisation présentés titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 représente une vue schématique des différentes fonctions utilisées dans le cadre du procédé et du di=nosi- tif suivant l'invention. La figure 2 représente un dispositif coulissant de l'ins trument d'écriture. La figure 3 représente un exemple d'instrument d'écriture à fixation par bague. La figure 4 représente l'exemple d'une carte interface analogique/numérique avec le dessin des pistes (figure 4') et l'exemple de branchement d'un potentiomètre (figupe 4"). La figure 5 montre un exemple de tablette graphique. En considérant la figure 1 on peut analyser le principe du procédé et du dispositif de l'invention comme un système de repérage matériel par un instrument d'écriture, de son positionnement angulaire, de la prise de mesures sous forme de coordonnées X, Y et de leur transmission directen-ent au calculateur. Dans le cas de la figure 1, on a représente schématiquement une tablette plane 1 sur laquelle se situe le plan d'ins- cription 2. Une potence 3 supporte un module de tete 4 pla- cé perpendiculairement au dessus de la tablette 1 et au dessus du centr de la surface d'inscription 2. Le module de tête 4 est constitué d'une rotule 5 dont l'axe central @ est rotatif et pivote sur 360 , Cet axe est relié, d'une part directement à un instrument d'écritu- re 7 par un tube 8 dont l'effet coulissant remplit un rôle télescopique, d'autre part à deux appareils de prise e mesure 9, 10 (des potentiomètres par exemple) qui, positionnés à 90 l'un par rapport à l'autre relèvent en position angulaire les coordonnées X et Y par l'intermédiaire de deux résistances d'ajustement 17 et 18. Les différentes alimentations 11, 12, 13, 14 passent à l'intérieur de la potence 3 et relient directement l'ins- trumentation du module de tette à l'ordinateur 15 et à l'inverseur de la commande 16. Dans l'exemple de la figure 2, on voit qu'un tube mince 8, relié directement à la rotule 5 du module 4 , introduit entre le réservoir d'encre 20 et lecorps extérieur d'une pointe de type "bic" 21, coulisse parfaitement le 10@ du tube en lui procurant l'extension indispensable à son contact permanent sur la tablette 1 dans la surface d'inscription 2, quelque soit son inclinaison nar rapport à la rotule 5 du module de tête 4. La figure 3 montre un instrument d'écriture : stylo, feutre, pointe sèche par exemple 30 placée à l'intérieur d'une bague de fixation 31 directement conçue ou adaptable à l'instrument d'écriture. Dans certains cas, la bague peut être déportée 32 pour faciliter le passage de l'instrument d'écriture. La figure choisit l'exemple d'une carte électronique ir.- terface analogique/numérique qui convertit les signaux re çus en conversion binaire compréhensible par tout orwinateur Cette carte comporte deux arrivées, l'une de + de 5 volts 40, l'autre pour la masse 41. Deux entrées pour X 42 et Y 43 sont reliées directement au module de tete 4 par deux résistances d'ajustement 17, 18. Les sortie 45, 40, 47, 48 sont reliées directement au calculateur 15. Le dessin des pistes et le branchement-type d'un potentiomètre sont donnés à titre de référence successivement en figure 4' et 4 ". La figure 5 illustre le dessus d'une tablette 1 organi sée en table graphique montrant les fonctions graphe ques 50 et utilitaires 51 "pilotées" directement par l'instrument d'écriture. La pointe de l'instrument d'ecriture peut etre une pointe sèche et s'appliquer sur des documents sans inscrire. Le dispositif peut alors travailler directement sur systè- mes tels que tubes cathodiques, afficheurs-plasma, images issues de films (en projection), documents à conser er. Cette pointe peut aussi être celle d'un instrument à ks- siner, ce qui permet de resuivre un dessin, de croer un dessin qui est visualisé sur écran au fur et à mesure de l'exécution de son tracé. Certaines parties peuvent être "gommées", modifiées avant de les transférer dans la mémoire de l'ordinateur. D'autres interrupteurs à pressions peuvent entre raccordés au système, par exemple pour initialiser un point, le mettre en mémoire, pour colorer des surfaces fermées. L'invention permet de nombreux développements en dehors de son application préférentielle qui sera la conception (dessin, architecture, électronique, désign etc ...) assistée par ordinateur et la fabrication assistée par ordinateur Notamment sur le plan commercial, leinvention permet de mettre directement à la disposition des consommateurs, c'est-à-dire des utilisateurs, un outil leur permettant de projeter, et de simuler toutes les formes de combi- naisons, d'éléments, notamment modulaires, dans le cadre de la conception architecturale d'un logement ou de sa décoration intérieure, notamment par la mise en place d'éléments sanitaires ou de mobiliers. On peut grâce à l'invention réaliser un ensemble microinformatique permettant d'examiner, de créer et visr-alî- ser toutes les simulations réalisables à partir d'éléments fichier, notamment dans le domaine mobilier, les éléments appartenant par exemple à une collection. C'est un phénomène courant que l'utilisateur, le simple particulier, auquel est proposé une collection d'éléments, par exemple éléments mobilier assemblables pour la décoration et l'aménagement intérieur d'un appartement est souvent dépassé et accablé par le nombre important de combinaisons et l'esprit est vite rebuté par la multiplicité des choix et l'effort intellectuel nécessaire, tout comme le temps qui doit tre consacré à cet examen successif. L'invention permet de réaliser ainsi un appareil de conception simple, permettant de projeter immédiatement le plan ou l'élévation à l'intérieur duquel les ensembles doivent s'intégrer et ensuite réaliser également ps projection par exemple sur un écran cathodique, les différentes combinaisons qui seront sélectionnées en fonction de critères prédéterminés et choisis après visualisation par projection des différents types de combinaisons. Il apparait que l'utilisateur peut ainsi très rapidement se représenter et sélectionner jusqu'à un choix final les différents éléments d'une combinaison tels qu'un élément mobilier. Il est en effet très facile, à partir de dispositifm de l'invention, d'appeler une représentation graphique symbolisant le cadre à l'intérieur duquel l'élément assemblé devra s'insérer. Préalablement, le dispositif de l'invention permet de mettre en mémoire très rapidement les coordonnées, et par conséquent les images correspondantes, de tous les éléments modulables. Toutes ces données correspondant aux caractéristiques des éléments modulables peuvent ainsi être très rapidement mises en stock dans la machine. Ensuite, au moment de l'utilisation, le futur client peut inscrire et déterminer les données impératives (cotes, encombrements, besoins, situations etc ...) qui devront être respectées, ce qui permet alors à l'ordinateur de sélectionner les éléments correspondant aux définitions préétablies et qui peuvent être visualisés selon leurs différentes combinaisons; ceci permet au client de se représenter en situation l'effet et l'esthétique ainsi. que l'ambiance réalisés par la combinai- son proposée et ces simulations lui permettent d'orienter son choix et de guider ce dernier vers une sélection appropriée. Une fois le choix effectué à partir de la projection des différentes possibilités de combinaisons, l'ordinateur qui a en mémoire les caractéristiques des éléments choisis, peut alors fonctionner de son conventionnelle pour opérer tout le travail administratif correspondant à la commande enregistrée 9 notamment le nom et l'adresse du client, le devis deseriptif, les cotes de références, les prix unitaires des éléments le total ainsi que la TVA, les délais de livraison, conditions de règlement ou de crédit, etc ... De sorte que le dispositif de l'invention permet aux petites et moyennes entreprises de dLspossr d'un coutil de promotion particulièrement attractif, tout en allégeant considérablement le travail administratif et de gestion. REYENDICATIONS 1 -Dispositif pour l'acquisition des coordonnées angulai res définissant le positionnement d'un point dans une surface d'inscription 2, caractérisé en ce qu'un instru ment d'écriture 7 monté sur un axe rotatif et pivotant 5 autour de lui-même sur 360 est positionné dans un modu le de tête 4 au dessus du centre de la surface d'inscrip tion 2. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé 'a ce qu'on utilise comme support une potence à angle droit 3 qui est creuse- et permet de glisser à l'intérieur 1-9 conducteurs de liaisons 3- Dispositlf selon la revendication 1) caractérisé en c qu'il composte un axe rotatif et pivotant 5 directement reli@ à deux instruments preneurs de mesures 17, , 18 positionnés à 90 l'un par rapport à l'autre , permettant un relevé des coor données X,Y,au fur et à mesure du déplacement de l'axe. 4- Dispositifselon l'une des revendications 1 ou 3, caractrissé en ce qu'on utilise deux potentiomètres 17, 18 qui mesurent en tension la valeur angulaire. 5 - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif apte à déterminer les coordonnée successives l'une pluralité de points définissant un tracé permettant de mesurer les valeurs. Des variations successives des mouvenents en X, Y, par exemple des photodiodes, des optocoupleurs, électriques ou mecaniques. 6 - Dispositif selon la revendicatiôn 3 caractnrisé en ce qu'il comporte un dispositif coulissant monté directement sur l'axe rotatif 5 permettant à l'instrumentd'criture de rester en permanence en contact avec la surface dinscrip- tion 2. 7- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un tube mince et rigide 8 coulissant entre le réservoir d'encre 20 et le corps de l'instrument d'écriture 21 per met, très simplement, de procurer à l'instrument d'écriture les extensions nécessaires pour son contact permanent avec la surface d'inscription 2. 8 - Dispositif selon la revendication'-6 caractérisé en ce qu'il comporte un instrument télescopique permettant une adaptation directement sur l'axe rotatif et pivotant 5. a - dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comporte une bague de fixation 31 assujettie à un bras déporté 32 relié directement à l'axe rotatif, sans modifica tion de l'appareil, permettant la fixation de toutes sorte d'instruments d'écriture 30 : stylo, feutre, pointe sèche par exemple. 10 S Dispositif selon l'une des revendications 3, 4 ou 5 caractérisé en ce qu'un réglage électronique incorporé directement dans le module de tête permet de modifier directement les valeurs de résistances pour rendre le système compatible avec la plupart des ordinateurs par simple commutateur. il - Dispositi selon la revendication 10 caractérisé en ce que le dispositif peut etre couplé au réglage d'ajustement avec une carte interface qui convertit le signal reçu en conversion binaire compréhensible par tous ordinateurs, qu'elle soit analogique/numérique, angulaire/ dynamique. 12 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des fonctions graphiques et utilaires directement "lues" sur la tablette graphique par lginstru- ment d'écriture permettant à l'utilisateur de créer des logiciels indépendants du clavier de l'ordinatuer auquel il est relié