Brevet FR2574947A1 — publié le 19860620

PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETERMINATION DES COORDONNEES D'UN POINT L'invention concerne la détermination des coordonnées, dans un repère donné, d'un point dans un plan dans lequel trois autres points distants les uns des autres permettent de définir le repère. L'invention trouve son application notamment pour la détermination de la position exacte d'un point sur un écran de visualisation, ce qui permet, par exemple, à un utilisateur d'un micro-ordinateur de repondre à une question apparaissant sur l'écran en touchant du doigt ou au moyen d'un "crayon électronique" une des réponses proposées, ou de modifier de la même manière un tracé apparaissant sur écran. Dans ce but, on utilise généralement une pluralité de lampes directives par exemple à infra-rouge, disposées sur deux côtés adjacents de l'écran en regard de cellules photo-réceptrices disposées sur les deux autres côtés, le tout formant une grille de faisceaux parallèle à et au voisinnage immédiat de l'écran, de telle manière que l'intersection d'un faisceau horizontal, par exemple avec un doigt, desactive la cellule photo-électrique correspondante et par suite détermine l'abscisse du point tandis que l'intersection d'un faisceau vertical permet de déterminer l'ordonnée du même point. Un tel système présente l'inconvénient d'être relativement coûteux car il nécessite, pour être précis, un très grand nombre de lampes et de cellules photo-réceptrices, et, en plus il requiert une zone importante, tout au tour de l'écran pour disposer les lampes et les cellules et, par suite, ne peut pas être mis en oeuvre lorsque les dimensions accordées a' à l'écran et au système sont relativement faibles. Un autre système consiste à disposer sur l'écran lui-même des bandes émettrices conductrices résistantes imbriquées dans des bandes réceptrices reliées à un voltmètre par l'intermédiaire d'un étage d'exploration (voir FR 2 520 498). Au contact d'un crayon métallique, le numéro d'ordre de la bande réceptrice qui voit apparaitre un potentiel non nul donne l'ordonnée du point touché par le crayon tandis que l'abscisse résulte de la valeur de ce potentiel. Un tel système présente l'inconvénient de requérir la pose de bandes conductrices sur l'écran. Un autre système équivalent consiste à disposer de part et d'autre d'un substrat isolant pourvu d'évidements, deux membranes transparentes élastiques dont les faces en regard ont été préalablement métallisées pour constituer un réseau, de telle façon que lorsque l'on appuie sur une membrane avec un doigt au niveau d'un évidemment, les bandes conductrices des deux membranes entrent en contact localement, - les coordonnées du point touché étant alors calculées par exemple de la façon précité. Un tel système reste relativement coûteux. La présente invention a pour but d'obvier à ces inconvénients. Selon l'invention, on détermine les coordonnées d'un point dans un plan en disposant un récepteur d'ultra-sons à fréquence déterminée en trois points du plan séparés les uns des autres et en plaçant un émetteur à ultra-sons à la même fréquence sur le point du plan dont on cherche les coordonnées, on calcule le temps de propagation des ultra-sons entre -l'émetteur et chacun des récepteurs de manière à déterminer la distance entre l'émetteur et chacun des récepteurs en connaissant la vitesse de propagation des ultra-sons sur l'écran, puis la longueur de chacune des projections issues du point dont on cherche les coordonnées sur le côté opposé de deux triangles constitués par deux des trois récepteurs et l'émetteur, les longueurs des deux projections ainsi calculées, constituant les coordonnées recherchées dans le repère défini par les axes ayant pour origine le récepteur commun aux deux triangles et passant respectivement par l'autre récepteur. De préférence, le système conforme à l'invention met en oeuvre un système de référence orthogonal, les récepteurs étant disposés à trois des angles de l'écran, et les projections étant des hauteurs. Le dispositif selon l'invention comprend donc trois récepteursà ultra-sons à fréquence déterminée disposés à trois des quatre angles de l'écran, un émetteur mobile à ultra-sons de même fréquence et destiné à être disposé en regard du point dont on cherche les coordonnées, un dispositif de synchronisation activant ~ les trois récepteurs et l'émetteur au même instant, un dispositif de calcul du temps de propagation des ultra-sons ainsi que de la longueur des hauteurs précitées. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation donné à titre non limitatif et du dessin annexé. La figure unique illustre schématiquement la détermination des coordonnées x, y d'un point E dans un repère de coordonnées constitué par les trois récepteurs à ultra-sons conformément à l'invention. En référence maintenant à cette figure unique, on comprendra aisément que lorsque l'on connait les distances dl, d2 et d3 respectivement entre l'émetteur E et chacun des récepteurs à ultra-sons R1, R2 et R3 le calcul des coordonnées x et y du point E par rapport au repère défini par les trois récepteurs R1, R2, et R3 est très aisé et il est inutile ici d'en rappeler une méthode. De ce fait, lorsque l'émetteur émet une impulsion dans le matériau constituant l'écran, et dès lors que l'on connait la vitesse de propagation des ultra-sons dans ce matériau et que les recepteurs R1, R2 et R3 sont activés en synchronisme avec l'émetteur, on peut déterminer le temps de propagation des ultra-sons entre l'émetteur E et chacun des récepteurs et, par suite, les distances d1, d2 et d3. A titre d'exemple, la vitesse de propagation des ultra-sons dans un matériau dur comme du verre est de l'ordre de 5000 m/s. Avec un écran de dimensions habituelles, le temps moyen de propagation de l'impulsion sera de l'ordre de 20 ps. En répétant la mesure toutes les 100 clos, on peut ainsi suivre de façon quasi-continue le déplacement de l'émetteur sur l'écran, puisque le calcul de la distance et des coordonnées précises du point E dans le système de référence déterminé ne prend que quelques microsecondes pour un calculateur moderne. De manière à éviter toute interférence, on préfère utiliser des récepteurs peu sensibles, à seuil de détection suffisamment élevé, par exemple du type piézo-électrique et un émetteur émettant une impulsion de grande amplitude. L'ensemble du système devant être synchronisé, il est préférable d'utiliser, comme émetteur, un "crayon électronique" dont la pointe est pourvue d'un micro-interrupteur permettant, lorsque cette pointe rentre en contact avec la surface de l'écran, d'activer simultanément l'émetteur et les trois récepteurs en les synchronisant. On comprendra aisément qu'il est nécessaire d'utiliser trois récepteurs de manière à lever l'indétermination possible quant à la position précise de l'émetteur lorsque celui-ci est situé à égale distance de deux émetteurs (dans un système à deux émetteurs). L'invention présente un avantage particulier lorsque tout point de écran doit pouvoir être exploré en continu, c'est-à- dire lorsqu'il n'y a aucune limite au nombre possible de points à explorer. En effet, avec un système à infra-rouge ou un système à bandes résistantes tel que décrit précédemment, le nombre de points pouvant être explorés, est limité par le nombre de sources lumineuses (dans le premier cas) et de bandes (dans le deuxième cas). Bien que seul un mode de réalisation de l'invention ait été décrit, il est évident que toute modification apportée par l'Homme de l'Art dans le même esprit ne sortirait pas du cadre de la présente invention telle que définie par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination dans un repère donné des coordonnées d'un point dans un plan caractérisé en ce que l'on dispose un ré cepteur à ultra-sons à fréquence déterminée (R1, R2, R3) en trois points distants les uns des autres, du dit plan et déterminant le dit repère, et on place un émetteur d'ultra-sons à la dite fréquence (E) sur le point du plan dont on cherche les coordonnées, on déter mine le temps de propagation des ultra-sons entre le dit émetteur (E) et chacun des dits récepteurs (R1 R2 R3), de manière à calculer la distance entre le dit émetteur et chacun des dits récepteurs puis la longueur de chacune des projections issues du point dont on cherche les coordonnées, sur le côté opposé de deux triangles constitués par deux des trois récepteurs et l'émetteur, les longueurs des dites deux projections ainsi calculées constituent les coordon nées recherchées dans le repère défini par les axes ayant pour origine le récepteur commun aux deux triangles et passant respectivement par l'autre récepteur. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dit plan est constitué par la surface d'un écran réctangulaire de visualisation, les dits récepteurs étant disposés à trois des quatre angles du dit écran, les dites projections étant alors des hauteurs. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison - trois récepteurs à ultra-sons à fréquence déterminée disposés respectivement à trois des quatre angles d'un écran, - un émetteur mobile à ultra-sons de même fréquence et destiné à être disposé en regard du point dont on cherche les coordonnées, - un dispositif de synchronisation activant les trois récepteurs et le dit émetteur au même instant, - un dispositif de calcul des temps de propagation des ultra-sons entre l'émetteur et chacun des dits récepteurs, ainsi que de la longueur des dites projections. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dit émetteur émet une impulsion d'ultra-sons à chaque mesure.