Добавлен: 18.05.2023
Просмотров: 393
Скачиваний: 3
Технологически же существует несколько принципов работы графических планшетов.
Акустический планшет. При использовании данной технологии в планшете разрядник в зонде, то есть перо излучает ультразвуковой сигнал, который принимается ленточными микрофонами, расположенными на двух смежных сторонах планшета. Также возможны планшеты с тремя группами микрофонов, которые могут выдавать трехмерную координатную информацию. По времени достижения звука к микрофонам определяется точное положение пера. В связи с большой скоростью распространения звука в воздухе @ 330 м/с эти измерения не представляют трудностей. Акустический планшет позволяет определять координаты даже при условии значительного отдаления от поверхности планшета. Основным недостатком акустического планшета является сильная зависимость от окружающей среды, особенно влажности.
Рисунок 14. Схема расположения акустического планшета
Рисунок 15. Измерительные расстояния акустического планшета
Потенциометрический (градиентный) планшет. Поверхность планшета представляет собой резистивное покрытие. По границам к этому покрытию подводится ток попеременно по X и Y направлениям. Перо планшета имеет гальванический контакт с резистивным покрытием. Координата определяется по падению напряжения в точке контакта. Для устранения искажений поля, вызываемого взаимным влиянием контактных шин, питающие напряжения подводят через диоды. Основные проблемы при разработке таких планшетов: материал покрытия должен быть достаточно высокоомным, чтобы обеспечить простоту и точность измерения; материал покрытия должен обладать однородной проводимостью, чтобы обеспечить линейность ввода координат; материал покрытия должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать постоянный контакт с наконечником планшета. Предлагаются и иные конструкции градиентных планшетов, не требующие гальванического контакта перо с поверхностью. Например, планшет в котором резистивный слой из окиси олова находится между двух стеклянных пластин. Высокочастотное питание подводится через контактные шины по краям планшета. Используются различные частоты для X и Y напряжений питания. Перо планшета воспринимает фазы сигналов, различные для различных точек на планшете. Так как используется высокочастотный сигнал, то возможно значительное удаление пера от поверхности - более 10 мм. Измерение амплитуды сигнала позволяет получить информацию о высоте подъема пера.
Рисунок 16. Потенциометрический (градиентный) планшет
Емкостные планшеты. В таких планшетах под не проводящей рабочей поверхностью генерируется электромагнитное поле с помощью взаимно перпендикулярных групп проводников. Проводники в каждой группе должны быть точно параллельны и находиться на одинаковых расстояниях друг от друга. Эти проводники служат передающими антеннами. На передающие антенны поочередно подается высокочастотное напряжение. Сигнал принимается емкостным датчиком пера. Пусть датчик находится между двумя проводниками, тогда вначале будет получен сигнал от одной антенны, затем от другой. По соотношению амплитуд сигналов можно узнать точное расположение между антеннами.
Недостатком этого планшета является то, что перо должно находиться либо непосредственно на рабочей поверхности, либо на малых расстояниях от нее (на толщину нескольких листов бумаги).
Рисунок 17. Емкостные планшеты
Магнитоэлектрические планшеты. В таких планшетах катушка в пере и проводники под рабочей поверхностью планшета могут рассматриваться как первичная и вторичная обмотки трансформатора. Если приемная катушка находится на зонде, то конструктивно этот планшет подобен емкостному планшету. Существенно большее разрешение достигается при использовании обмотки пера как передатчика, но в этом случае катушка пера должна иметь много витков, чтобы сгенерировать достаточно мощное поле. Большинство далее упоминаемых кодировщиков, используемых для ввода чертежей, работает на этом принципе.
Магнитострикционные планшеты. Магнитострикционные планшеты используют магнитострикционные проволоки как носители сигнала, которые под воздействием внешнего магнитного поля незначительно изменяют свою форму. Магнитное поле, вызываемое передающими катушками на краю планшета и перпендикулярное магнитострикционным проволокам, генерирует изменение их длин. Это изменение длины распространяется вдоль проволоки как волна механического напряжения со скоростью около 5000 м/с. Волна, попадая в приемную катушку, расположенную в пере планшета, из-за изменения потока формирует в катушке импульс напряжения. Время прихода волны пропорционально расстоянию от передающей катушки на краю планшета до пера. Так как расстояние всегда измеряется вдоль проволоки, то не требуется, чтобы проволоки были абсолютно параллельны. Не требуется располагать проволоки так часто, как это следовало бы из разрешения прибора. Более того достаточно их расположить на расстоянии в 2-3 мм все равно при этом на планшете гарантируется достаточное изменение потока. Этот принцип имеет относительно высокую точность (0.01 мм), широко используется в робототехнике и в большинстве планшетов. Bit Pad One фирмы Summagraphics работает на магнитострикционном принципе. Размер его рабочей области 300×300 мм. На подложке под рабочей поверхностью планшета с шагом 3 мм расположены по 96 проволок для каждой из осей. Разрешение по координате составляет 0.1 мм. Стандартом на рынке для PC является планшет Bit Pad Two, имеющий разрешение в 0.05 мм и точность в 0.5 мм.
Рисунок 18. Магнитострикционные планшеты
Принципы работы графических планшетов Wacom является отдельной частью, так как данный производитель является лидером рынка и одним из первых серийных производителей.
Технология, которую используют Wacom является запатентованной (на данный момент срок действия патента истек) и основанной на явлении электромагнитного резонанса. Планшет обеспечивает перо необходимой для работы энергией с помощью индуктивного резонанса, поэтому ни проводов ни элементов питания перо не требует. Под поверхностью планшета (либо LCD, в случае с Cintiq, интерактивного планшета) находится печатная плата, представляющая собой матрицу из множества принимающе-передающих катушек и магнитный отражатель, размещённый под матрицей. В режиме передачи планшет генерирует электромагнитное поле с частотой 531 кГц. Данное поле вызывает колебания в LC-цепи пера, когда пользователь подносит его на достаточно близкое к планшету расстояние. Избыточная электромагнитная энергия отражается пером обратно в планшет. В режиме приёма резонансные колебания в цепи пера детектируются матрицей планшета. При помощи микросхемы цифровой обработки сигналов, размещённой в планшете, производится анализ сигнала от пера для определения его положения и наклона.
Дополнительно перо передаёт другую важную информацию, такую как степень нажатия на кончик, состояние кнопок пера и идентификатор. Изменяя давление на кончик пера, пользователь меняет параметры LC-цепи пера. Вызываемые изменения в сигнале от пера могут быть переданы в планшет аналоговым либо цифровым способом. В случае аналогового способа степень нажатия на кончик пера модулирует фазу сигнала, в случае же цифровой передачи перо передаёт планшету набор чисел. Перо возвращает информацию о состоянии пера компьютеру в виде пакетов с частотой до 200 раз в секунду.
Также не мало важным параметром является само перо. В основе механизма регистрации пера лежит использование конденсатора переменной ёмкости. В частности, такой тип датчика используется в перьях к планшетам фирмы Wacom. Также регистрация может осуществляться с помощью компонента с переменным сопротивлением или переменной индуктивностью. Существуют реализации, в основе которых лежит пьезоэлектрический эффект. При нажатии пера в пределах рабочей поверхности планшета, под которой проложена сетка проводников, на пластине пьезоэлектрика возникает разность потенциалов, что позволяет определять координаты нужной точки. Такие планшеты вообще не требуют специального пера и позволяют чертить на рабочей поверхности планшета как на обычной чертёжной доске. Кроме координат пера, в современных графических планшетах также могут определяться давление пера на рабочую поверхность, наклон, направление поворота в плоскости планшета и сила сжатия пера рукой.
В комплекте некоторых графических планшетов совместно с пером может поставляться мышь, которая работает по тому же принципу, что и перо. Такая мышь может работать только на планшете. Поскольку разрешение планшета гораздо выше, чем разрешение обычной компьютерной мыши, то использование связки мышь + планшет позволяет достичь значительно более высокой точности при вводе. Все вышеперечисленных данные являются больше технологическими моментами, и на выбор обычного пользователя редко влияют. Тут также, как и с историей развития, было много интересных технологий, но не все прижились. За исключением типа планшета. В следующей главе будут рассмотрены основные характеристики, которые важны для конечного пользователя при выборе графического планшета, а также небольшой обзор линеек продукции ведущих производителей.
Глава 2. Графический планшет сегодня
2.1. Характеристики
Ниже представлен список основных характеристик, на которые следует обратить внимание при выборе графического планшета.
Размер рабочей области планшета, обозначает чувствительную поверхность планшета. В основном для указания рабочей области используются стандарты размеров бумаги А7-А3.
Степени свободы означают число квазинепрерывных характеристик взаимного положения планшета и пера. Минимальное число степеней свободы - 2 (X и Y положения проекции чувствительного центра пера), дополнительные степени свободы могут включать давление, наклон пера относительно плоскости планшета, вращение (положение пера относительно своей вертикальной оси).
Формат монитора, при использовании широкоформатных мониторов рекомендуется покупать планшеты с пометкой wide. Необходимо это для того чтобы вся поверхность планшета использовалась. На сегодняшний день это возможно решить с помощью драйверов, но учитывать данный параметр не будет лишним.
Чувствительность пера к нажатию, обычно прописывается как 512, 1024, 2048, 8192 уровней.
Данным значением описывается воздействие в плоскости, перпендикулярной плоскости планшета, ось Z. То есть это количество показывает сколько разных по силе давлений может распознать устройство.
LPI – линий на дюйм или же dpi точек на дюйм. Это разрешение, чувствительность к воздействиям в плоскости планшета — по осям «х» и «у». То есть сколько мельчайших перемещений пера будет распознано, если его кончик сдвинуть на дюйм (2,54 см). Из чего следует что, чем выше значение, тем лучше, но и также будет увеличивать цена.
Чувствительность к углу наклона, данная характеристика в основном больше интересна профессиональных художникам и дизайнерам. В этом случае измеряется чувствительность сразу по всем осям XYZ. Одно из вариантов применения, это использования пера-аэрографа. При его использовании будет важно под каким углом перо находится.
Частота опроса, данная характеристика применима к перу планшета и обозначает как часто подсчитывается позиция пера на сенсорной панели. Данные собираются через равные интервалы времени независимо от того, изменились ли положение или статус. Точность перемещения пера зависит от разрешения датчика и частоты опроса. Более быстрая частота опроса с малым разрешением датчика может приводить к плохой точности, дублированию и появлению множества неточных точек данных.
Список характеристик, не связанных с принципом работы и технологическими особенностями, но также влияющих на выбор состоит из следующих пунктов: наличие в пере батарейки, вес, толщина, тип покрытия рабочей поверхности, программное обеспечение, интерфейсы подключения. В основном данные характеристики влияют только на процесс использования или же удобство работы.
Также многие производители поставляют в комплекте с планшетами беспроводную мышь. Различия между пером и мышью очевидны, отсутствие чувствительности к силе нажатия, и более привычная форма для начинающих пользователей планшетов.
Все вышеперечисленные характеристики взяты с описания графических характеристик на сайтах производителей. Далее будет заключительным пункт данной курсовой в котором я хочу рассмотреть сегодняшний рынок графических планшетов.
2.2. Обзор рынка
Рынок планшетов не так богат на выбор, как кажется первый взгляд. На протяжении долгого времени лидером рынка считается компания Wacom, так как они являлись одним из новаторов на заре зарождения графических планшетов. Также существуют и другие производители. Некоторое компании, которые создавались в начале 2000-х перестали производить планшеты, либо уменьшили линейки ввиду сильной конкуренции со стороны Wacom. Ниже приведён список актуальных производителей, найденных в сети интернет, и на которые существуют отзывы пользователей. Так как линейки некоторых производителей насчитывают под 20 устройств, в контексте данной курсовой работы будут рассмотрены только основные представители линеек. Все описание и характеристики устройств взяты с сайтов производителей.