Планшетные ПК, Tablet PC,

В этой статье мы опишем как работает разработка Wacom. Эта разработка позволяет вводить информацию при помощи стилуса в планшетный компьютер Tablet PC.

Рулонный Дигитайзер

На большинстве индивидуальных компов в качестве устройств ввода употребляются обычные клавиатура и мышь. В несовершенстве такового интерфейса удостоверился каждый, кто хоть раз пробовал написать либо нарисовать что-либо при помощи компьютерной мыши. Но первыми с необходимостью разработки устройства для ввода графической инфы в виде обычной кисти либо пера столкнулись обитатели Стране восходящего солнца ведь японский язык насчитывает выше 30 тыс. иероглифов, в начертании которых принципиально серьезное соблюдение геометрических пропорций. Видимо, конкретно благодаря этому обстоятельству поначалу проводные планшеты появились в Стране восходящего солнца.

1-ый графический планшет с беспроводным пером выпустила на рынок в 1984 году основанная год назад японская компания WACOM. В 1987 году инженерами WACOM было создано чувствительное к нажиму беспроводное перо, работающее без частей питания. Внедрение в качестве устройства ввода информации беспроводного пера и стало основной мыслью всех разработок WACOM. Снаружи перо смотрится как рядовая ручка, но не содержит ни батарей, ни магнитов, что делает его очень легким и комфортным в воззвании.

Еще в 1997 году был сотворен особенный модуль PenTools, подключаемый к Adobe Photoshop и поддерживающий чувствительность к силе нажатия и к углу наклона пера .

С разработкой графических планшетов компания WACOM вела работу по их интеграции с жидкокристаллическими дисплеями. Самое первое подобное устройство PL-100 V поступило в продажу в 1989 году, а в 1996-м был создан интегрированный с планшетом TFT-дисплей.

Интегрированный с планшетом 15-дюймовый цветной TFT-дисплей PL-500 появился на рынке в 2000 году.

Компания WACOM является основным поставщиком дигитайзеров для компьютеров серии Tablet PC, работающих под управлением Microsoft Windows XP Tablet PC Edition и Windows7.

В основе запатентованной WACOM технологии беспроводного пера лежит явление электромагнитного резонанса. Сетка проводов, расположенная в планшете, генерирует на радиочастоте слабое электромагнитное поле.

Перья ручки (стилус), способные регистрировать силу нажатия. Как правило, в основе механизма ввода информации лежит использование конденсатора переменной ёмкости. В частности, такой тип датчика используется в стилусах планшетов находящихся на нашем сайте Также ввод информации 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.

Планшет начинает чувствовать перо приблизительно в 10 мм от своей рабочей поверхности , то есть под перо можно подкладывать любые неметаллы (бумагу, пленку или плексиглас) и обводить изображение вручную. Ценное свойство планшета его абсолютная нечувствительность к нажатию посторонними предметами, в том числе рукой.

Очень популярен среди дизайнеров, при создании эскиза дизайнеры признали его хорошей заменой традиционному рисованию карандашом на бумаге. При построении трехмерной геометрии на основе эскиза пользоваться им в этом случаен удобнее, чем обычной мышью или трекболом. В результате повышается удобство и качество работы, а также сокращается время проектирования.

В настоящее время планшетные компьютеры работающие под управлением Microsoft Windows XP Tablet PC Edition и Windows7,поддерживают все графические программы, как векторные так и растровые.

Ручка для планшета, пьезоэлектрический стилус, стилус Wacom, Digitizer pen, это устройство ввода информации в планшетный компьютер. Tablet PC.

graphics tablet или graphics pad, drawing tablet, digitizing tablet, digitizer - дигитайзер, диджитайзер это технология ввода информации.

Тезисы

Дигитайзер что это. Что представляет собой дигитайзер, как его применяют и для чего он служит . Что такое стилус и для чего его применяют. В статье рассказывается о том, что такое стилус, для чего он нужен, каким бывает. GURO HOMEPAGE. - Что такое планшет - Все да и не предназначен он для этого 5 лет служит Cintiq. Использование приложения "Панель. При этом он будет после чего операционная система внешний дигитайзер или даже. Реферат: Дигитайзер - Xreferat. com - Банк рефератов. Дигитайзер или планшет кто работал в AutoCAD"е для DOS, знает, что чем в результате чего. Устройства ввода информации . Тачпад служит для перемещения Созданный для досуга, он Что такое драйвер. Выбор графического планшета на примере Wacom. Внешние устройства компьютера - Полезное о. Служит для ввода что он не нуждается в и какой тип для чего используется. Занятие 8 по курсу «Информационные технологии». что такое компьютерная программа и для чего и служит для Он. Для чего служит ПЗУ? Определение понятия. Что такое жёсткий диск? Ответы к билетам по курсу «Информатика и икт» для проведения.

История

Первые планшеты работали замысловато: перо, касаясь поверхности, испускало искры , звук от которых улавливался микрофонами , расположенными вблизи. Триангуляционным методом определялось положение пера в пространстве. Такая система была сложной, дорогой и при этом ненадёжной, поскольку внешние шумы мешали точно определить положение пера.

Первые графические планшеты, подобные современным, были представлены в 1964 году под названием «графакон» (от англ. Graphic Converter ). Они содержали сетку тонких проволок, создающих последовательность слабых магнитных импульсов, которые улавливались пером, что позволяло определять текущее положение пера.

Первые планшеты для потребительского рынка назывались «КоалаПэд». Хотя изначально они были созданы для компьютера

Принцип действия

В современных планшетах основной рабочей частью также является сеть из проводов (или печатных проводников), подобная той, что была в «Графаконах». Эта сетка имеет достаточно большой шаг (3-6 мм), но механизм регистрации положения пера позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 100 линий на мм).

По принципу работы и технологии есть разные типы планшетов. В электростатических планшетах регистрируется локальное изменение электрического потенциала сетки под пером. В электромагнитных перо излучает электромагнитные волны , а сетка служит приёмником. В обоих случаях на перо должно быть подано питание.

Фирма Wacom (англ.) создала технологию на основе электромагнитного резонанса , когда сетка и излучает, и принимает сигнал, а перо лишь отражает его. Поэтому в таком устройстве запитывать перо не нужно. Но при работе электромагнитных планшетов возможны помехи от излучающих устройств, в частности мониторов . На таком же принципе действия основаны некоторые тачпэды .

Также есть планшеты, в которых нажим пера улавливается за счёт пьезоэлектрического эффекта . При нажатии пера в пределах рабочей поверхности планшета, под которой проложена сетка из тончайших 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 и сила сжатия пера рукой.

Также в комплекте графических планшетов совместно с пером может поставляться мышь, которая, однако, работает не как обычная компьютерная мышь , а как особый вид пера. 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.

Характеристики

Рабочая площадь

Рабочая площадь обычно привязывается к стандартному формату бумажного листа (А7-А3). Стоимость приблизительно пропорциональна площади планшета.

Разрешение

Разрешением планшета называется шаг считывания информации. Разрешение измеряется числом точек на дюйм (англ. dots per inch , dpi). Типичные значения разрешения для современных планшетов составляет несколько тысяч dpi.

Число степеней свободы

Количество степеней свободы описывает 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).

Применение

Графические планшеты применяются как для создания изображений на компьютере способом, максимально приближённым к тому, как создаются изображения на бумаге, так и для обычной работы с интерфейсами, не требующими относительного ввода (хотя ввод относительных перемещений с помощью планшета и возможен, он зачастую неудобен).

Кроме того, их удобно использовать для переноса (отрисовки) уже готовых изображений в компьютер.

Некоторые программы мгновенного обмена сообщениями (например, MSN Messenger (теперь Windows Live Messenger) и whiteboard ) с использованием, например, протоколов Tkabber и графический редактор Psi.

Некоторые пользователи предпочитают небольшие графические планшеты компьютерной мыши за меньшую нагрузку на руку, как, например, и

Графический планшет (graphics tablet ) - устройство ввода векторной графической информации в ЭВМ. Устройство «планшет» (или дигитайзер, digitizer, диджитайзер) состоит из собственно планшета (участок плоской поверхности) и рисующего прибора (курсора, стила, пера, наводчика (puck)). При нажатии на кнопку курсора его местоположение на поверхности планшета фиксируется, а координаты передаются в компьютер.

Дигитайзер - абсолютное устройство. Для выбора некоторой позиции на экране необходимо указателем дигитайзера выбрать соответствующую точную точку на планшете. За каждой кнопкой как наводчика, так и пера можно закрепить определенные действия (copy, save и другое). Гибкость выполнения такого назначения зависит от программируемости драйвера устройства.

Типы дигитайзеров

Часто с дигитайзером связывают управление командами в AutoCAD и аналогичных системах с помощью накладных меню. Команды меню расположены в разных местах на поверхности дигитайзера. При выборе курсором одной из них программный драйвер интерпретирует координаты указанного места, посылая соответствующую команду на выполнение.

Для устройств рукописного ввода информации характерна такая же схема работы, однако введенные образы букв дополнительно преобразуются в буквы с помощью программы распознавания, а размер площадки для ввода меньше. Устройства перьевого ввода информации часто используются в карманных компьютерах, в которых нет полноценной клавиатуры.

Принцип действия

Действие дигитайзера основано на фиксации местоположения курсора с помощью встроенной в планшет сетки, состоящей из проволочных или печатных проводников с довольно большим расстоянием между ними (от 3 до 6 миллиметров). Однако механизм регистрации положения курсора позволяет получить точность считывания информации, намного меньшую шага сетки (до 100 линий на миллиметр). Шаг считывания информации называется разрешением дигитайзера.

По технологии изготовления дигитайзеры делятся на два типа:

• электростатические (ЭС);
• электромагнитные (ЭМ).

В первом случае регистрируется локальное изменение электрического потенциала сетки под курсором. Во втором - курсор излучает электромагнитные волны, а сетка служит приемником. Фирма Wacom создала технологию на основе электромагнитного резонанса, когда сетка излучает, а курсор отражает сигнал. Но в обоих случаях приемником является сетка. Следует отметить, что при работе ЭМ-планшетов возможны помехи со стороны излучающих устройств, в частности мониторов.

Независимо от принципа регистрации существует погрешность в определении координат курсора, называемая точностью дигитайзера. Эта величина зависит от типа дигитайзера и от конструкции его компонентов. На нее влияет неидеальность регистрирующей сетки планшета, способность воспроизводить координаты неподвижного курсора (повторяемость), устойчивость к разным температурным условиям (стабильность), качество курсора, помехозащищенность и прочие факторы. Точность существующих планшетов колеблется в пределах от 0.005 до 0.03 дюйма. В среднем точность электромагнитных дигитайзеров выше, чем электростатических.

Таблица характеристики дигитайзеров

Шаг считывания регистрирующей сетки является физическим пределом разрешения дигитайзера. Мы говорим о пределе разрешения, потому что следует различать разрешение как характеристику прибора и как программно-задаваемое разрешение, а это переменная величина в настройке дигитайзера. В спецификации на изделие всегда указываются обе характеристики - предел разрешения и точность (таблица 5.5).

На результат работы также влияет точность действий оператора. В среднем хороший оператор вносит погрешность не более 0.004 дюйма. Требования к нему достаточно высокие.

Технологии чувствительных к нажиму дигитайзеров

В настоящее время существует две технологии, применяемые в чувствительных к нажиму дигитайзерах: первая - электромагнитный резонанс, на основе которого работают дигитайзеры фирмы Wacom, позволяющий применять пассивное стило, а вторая - метод активного курсора.

При использовании электромагнитного резонанса излучающим (активным) устройством является сам дигитайзер. Перо отражает волны, а дигитайзер анализирует это отражение, для того чтобы установить координаты пера в данный момент. Поэтому перо или курсор не имеют ни батарей, ни шнура, подающего напряжение на микросхемы внутри курсора. При использовании активного курсора он создает излучение, сообщая таким образом дигитайзеру о своем местоположении. В этом случае либо батареи, либо провод являются его неотъемлемым атрибутом.

Для подключения планшета обычно используется последовательный порт. Распространенными параметрами являются разрешение порядка 2400 тнд и высокая чувствительность к уровням нажатия (256 уровней). Эта особенность позволяет моделировать нажатие на кисть или перо при работе с соответствующими графическими программами. Графические планшеты и дигитайзеры производят CalComp, Mutoh, Wacom и другое

Для устройств рукописного ввода информации характерна такая же схема работы, однако введенные образы букв дополнительно Преобразуются в буквы с помощью программы распознавания, а Размер площадки для ввода меньше. Устройства перьевого ввода информации часто используются в карманных компьютерах (КПК, или PDA - Personal Digital Assistant, см. гл. 7), в которых нет полноценной клавиатуры.

Указующее устройство

До этого момента при упоминании указующего устройства мы называли его курсором, хотя существует еще и перо (или стило). Курсоры более популярны среди пользователей САПР. Перья в виде ручки снабжаются одной, двумя или тремя кнопками. Кроме того, есть простые перья и перья, чувствительные к нажиму. Последние особенно интересны для художников и аниматоров. Если курсор неудобен, то связанный с его использованием ущерб составит гораздо большую сумму, чем разница в стоимости дорогих и дешевых дигитайзеров.

Курсоры

Курсоры бывают четырех-, восьми-, двенадцати- и шестнадцатикнопочными. Продукты некоторых производителей являются исключением из правила, например, Осе Graphics добавляет на большом курсоре семнадцатую, «самую главную» кнопку. Одними из лучших признаны четырехкнопочные курсоры фирмы CalComp - их чаще прочих фотографируют и помещают в журналах. Здесь вторая и третья кнопки расположены рядом, а первая и четвертая L-образной формы обрамляют средние. Традиционным считается ромбовидное расположение кнопок, которому продолжают следовать другие известные производители. Однако для двенадцати- и шестнадцатикнопочных курсоров стандартом является «табличное» расположение кнопок (как на телефонном аппарате).

При выборе курсора надо принимать во внимание, кроме удобства пользования, еще и количество клавиш на нем. Например, для работы в AutoCAD чем больше на курсоре клавиш, тем лучше, потому что дополнительным кнопкам можно назначить одношаговые функции в MNU-файле AutoCAD.

Перья

Перья производятся с одной, двумя и тремя кнопками. Есть перья, чувствительные к нажиму, особенно привлекательные для компьютерных художников и аниматоров. Такое перо может воспринимать до 256 годаадаций усилия нажима. Степени нажима ставят в соответствие толщину линии, цвет в палитре или его оттенок. В результате можно имитировать на компьютере процесс рисования масляными красками, темперой или акварелью на специально подобранной фактуре. Для реализации этих возможностей необходимо иметь специальное программное обеспечение.

Удобство пера - характеристика сугубо субъективная, как и при выборе авторучки. Некоторым нравятся легкие перья фирмы Wacom, в то время как другие предпочитают более тяжелые, но хорошо сбалансированные перья Kurta. Как курсоры, так и перья бывают как с проводом, так и без него. Беспроводной указатель удобнее, но он должен иметь батарею питания, что утяжеляет его и требует дополнительного обслуживания.

Исключение составляют пассивные неизлучающие перья Wacom, однако они воспринимают вдвое меньше градаций нажима. Появились модели с модифицируемыми курсорами, которые могут работать как с внешним, так и со встроенным питанием.

Выбор дигитайзера

В первую очередь, выбирая дигитайзер, следует принимать во внимание надежность его драйверов и удобство указующего устройства (это может быть стило или курсор). Конструктивно планшеты бывают жесткими и гибкими (таблица 5.6-5.8). Гибкие дигитайзеры появились в 1994 году Низкая цена, небольшой вес (7 кг в упаковке), компактность при транспортировке выгодно отличают их от традиционных жестких. От того, для каких работ выбирается дигитайзер, зависит его формат. Размер рабочего поля обычно от 6 х 8«до 44 х 62». Изготовители гибких планшетов по новой технологии утверждают, что могут «вырезать» их любого формата. Часто пользователи называют формат по аналогии с бумажными листами, но размер 305 х 305 миллиметров трудно соотнести с каким-то стандартным форматом. От рода решаемых задач зависит и точность устройства. Электрическое питание для дигитайзера подается с помощью встроенного или выносного блока питания, а в отдельных моделях - по последовательному порту.

Таблица моделей дигитайзеров

Марка	Характеристики	Общий вид изделия
Интерфейс и питание: USB. Операционная система: MS Windows 98SE/ME/2000/XP. Планшет: рабочая область 3х4; разрешение 2000 линий/дюйм. Перо: количество кнопок - 2, чувствительность нажатия - 1024 уровней, беспроводное. Имеет программируемую «Hot-KEY» зону. Кнопки пера могут работать как кнопки обычной мыши, а также могут быть запрограммированы соответственно правой и левой кнопкам мыши
Genius G-Note 5000 A5.32Mb	Интерфейс: USB. Операционная система: ХР/2000. Планшет: рабочая поверхность А5 (8«х 6»), питание - 4 батарейки AAA, 32 Мбайт встроенной памяти позволяют сохранить более 500 исписанных страниц. Перо: сменные насадки
Wacom Graphire4, A6.128 x 93 мм	Интерфейс: USB. Операционная ситема: Windows 98SE/ME/2000/XP, Apple MacOS X 10.2. 8. Планшет: рабочая область A6 (128 x 93 миллиметра рабочая область), разрешение 2032 строк/дюйм. Перо: количество кнопок - 2, чувствительность нажатия - 512 уровней, беспроводное
Hitachi T-15XL EM Panel, A4+, 304 x 228 миллиметров, TFT, 15«, VGA, USB, аудио В планшет (рабочая область А4.304 х 228 мм) вмонтирован монитор - 15» LCD TFT. Размер шага -0.297 миллиметров, максимальное разрешение - 1024 х 768, цветовая палитра - 18-бит (262 144 цветов), яркость - 250 кд/м 2 , контрастность - 400: 1, угол просмотра слева/справа - 60°/60°; угол просмотра снизу/сверху - 60°/40°. Интерфейсы - VGA, HD-15F, USB Тип Б. Аудиовход - мини 3.5 миллиметров стерео, аудиовыход - мини 3.5 миллиметров стерео. Адаптер питания - 220 В (перемен. ток), 50/60 Гц, 30 Вт		Hitachi T-15XL EM Panel, A4+, 304 x 228 миллиметров, TFT, 15", VGA, USB, аудио
Интерфейс: USB, Bluetooth. Операционная система: Windows ХР. Планшет: рабочая область 4.5«х 6», разрешение 500 dpi. Перо: количество кнопок - 1
Интерфейс: USB. Операционная система: Windows 98SE/ME/2000/XP, Apple MacOS 9.0, Apple MacOS X 10.1. 5. Планшет: рабочая область А6 (128 х 93 мм), разрешение 2000 dpi. Перо: количество кнопок - 2, чувствительность нажатия - 512 уровней, беспроводное. Максимальное рабочее расстояние 5 миллиметров. Мышь: Wacom ЕС-140, оптическая, беспроводная, 2 кнопки, кнопка/колесо прокрутки
	Серия широкоформатных дигитайзеров для САПР и ГИС. Имеют модификации: со стандартной точностью (±0.2 мм), повышенной (±0.1 мм), высокой (±0.05 мм). Модели с высокой точностью комплектуются курсором с подсветкой рабочей зоны. Типы указателей: беспроводной 4- или 16-кнопочный курсор. Дигитайзеры по дополнительному заказу можно укомплектовать напольными подставками различных типов. Модели формата А4-АЗ: точность ± 0.25; разрешающая способность 1001 линий/мм или 2540 линий/дюйм

Таблица планшетных дигитайзеров большого формата

Таблица гибких дигитайзеров

Оформление запроса

Дигитайзеры

Рис. Графический планшет

В состав устройства входит специальный указатель с датчиком, называемый пером. Собственный контроллер посылает импульсы по ортогональной сетке проводников, расположенной под плоскостью планшета. Получив два таких сигнала, контроллер преобразует их в координаты, передаваемые в ПК. Компьютер переводит эту информацию в координаты точки на экране монитора, соответствующие положению указателя на планшете. С помощью пера Вы рисуете на планшете, при этом графические редакторы могут воспринимать его как кисть, карандаш, мелок и т.д. Перевернув перо, Вы можете стереть изображение. Дигитайзеры, как следует из названия, являются инструментом оцифровки трехмерных объектов. Для дальнейшей обработки и редактирования результатов сканирования существует множество различных программ.

3D дигитайзер

Рис. 3D дигитайзер

Одним из примеров полнофункционального решения для оцифровки объектов любой формы служит недорогой дигитайзер из модельного ряда MicroScribe-3D производства компании Immersion Corporation . На несимметричной основе прикреплен трехшарнирный рычаг, оканчивающийся пером-датчиком. Шарниры с низким уровнем трения обеспечивают практически абсолютную свободу перемещения стального пера. Дигитайзер MicroScribe может оцифровывать предметы, находящиеся в радиусе до 840 мм. Рычаг устройств - жесткий, наличие шарниров позволяет провести дугу с максимальным углом в 330°. Наконечник «руки» может иметь разную форму: в виде шарика или острой иголочки - для снятия более точных показаний. В комплекте со сканером поставляются также ножные педали, которые играют роль правой и левой кнопок мыши.

Рис. Дигитайзер MicroScribe-3D.

Перед каждой оцифровкой дигитайзер должен быть откалиброван. Пользователь выбирает три реперные точки (переднюю правую, переднюю левую и заднюю правую) и вводит их координаты в компьютер с помощью ножных педалей. После этого можно приступать непосредственно к оцифровке. Механические дигитайзеры обладают достаточно высокой точностью - до 0,2 мм. Модели из серии MicroScribe-3D могут снимать координаты со скоростью 1000 точек в секунду и передают информацию со скоростью 38 Кбит/с. Перед сканированием многие дизайнеры расчерчивают объект, вырисовывают линии, по которым пройдет перо.

Рис. Подготовка объекта к оцифровыванию

Оцифровывать можно в полуавтоматическом и ручном режимах. Контактный щуп, установленный на складной арматуре с шарнирными соединениями, считывает информацию о том, в каком месте находится головка, и транслирует эту информацию в координаты X, Y и Z в трехмерном пространстве. Оцифрованные данные в дальнейшем обработываются с помощью специальных прикладных программ (AutoCad, Autodesk, Maya, Rhinoceros и др.).

На подготовку к сканированию и саму оцифровку сложного объекта может уйти несколько часов, но с накоплением опыта работы с дигитайзером это время значительно сокращается В процессе сканирования объекта, по мере того как координаты точек попадают в компьютер, на мониторе вырисовывается пространственная модель. Для построения 3D-образов можно использовать программы от Immersion Corporation (набор Digitizing Software Application), которые позволяют представлять отсканированные объекты различными способами, например в виде точек, линий, проволочного каркаса, сплайнов, NURBS (неоднородных рациональных B-сплайнов), а также редактировать и сохранять 3D-образы в файлах форматов dxf, IGES, obj, txt, 3ds для последующего импортирования в другие приложения.

Специалисты по заказным моделям для оцифровки моделей с телевизионным качеством используют более дорогие дигитайзеры для оцифровки своих объектов. Например, используют мобильные координатно-измерительные машины (КИМ) FaroArm производства фирмы FARO Technologies (США). КИМ FARO состоит из опорной плиты, которая крепится к любому подходящему месту и нескольких, соединенных между собой шарнирами, колен. Конструкция очень похожа на строение человеческой руки. У КИМ FARO так же есть своеобразные кистевой, локтевой и плечевой суставы. В каждом шарнире есть датчик контроля угловых перемещений, который в режиме реального времени следит за углом поворота колена, в результате чего программное обеспечение просчитывает координаты откалиброванного щупа - своеобразного пальца. В зависимости от числа колен имеются машины с 6-ю или 7-ю степенями свободы.
По сути, это контактный щуп, который при помощи нескольких потенциометров, установленных на складной арматуре с шарнирными соединениями, считывает информацию о том, в каком месте находится головка, и преобразует эту информацию в координаты X, Y и Z в трехмерном пространстве. Достаточно сделать необходимое количество замеров, и сетка готова. В сканере применена система противовесов; он автоматически учитывает изменения температуры и компенсирует соответствующие расширения и сжатия материалов. Это портативное устройство может работать с объектами вписывающимися в сферу диаметром до 3,65 м и имеет точность до 0,3 мм

Рис. Мобильные координатно-измерительные машины Faro Arm

Трехмерные дигитайзеры используются в качестве систем трехмерного боди-сканирования (3D body scan, т.е. «трехмерное сканирование человеческого тела»). Разработка этих систем была связана с требованиями быстрого обмера большого количества человек (армия), получения точного компьютерного изображения (киноиндустрия) и индивидуального пошива. Трехмерное боди-сканирование применяется также в медицине, мультипликации и при создании систем виртуальной реальности (VRML).

Примеры систем боди-сканирования:

Cyberware Whole Body Color 3D Scanner (производитель Cyberwear). Сейчас существуют две модели полномасштабных боди-сканеров: WB4 и WBX (WB=Whole Body, т.е. «тело целиком»). Symcad (Французская компания TELMAT Industrie)

В геоинформатике, компьютерной графике, системах автоматического проектирования (САПР), картографии и научной обработке результатов измерения дигитайзер используют в качестве устройства для ручного цифрования графической и картографической информации в виде множества или последовательности точек, положение которых описывается прямоугольными декартовыми координатами плоскости дигитайзера.

Основные типы дигитайзеров по принципу работы:

Ультразвуковые Из всех систем по оцифровке 3D-объектов ультразвуковые (или сонарные) - наименее точные и надежные, но при этом самые чувствительные к изменениям в окружающем пространстве. Ультразвуковые дигитайзеры представляют собой систему передатчиков, жестко закрепленных на стенах и потолке. Смотрятся они весьма неэстетично. Передатчики излучают звуковые волны, на основании информации об отражении которых вычисляются координаты точек поверхности 3D-модели. Так как скорость звука зависит от атмосферного давления, температуры и других условий (например, влажности), то результаты оцифровки одного и того же объекта являются функцией состояния воздуха. Помимо этого данные системы очень восприимчивы к шуму, производимому различным оборудованием (компьютерами, кондиционерами), даже жужжание флуоресцентных ламп влияет на оцифровку. К тому же ультразвуковые системы издают странные «кликающие» звуки, раздражающие оператора и всех находящихся в помещении. В идеальных условиях абсолютная погрешность полученных результатов составляет 1,4 мм. Подобные сканеры применяются в основном в медицине и при оцифровке скульптур.

Электромагнитные Принцип работы электромагнитных 3D-дигитайзеров такой же, как у ультразвуковых систем (принцип радара), только для построения пространственной модели вместо звуковых волн используются электромагнитные. Результат работы этих сканеров не зависит от погодных условий, но находящиеся поблизости металлические предметы или источники магнитного поля снижают точность измерений. Естественно, что подобные системы не могут оцифровывать металлические объекты. Даже в специальных помещениях, не содержащих ничего металлического, погрешность магнитных систем составляет не менее 0,7 мм.

Лазерные Прежде всего следует отметить, что цена этих так называемых бесконтактных (оператор не обводит объект щупом) систем очень высока и нередки случаи, когда она выражается числом с пятью нулями (в американских долларах). Лазерные дигитайзеры обладают самой высокой точностью, но область их применения также имеет значительные ограничения. Большие трудности вызывает сканирование объектов с зеркальными, прозрачными и полупрозрачными поверхностями, а также предметов большого размера либо имеющих впадины или выступы, препятствующие прямому прохождению лазерного пучка. Лазерные дигитайзеры - полностью автоматизированные системы. Невозможность участия художника в процессе оцифровки не позволяет расставить акценты, например более подробно отобразить определенную часть объекта, или, наоборот, приводит к получению детализированных моделей, занимающих слишком много места и требующих значительных мощностей для их обработки. Сама оцифровка происходит достаточно быстро, но последующий процесс перевода автоматически полученных данных в конечное изображение может занять много времени (особенно это касается систем с точечной проекцией).

Механические Эти устройства являются золотой серединой среди всех классов дигитайзеров. Высокая точность и относительно низкая стоимость сделали эти устройства самыми популярными. Принцип их работы заключается в следующем: контуры оцифровываемого объекта обводятся прецизионным щупом, положение которого замеряется механическими датчиками. Затем, используя массив трехмерных координат, специальная программа строит каркасную модель объекта. Большим плюсом механических сканеров является то, что получаемые с их помощью результаты не зависят от погодных условий, уровня шума, наличия электромагнитных полей. Тип поверхности также не имеет значения. Поскольку механические дигитайзеры являются ручными устройствами, их использование требует четкой координации движений и внимательности.

Для чего нужен дигитайзер?

Ответ мастера:

Для создания рисунков на компьютере можно пользоваться не только мышкой. Легко получить профессионально выполненное изображение поможет особый инструмент – дигитайзер.

Дигитайзер (он же графический планшет) – компьютерное периферийное устройство, дающее возможность рисовать изображение и графику от руки так же, как это делается на бумаге. Однако, благодаря этому инструменту, изображение переводится в цифровой формат и может быть обработано в дальнейшем на компьютере.

Он состоит из сенсорной панели, стилуса (пера) и для работы подключается к компьютеру. И всё, что вы рисуете на его поверхности, мгновенно отображается на дисплее. Самое первое устройство, которое стало прародителем современного планшета, это фототелеграф, созданный Элишей Грей (Elisha Gray) ещё в 1888 году.

Графические планшеты используют как инструменты при создании двумерной компьютерной графики, в прочесе чего нарисованная информация преобразуется в цифровую. Такие планшеты имеют способность записывать все движения стилуса, реагировать на изменение его давления, скорости и угла наклона.

Графические планшеты очень популярны в среде художников. Сочетая их использование с программным обеспечением наподобие Adobe Photoshop, становится возможным создание качественных рисунков и последующая их профессиональная оцифровка в домашних условиях. А приложения, созданные для распознавания рукописного текста, могут преобразовывать буквы и знаки, написанные от руки, в напечатанные в электронном виде.

Дигитайзеры крупных размеров, больше похожие на чертёжные доски, используют для проектных работ. К ним даже можно присоединить лист бумаги. Для них используется не стилус, а специальная «шайба» с увеличительным стеклом, крест для точного позиционирования и несколько кнопок, которые используются для ввода координат положения и других функций. Созданный шаблон постепенно обрабатывается программным обеспечением, после чего генерируется финальное изображение.